机械加工精密的影响因素及提高对策

李晓妍 赵文英

【摘 要】在机械加工中，加工误差、工艺系统、内应力等都严重影响着零件的加工精度，最终影响零件的质量。本文从机械加工精度的概念及内容入手，对影响机械加工精度的因素进行了具体的分析，并提出了相应的提高机械加工精度的工藝措施。

【关键词】机械加工精密；影响因素；提高对策

引言

机械加工是整个机械产品制造的重要环节，对提高产品质量产生重要影响。机械加工误差是不可避免的，但可以通过实际生产经验的总结，掌握误差变化的规律，采取合理的措施减少加工误差，从而达到提高加工精度的目的。

一、机械加工精密的概述

1、机械加工精密的含义。机械加工精密是指机械工件经过加工之后其表面、几何形状以及尺寸与图纸设计之间的参数基本相符，而与设计图纸数据之间存在误差的我们称之为加工误差，一般来说在机械加工实践中是允许产生一定范围内的误差。

2、机械加工精度的内容。机械零件的加工参数主要由相互位置、大小尺寸以及表面形状而构成，因此机械加工的精度也包含以下三个方面：一是机械产品的大小尺寸。主要是对机械产品的加工尺寸与基准间产生的尺寸误差限制。二是表面形状。该数据主要是通过对机械产品表面的几何形状进行限制控制。三是相互位置。主要是对机械加工零件的表面与基准间产生的位置误差进行限制。

二、机械加工精度的影响因素

1、加工原理误差对加工精度的影响

加工原理误差指在加工过程中采用了近似的成形运动或切削刃轮廓轨迹造成加工后的实际形状与理想形状不完全相符的误差。最典型的加工原理误差是齿轮滚刀加工齿轮造成的两种误差：

（1）切削刃的齿廓轨迹误差。为了减轻制造上的困难，工业上采用阿基米德基本蜗杆或法向直廓基本蜗杆代替了齿轮加工原理中的渐开线基本蜗杆；

（2）滚刀的刀齿数有限，滚刀加工的齿形实际上是一个折线，与理论上的光滑渐开线存在原理误差。再比如在进行蜗杆加工时，蜗杆的螺距计算是使用了无理数，并对其进行了近似分数值简化，从而造成的螺距误差。在生产中，加工原理误差是允许存在的，但必须保证在零件的误差允许范围内。

2、工艺系统引起的误差对机械加工精度的影响

工艺系统引起的误差按照原理不同可以分受力变形和受热变形两种，前者是指工艺系统加工过程中受到重力、惯性力、切削力等因素的影响产生了变形，破坏了工件与切削刃之间的位置关系，从而造成了加工误差，这种误差通常通过提高接触刚度、工件刚度、机床刚度以及合理利用夹具来减少；后者是指工艺系统受到了外界热源的影响而产生了变形，影响了工件的加工精度，工艺系统发生热变形的原因有以下三种：

（1）机床长时间运行成为热源，而机床结构复杂、散热不均匀使机床各个部位的温度不同，产生的变形也不同，最终导致了误差；

（2）工件在加工过程中由于摩擦或其它外因作用变热，产生了加工误差；

（3）刀具的热容量和体积都较小，使热量集中在切削部位，较高的温度对工件造成了影响。

3、机床几何误差对机械加工精密的影响

机械零件的加工都是依靠机床的加工完成，因此要提高机械加工的精密，前提就是要保障机床的精度，在实践中机床对加工精密的影响主要有：一是导轨误差。导轨在机床中占据重要的作用，具有承载与导向的作用，导轨不仅对加工运动的基准产生影响，而且还对加工产品与刀具的相互位置基准产生重要的影响，一般而言，导轨在加工产品的水平面内的直线误差将被直接反映出来。二是传动链误差。在机械加工零件在机床加工过程中，需要机床的传动设备经过不断地运动实现加工，由于传动结构的元件构成比较多，任何一个元件出现了磨损都会导致传动链产生误差，传动链产生误差后，就会影响加工机械产品的精度。三是主轴回转误差。机床主轴的回转对机械加工精度的影响非常大，比如在使用机床加工机械内圆工件以及内控工件时，由于主轴的径向跳动就会导致机械产品的圆度误差出现，并影响到工件的端面加工。

4、人为因素

机械加工是在加工人员操作下进行的，因而人为因素对加工精度的影响是直接的，主要表现为基准不重合误差、加工系统调整误差、测量误差等。由于加工人员选用的定位基准与设计基准不重合，对加工系统的调整不准确，测量仪器不准确，或者测量精度控制不到位等。实际工作中，加工人员存在的这些不足，对提高机械加工精度产生不利影响。

三、提高机械加工精密的具体对策

1、减少原始误差

基于原始误差对机械加工精度的影响，我们应该从源头入手，提高机床的几何精度、夹具精度以及量具的精度等，以此降低加工工艺因为受到各种因素的影响而出现误差。比如在进行车削细长轴加工时，可以采取中心架、弹簧顶尖的方式降低或者消除因为变形而产生的误差，总之对于不同的原始误差我们应该采取不同的加工工艺手段有效地解决。

2、补偿和转移加工误差的方法

误差补偿是指操作人员在机械加工的过程中引入新误差用来弥补原有误差的方法。例如，如果机械加工的原始误差是负值，操作人员就在加工操作的过程中故意制造出与原始误差绝对值相等的正值，从而对原始误差进行有效抵消，起到提高机械加工精度的作用。误差转移是指操作人员采取合理的措施，将工艺系统的热变形、受力变形与几何误差等转移到对机械加工精度没有影响的方向。例如在多工位或者转位刀架等加工工序，其分度和转位的误差会影响到零件表面加工精度，操作人员可以将刀具进行垂直安装，这样刀架转位产生的重复定位误差将会被转移到加工零件内孔的表面误差，从而不会对机械加工的精度产生影响。

3、严格加工过程，均化原始误差

毛坯或上道工序误差也会影响机械加工精度，同时被加工工件材料性能改变，上道工序的加工工艺改变，导致原始误差增大，对下一道工序加工产生严重不利影响。为应对这些问题，通常采用分化或者均化原始误差的方法。分化原始误差是将毛坯或上道工序的工件尺寸，经过测量之后按照大小分为X组，每组工件尺寸范围就缩减为原来的1/X。再根据各组误差范围分别调整刀具相对工件的准确位置，使各组工件尺寸分散范围中心基本保持一致，从而大大缩小整批工件尺寸分散范围，减小误差，控制加工精度。另外还可以采用均化原始误差的方法，通过加工使原有误差不断缩小和平均化，对工件进行比较和检查，找出存在的差异，再进行相互修正或加工。

4、提高人员素质，补偿原始误差

工作人员严格按照流程进行机械加工，遵循测量、加工等各项操作流程，实现对加工精度的有效控制。对一些原始误差，可采用补偿原始误差的方法来控制加工精度。也就是人为造出一种新误差，补偿或抵消原工艺系统误差，从而实现减小原始误差，控制加工精度的目的。当原始误差为负值，人为制造的误差取正值，反之取负值。应该尽量使二者大小相等，相互抵消，促进机械加工精度提高。

5、加强对机械加工的科学研究

基于当前机械加工精密不高的现状，分析其原因主要还是与我国的机械加工技术水平不高有一定的关系，因此我们在充分研究影响机械加工精密因素的基础上，加大对提高机械加工科技技术水平的研究力度：首先要提高机械加工研究人员的专业技能水平，不断提高我国机械加工领域内优秀人才的培养；其次要不断地创新新的加工工艺、手段以及方法，促进现代机械加工精度的提高；最后要加强与高等院校的合作，通过开展科研合作积极为我国的机械加工技术发展提供先进的理论支持，并且要缩短理论体系转化为市场产品的周期。

结束语

综上所述，在整个机械加工过程中，影响加工精度的因素是多方面的。为此，在实际工作中，应该充分认识这些影响因素，采取合适的预防和改进措施，如直接减少误差法、转移和补偿误差法、分化原始误差法和就地加工法等，将误差控制在国家规定允许的范围之内，确保机械零件加工的质量。

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