影响机械加工精度的因素及提高措施

李兴瑞

（1.河南理工大学，焦作 454150；2.鹤壁煤业技师学院，鹤壁 458000）

影响机械加工精度的因素及提高措施

李兴瑞1,2

（1.河南理工大学，焦作 454150；2.鹤壁煤业技师学院，鹤壁 458000）

在机械工艺加工过程中，零件的加工精度受到工艺系统、加工误差以及内应力等诸多因素的影响，而这些因素的变化会深刻影响一批零件的最终质量。因此，提高工件的机械加工精度，从某种角度来说，就是提高工艺零件的整体质量。本文主要对影响机械加工精度的相关因素进行深入有效的研究和分析，以解决机械加工过程中的一些不利因素，提高机械加工的精度。

机械加工精度 零件质量 加工工艺 影响因素

引言

机械加工精度是评判一批零件工艺质量的关键性指标。具体来讲，机械加工精度指的是毛坯件经过操作工人系统的加工后，所呈现出的形状、尺寸以及表面的粗糙度等要素的实际测量值与理论设计值之间的符合程度。实际测量值与理论值的差别越小，说明机械加工精度越高。在实际机械加工过程中，机械加工误差的存在无法避免。但是，可以通过总结机械加工的相关经验，掌握机械加工误差存在的一般规律，从而采取有效的措施和方法来提高机械加工水平，缩小机械加工过程中可以避免的误差值，提高机械加工的精度。

1 影响机械加工精度的因素

在机械加工过程中，许多因素都能够直接影响机械在加工零件时的精度，且不同的因素也会对工件的质量造成不同程度的影响。其中，最重要的因素之一就是加工误差。具体来说，加工误差主要可以分为三种，即加工前的误差、加工中的误差以及加工后的误差。加工前的误差主要包括加工系统中本身存在原理误差、工具误差和机床系统中的几何误差等；加工中的误差主要是由于受力和受热导致的工具变形及磨损所产生的误差；加工后的误差则是由工件内部存在的内应力和物理度量等因素造成的误差。在这几个主要因素中，原理误差、系统误差、内应力误差以及工艺系统因受力和受热所产生的误差，是影响机械加工精度的关键因素。

1.1 加工原理误差对加工精度的影响

加工原理误差主要产生于机械加工过程中。在实际的机械操作中，工件实际的运动轨迹只是类似于理论轨迹，与理想情况存在一定的差距。因此，在这种情况下生产出来的零件的实际形状与理想形状之间存在误差。例如，齿轮滚刀加工齿轮在加工过程中所产生的误差是实际生产过程中最典型的误差。其中，一种是切削刃的齿廓轨迹造成的误差。在工业生产过程中，为了减轻机械加工过程的难度，一般采用阿基米德蜗杆和法向直廓蜗杆替代经常在齿轮加工过程中使用的渐开线蜗杆。另外一种是在齿轮加工过程中所用的滚刀的齿数非常有限，且滚刀在实际加工环境中运动出来所形成的轨迹是一个曲折线，这也是原理误差产生的原因之一。同时，在进行蜗杆加工时经常使用的是无理数，并对其产生的数值进行了简化，从而产生了螺距误差。需要注意的是，误差并不是一个必须回避的问题。机械工艺的加工过程中允许有一定的加工原理误差存在，因为误差在机械加工过程中无法避免。但是，可以通过一定的努力，及时采取有效的误差控制措施尽量减少误差。

1.2 几何误差对机械加工精度造成的影响

工艺系统中普遍存在几何误差。究其原因，主要是在加工系统中使用的工具如机床、刀具以及夹具等会有大大小小的几何误差存在，且即使开始使用时没有误差存在，也会在以后的加工使用中产生磨损误差和调整误差，从而影响机械加工的精度。工艺系统的几何误差是工具系统本身固有且不可改变的，会在加工过程中最终对被加工零件造成一定的质量影响。

在机械加工过程中，工件的加工过程主要由机床来完成。因此，精度越高的机床能够制作出高精度工件的可能性也就相对越高，反之亦然。实际生产过程中，机床的主轴在回转过程中会产生一定的误差，导轨在运行过程中也会有一定程度的误差出现，甚至机床的传动链在启动过程中也会与理想情况存在一定偏差。传动链误差和刀具及夹具所产生的误差相似，主要是由组装的各个环节的制造误差和装配误差造成。

1.3 工艺系统误差对加工精度的影响

机械加工系统中的工艺系统也是产生误差的重要环节，其会对机械的加工精度造成不小的影响。具体的，根据导致误差产生的因素的不同，可以将其分为受力变形导致的误差和工艺系统受热导致变形而造成的系统误差两种。在机械工艺制作过程中，由于工艺系统中的零件会受到来自不同方向、不同力度的作用力，长期下来就会导致系统工具的变形，从而使工件和切削刀刃之间的位置关系发生改变，最终导致加工误差的形成。但是，由于受外力因素产生的误差可以通过增强机械工具的接触面的强度来减少。而热变形造成的误差则是由于工艺零件长期受到主外界热源的影响而产生的变形，从而使得机械加工的精度降低。具体来说，工艺系统因受热导致误差的原因，主要包括以下两种：（1）摩擦生热，在加工工件时，机床的各个部件均会因接触摩擦而产生热量，长期摩擦产生的热量足以导致工艺系统变形产生误差[1]；（2）刀具在切削加工过程中产生热量，由于刀具的体积和热容量都很小，因此在切削加工过程中，热量会集中在切削部位，从而产生高温高热，而过高的温度会导致加工出来的工件品质下降。

1.4 工件内应力对机械加工精度的影响

由于工件在加工过程中受到多种作用力的影响，会在内部有残余内应力的存在，而内应力会导致工件内部组织产生变化。因此，存在内应力的工件在机械加工过程中是极其不稳定的。

2 提高机械加工精度的措施

总体来说，要想减少在机械加工过程中产生的误差，就要对可能造成工件误差的各种因素进行具体分析，有针对性地提高加工精度要求，并采取相应的措施减小误差，从而达到提高工件质量的目的。上文我已经逐个分析了在机械加工过程中产生误差的几种因素，事实上，对于一些误差的产生，可以通过采取某种工艺措施来避免或者消除。

2.1 采取有效措施来减少误差

例如：采用“大主偏角反向切削法”来切割较为细长的车轴。这种方法能够很好地消除由于受力不均导致车轴变形而造成的误差。

2.2 补偿误差法

补偿误差法主要是为了减少误差对工艺质量的影响。机械工人一般会有意识地人为制造一种新型的误差，并利用这种误差来对机械加工中所产生的固有误差进行抵消，从而有效避免影响机械加工精度的误差产生。这种“以毒攻毒”的办法主要应用于无法通过提高机械加工工艺来提高加工精度的情况。通过人为制造误差的方法来平衡掉工艺误差，可有效提高工件的加工质量[2]。

2.3 误差分组法

一批合格零件的产生一般都会经过多道机械加工程序。在这个过程中，每一道工序中所产生的误差都会给下面一道工序造成一定的影响，从而造成误差的不断扩大。在大批量的零件加工过程中，为了解决这个实际问题，可以按误差的大小进行分组。具体来说，就是按照产生误差的大小，将上一道工序中加工的零件分成多组，使每组零件的误差范围在原来的基础上大幅缩小，分组后再对每组的误差分别进行有效调整，从而达到提高加工精度的目的。

2.4 转移误差法

转移误差法主要是指将产生误差的工艺系统中的诸多因素转移到对误差不敏感的方向和位置上，从而使加工过程的误差对机械加工精度的影响降低，加工出高精度、高质量的零件。

3 结语

机械加工过程中的误差是必然存在且不能避免的，但在实际生产中可以采取有效措施和方法来控制误差的产生，使误差产生在可控范围内，从而达到提高机械加工精度的目的。

[1]许军峰，吴英.提高机械加工精度的具体措施分析[J].科技资讯，2015，（1）：4-9.

[2]杨良军.浅析机械加工精度[J].科技展望，2015，（6）：12-13.

Factors Affecting Machining Accuracy and Improving Measures

LI Xingrui1,2
(1.Henan Institute of Technology, Jiaozuo 454150; 2.Hebi Coal Industry Technician College, Hebi 458000)

In machining process, the machining accuracy of parts is affected by many factors such as process system, machining error and internal stress. The change of these factors will affect the final quality of a batch of parts. Therefore, to improve the machining accuracy of the workpiece, from a certain point of view, is to improve the overall quality of process parts. In this paper, the influencing factors of machining precision are deeply researched and analyzed to solve some unfavorable factors in machining process and improve the precision of machining.

machining precision, parts quality, processing technology, influencing factors