机械加工精度的影响因素及提高精度方法

刘洋　济宁市技师学院



机械加工精度的影响因素及提高精度方法

刘洋济宁市技师学院

摘要：零件实际几何参数与理想几何参数的偏离数值称为加工误差。任何加工方法所得到的实际参数都不会绝对准确，从零件的功能看，只要加工误差在零件图要求的公差范围内，就认为保证了加工精度。

关键词：机械加工误差 精度

一、机械加工精度

机械加工精度是指零件加工后的实际几何参数（尺寸、形状和位置）与理想几何参数相符合的程度。零件实际几何参数与理想几何参数的偏离数值称为加工误差。加工精度与加工误差都是评价加工表面几何参数的术语。加工精度用公差等级衡量，等级值越小，其精度越高；加工误差用数值表示，数值越大，其误差越大。加工精度高，就是加工误差小，反之亦然。任何加工方法所得到的实际参数都不会绝对准确，从零件的功能看，只要加工误差在零件图要求的公差范围内，就认为保证了加工精度。

加工精度包括三个方面内容：尺寸精度，指加工后零件的实际尺寸与零件尺寸公差带中心的相符合程度。形状精度，指加工后的零件表面实际几何形状与理想几何形状相符合程度。位置精度，指加工后零件有关表面之间的实际位置与理想位置的符合程度。

二、影响机械加工精度的因素

工艺系统中的各组成部分，包括机床、刀具、夹具的制造误差、安装误差、使用中的磨损都直接影响工件的加工精度。这些误差与工艺系统本身的结构状态和切削过程有关，产生加工误差的主要因素有：

（1）机床误差。在工艺系统中，机床是为切削加工提供运动和动力的，机床原有误差对加工精度的影响最为显著，也最为复杂。

（2）工艺系统的受力变形。一是工件刚度。工艺系统中如果工件刚度相对于机床、刀具、夹具来说比较低，在切削力的作用下，工件由于刚度不足而引起的变形对加工精度的影响就比较大。二是刀具刚度。外圆车刀在加工表面法线(y)方向上的刚度很大，其变形可以忽略不计。镗直径较小的内孔，刀杆刚度很差，刀杆受力变形对孔加工精度就有很大影响。三是机床部件刚度。机床部件由许多零件组成，机床部件刚度迄今尚无合适的简易计算方法，目前主要还是用实验方法来测定机床部件刚度。

（3）工艺系统的受热变形。在热的作用下，工艺系统同样不可避免地要产生变形，同样会使刀具相对于工件的正确位置受到破坏，造成加工误差。特别是对于精密加工和大件加工，由于工艺系统热变形所引起的加工误差常常占到加工总误差的40%～70%。

（4）主轴回转误差。机床主轴是装夹工件或刀具的基准，并将运动和动力传给工件或刀具，主轴回转误差将直接影响被加工工件的精度。

（5）传动链误差。传动链的传动误差是指内联系的传动链中首末两端传动元件之间相对运动的误差。传动误差是由传动链中各组成环节的制造和装配误差，以及使用过程中的磨损所引起。

（6）导轨误差。导轨是机床上确定各机床部件相对位置关系的基准，也是机床运动的基准。车床导轨的精度要求主要有以下三个方面：在水平面内的直线度；在垂直面内的直线度；前后导轨的平行度(扭曲)。除了导轨本身的制造误差外，导轨的不均匀磨损和安装质量，也是造成导轨误差的重要因素。

三、提高机械加工精度的方法

针对以上造成机械加工误差的原因，为尽可能缩小误差范围，保证和提高加工精度的方法大致可概括为以下几种：

（一）减少原始误差。提高零件加工所使用机床的几何精度，提高夹具、量具及工具本身精度，控制工艺系统受力、受热变形、刀具磨损、内应力引起的变形、测量误差等均属于直接减少原始误差。为了提高机械加工精度，需对产生加工误差的各项原始误差进行分析，根据不同情况对造成加工误差的主要原始误差采取不同的措施解决。对于精密零件的加工应尽可能提高所使用精密机床的几何精度、刚度和控制加工热变形；对具有成形表面的零件加工，则主要是如何减少成形刀具形状误差和刀具的安装误差。

（二）误差补偿法。对工艺系统的一些原始误差，可采取误差补偿的方法以控制其对零件加工误差的影响。

①误差补偿法：此法是人为地造出一种新的原始误差，从而补偿或抵消原来工艺系统中固有的原始误差，达到减少加工误差，提高加工精度的目的。

② 误差抵消法：利用原有的一种原始误差去部分或全部地抵消原有原始误差或另一种原始误差。

（三）分化或均化原始误差。为了提高一批零件的加工精度，可采取分化某些原始误差的方法。对加工精度要求高的零件表面，还可以采取在不断试切加工过程中，逐步均化原始误差的方法。

①分化原始误差(分组)法：根据误差反映规律，将毛坯或上道工序的工件尺寸经测量按大小分为n组，每组工件的尺寸范围就缩减为原来的1/n。然后按各组的误差范围分别调整刀具相对工件的准确位置，使各组工件的尺寸分散范围中心基本一致，以使整批工件的尺寸分散范围大大缩小。

②均化原始误差：此法过程为通过加工使被加工表面原有误差不断缩小和平均化的过程。均化的原理就是通过有密切联系的工件或工具表面的相互比较和检查，从中找出它们之间的差异，然后再进行相互修正加工或基准加工。

（四）转移原始误差。这种方法的实质就是将原始误差从误差敏感方向转移到误差非敏感方向上去。转移原始误差至非敏感方向。各种原始误差反映到零件加工误差上的程度与其是否在误差敏感方向上有直接关系。若在加工过程中设法使其转移到加工误差的非敏感方向，则可大大提高加工精度。转移原始误差至其他对加工精度无影响的方面。

在机械加工中，误差是不可避免的，加工过程中不管采用哪种加工方法，只要精心操作，细心调整，并选用合适的切削参数进行加工，都能使加工精度得到较大的提高。

参考文献：

[1]廖平，基于遗传算法的机械零件形位误差评定［J］，化学工业出版社，2012

[2]蒋森春，机械加工基础入门[J]，机械工业出版社，2014

[3]王建国，机械加工工艺[J]，电子工业出版社，2012