影响机械加工精度的因素及提高措施探析

高伟

山西汾西重工有限责任公司 山西太原 030027

1 概述

近几年来，随着我国技术改造的深入和先进技术的引进，一些精密机床的加工精度已接近国外先进水平。但从总体上看，我国制造生产水平仍然比较落后。目前我国机械加工的精度普遍约比国外低1-2级。在机械加工实际生产过程中，影响加工精度的因素是复杂的。零件的尺寸、几何状和表面间相对位置的形成，取决于工件和刀具在切削过程中相互位置关系，而工件和刀具是安装在夹具和机床上，并受其约束。在加工时，机床、刀具和工件便构成完整系统，加工精度问题也就牵涉到整个工艺系统的精度问题。

2 影响机械加工精度的因素

2.1 机床的几何误差分析

第一点，主轴回转出现误差，机床的主轴是进行刀具、装夹工件的部位，其可以将动力传送给刀具及工件，如果主轴回转存在误差的情况，则会导致工件加工出现相应的误差；第二点，导轨出现误差，导轨可以对机床运动平稳进行保障，如果导轨出现磨损的情况会产生一定的误差，并且导轨的质量不符合标准也会产生相应误差。

2.2 工件定位中的误差分析

第一点，基准重合度出现的误差，将位置以及表面尺寸注明在零部件设计图上，相关人员根据设计图进行生产。工件在加工时，通过多种几何要素才能确定制造中的定位标准，如果没有采用科学、规范的定位标准，那就会与原来的设计不符，进而出现基准误差；第二点，定位副制造不科学造成的误差。一些不准确的因素存在于夹具上的定位元件，这就可以允许其在相应的范围内变动。

2.3 受到热变形的影响

在机械零件加工过程中会出现摩擦发热现象，受到热力的影响，加工系统也会逐渐发热，机械零件在发生变形以后会影响机械设备零件以及刀具，从而逐渐降低机械零件的加工精度，受变形主要来源于内部热源以及外部热源，内部热源会在加工设备与刀具工作过程中摩擦产生的热量，但外部热源是由于受到太阳与辐射产生的热量。受到热量的影响，机械零件会出现变形情况，这对机械加工工作也有着不利影影响，影响机械加工精度的因素众多，需要机械加工企业高度重视。机械加工精度的影响因素详见表1。

表1

由表1能够看出影响机械加工的主要因素为人为因素，占比为45%，其中设备因素占比为26%，加工过程影响占比为29%。

3 提高措施

3.1 保证设备质量，避免原始误差出现

为了提升机械加工精度与质量需要保证设备质量，避免原始误差出现，在机械加工过程中使用的机床工具与夹具都需要符合标准，防止测量出现问题，避免受热变形与受力变形等问题，加强对设备的管理，需要机械加工人员高度重视，一旦发现机械加工过程中出现误差一定要及时提出并解决，依据机械加工真实情况降低误差。在加工细长轴时可以通过反向车削法改正削力点，在切削刀上安装弹簧可以避免温度升高，保证机械加工的精度与质量，在加工精密零件时还要提升机床的精度，避免机械变形与发热。提升机械加工精度的方法详见表1。

由表1可以看出通过消除原始误差与转移原始误差、均分原始误差能够提升机械加工精度，其中均分原始误差重要性占比为40%，转移原始误差占比为25%，消除原始误差占比为35%。

3.2 处理好误差补偿问题

人为误差和系统原始误差是两种主要的误差，误差补偿主要是利用人为可控的人为误差对系统原始误差进行补救的措施和技术手段，误差补偿问题主要是针对具有比较固定的误差数值，如尺寸相同的人为和系统误差，或利用两种误差中性质相同、方向互补这两个性质的误差进行补救，从而有效的提高零件的加工精度。但具有固定数值的误差参数在实践加工操作的过程中是较少存在的，针对情况多样的误差可以通过在线监测和偶件自动配磨这两种方式，提升加工零件的精度，降低误差。

3.3 增加科技投入，进行零件数据管理

通过加大科学技术创新力度和投入是提高加工机械精度、降低误差最有效的方式，高科技的投入对降低加工系统的原始误差具有重要影响的方式。在加工实践的基础上，不断创新加工手段和研究新方法，直接推翻原先落后的工艺流程和机械设备实现加工质量的飞跃。

3.4 对零件进行就地加工

对零件的就地加工主要是针对首次加工后不能满足零件预期设定的精度要求和技术指标的零件进行二次加工，就地加工是实施二次加工最有效的方式，其中主要的优势是可以避免零件二次加工因环境和加工系统的改变造成的新的误差。针对需要批量二次加工零件可以在整改优化整个加工系统后实施就地加工，实现零件整体的精度。

3.5 分化原始误差

为了提高一批零件的加工精度，可用分化某些原始误差的方法。根据误差规律，将毛坯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。如精加工齿形中为保证加工后齿圈与齿轮内孔的同轴度，采取各种类型心轴定位。对一批齿轮工件来说，加工后齿圈与内孔之间的位置精度主要取决于这一批齿轮内孔与心轴的配合间隙。可以通过齿轮内孔尺寸分组并相应和多挡尺寸的心轴配合使其配合间隙缩小数倍而提高齿轮齿形的加工精度。

总之，实际的机械生产加工中都允许有一定的损耗，但是若要生产出高质量的机械加工零件，就要在机械加工的误差原因上多下功夫，争取从根源解决机械加工产品的误差问题，加工中采用有效的相应措施对机件精准度进行保障。