機械加工精度的影響及控制措施

周豐

摘要：在機械加工過程中，有許多因素影響機械加工的精度，最終導致機械零件的質量不高。因此，盡量減少各種不利因素對機械加工精度的影響，成為機械加工中值得深思的問題。筆者結合多年機械加工實踐操作的經驗就影響機械加工精度的因素進行了分析，并提出了相應的對策措施。

關鍵詞：機械加工；精度；影響因素；控制

一、對機械加工精度的理解

機械產品是各種不同的零件組合而成的，每個零件都對機械產晶整體性能的發揮起著重要的作用。零件質量的好壞是保證產品性能、使用壽命的關鍵。所以提高機械零件的加工質量是保障機械產品質量的關鍵。衡量機械加工質量的指標有兩個，即加工精度與表面質量，在機械加工過程中，由于各種因素的影響，使刀具和工件間的正確位置發生偏移，因而加工出來的零件不可能與理想的要求完全符合，兩者的符合程度可用機械加工精度和加工誤差來表示。

二、獲得加工精度的常用方法

1.獲得尺寸精度的方法：①試切法：用于單件小批生產；②調整法：用于成批大量生；③定尺寸刀具法：生產率高，刀具制造復雜；④自動控制法：切削測量補償調整。

2.獲得形狀精度的方法：①軌跡法：利用刀尖運動軌跡形成工件表面形狀；②成形刀具法：由刀刃的形狀形成工件表面形狀；③展成法：由切削刃包絡面形成工件表面形狀。

3.獲得位置精度的方法：主要由機床精度、夾具精度和工件的裝夾精度來保證。

三、機械加工精度的影響因素

1.加工原理誤差

加工原理誤差是指采用了近似的成形運動或近似的切削刃輪廓進行加工而產生的誤差，如，滾齒加工用的齒輪滾刀有兩種誤差：①切削刃齒廓近似造成誤差，由于制造上的困難，采用阿基米德基本蝸桿或法向直廓基本蝸桿代替漸開線基本蝸桿；②由于滾刀刀齒數有限，實際加工出的齒形是一條折線，和理論的光滑漸開線有差異。通過采用近似的成形運動或近似的切削刃輪廓，雖然會帶來加工原理誤差，但往往可簡化機床或刀具的結構，提高生產效率，有時反而能得到較高的加工精度。因此，只要誤差不超過規定的精度要求、在生產中仍能得到廣泛的應用。

2.機床誤差

機床誤差可歸納為：機床導軌導向誤差，機床主軸回轉誤差，機床傳動鏈的誤差。

2.1 主軸回轉誤差。主軸回轉誤差即實際回轉軸線與理想回轉軸線的偏移量，具有三種基本形式：純徑向跳動，純角度擺動，軸向竄動。

影響主軸回轉精度的主要因素軸承本身誤差、軸承間隙、軸承間同軸度誤差，各段軸頸、軸孔的同軸度誤差主軸系統的剛度和熱變形等。但它們對主軸回轉精度的影響大小隨加工方式而不同。

2.2 機床導軌誤差。導軌是確定主要部件相對位置的基準，也是運動基準，各項誤差直接影響被加工工件的精度對導軌的精度要求主要有：在水平面內的直線度在垂直面內的直線度，前后導軌的平行度（扭曲）。導軌誤差對加工精度的影響：如車削時導軌在水平面內彎曲，向前凸出，則出現鼓形誤差。

2.3 機床傳動鏈誤差。指機床內傳動鏈始末兩端的傳動元件間相對運動的誤差，一般用傳動鏈末端元件的轉角誤差來衡量。產生的原因是傳動鏈中各傳動元件的制造誤差、裝配誤差及磨損等。若傳動齒輪i在某一時刻產生轉角誤差為△φi，則它所造成傳動鏈末端元件的轉角誤差為Ki△φi，Ki為該軸到末端元件的總傳動比，稱為誤差傳遞系數，若Ki大于l則誤差被擴大；反之，若Ki小于l誤差被縮小。各傳動件對工件精度影響的總和為∑Ki△φ。

3.刀具的幾何誤差

包括刀具切削部、裝夾部的制造誤差及刀具安裝誤差：①定尺寸刀具：刀具尺寸精度直接影響工件尺寸精度；②成形刀具：刀具形狀精度直接影響工件形狀精度；③展成刀具：刀刃形狀精度會影響工件加工精度；④一般刀具：制造精度對工件加工精度無直接影響。

4.工藝系統受熱變形引起的誤差

機械加工中，在各種熱源的共同作用下，工藝系統容易產生一定的熱變形。工藝系統各部分的變形產生差異主要是由各個環節的材料和結構有所不同，工藝系統熱源分布的不均勻性所導致的。其中熱變形引起的加工誤差中精密加工占總加工誤差的十分之四到十分之七左右。

5.工藝系統的受力變形對加工精度的影響

工藝系統加工中受到的力有：切削力，傳動力，慣性力，夾緊力，重力等。工藝系統在這些力的作用下，將產生相應的變形。這種變形將破壞切削刃和工件之間已調整好的正確的位置關系，從而產生加工誤差。工藝系統的剛度對加工精度的影響歸納起來為下列常見形式：由于受力點位置的變化而產生的工件形狀誤差；誤差復映；毛坯材料硬度不均勻使切削力產生變化，工藝系統受力變形隨之變化而產生加工誤差；工藝系統中其它作用力使工藝系統中某些環節受力變形而產生加工誤差。

四、提高機械加工精度的措施

1.加大科技投人力度

在針對影響加工精度的各種原因進行充分分析的基礎之上，加大科技投入和研發資金，針對各個環節所造成的誤差。通過研究創造新工藝、新手段、新方法等措施，來努力提高加工精度。

2.減少原始誤差

提高加工零件所使用機床的幾何精度， 提高夾具、量具及工具本身精度，控制工藝系統受力、 受熱變形產生的誤差，減少刀具磨損、內應力引起的變形誤差，盡可能減小測量誤差等均屬于直接減少原始誤差。為了提高機加工精度，需對產生加工誤差的各項原始誤差進行分析，根據不同情況對造成加工誤差的主要原始誤差采取相應的解決措施。對于精密零件的加工應盡可能提高所使用精密機床的幾何精度、剛度和控制加工熱變形；對具有成形表面的零件加工，則主要是如何減少成形刀具形狀誤差和刀具的安裝誤差。

3.直接減少誤差法

直接減少誤差法在生產中應用較廣，是在查明產生加工誤差的主要因素直接進行消除或減少的方法。例如：細長軸的車削，由于受力和熱的影響而使工件產生彎曲變形，現采用“大進給反向切削法”，再輔之以彈簧后頂尖，可進一步消除熱伸長的危害。

五、結束語

現代化機械加工的生產工藝，要有生產出高質量的的機械零部件，努力提高機械加工精度，盡量避免加[誤差，保障機械加工工件產量和質量?，F在我國機械加工生產領域還存在很多問題，我們必須在工作實踐中通過不斷的努力發現問題解決問題，把我國機械加工精度提升到一個新的高度。

參考文獻：

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[2]任妙芳.淺析機械加工精度的影響因素及提高措施[J].機械研究與應用，2010，（02）.