機械加工精度誤差產(chǎn)生原因及對策探討

【摘要】加工精度誤差是機械加工中不可避免的，是不可能根除的，但是將其控制在盡可能小的允許范圍內(nèi)是可行的。本文首先分析了機械加工產(chǎn)生誤差的主要原因，分別是傳動鏈誤差、刀具的幾何誤差、導(dǎo)軌誤差、主軸回轉(zhuǎn)誤差、定位誤差。其次，結(jié)合筆者的工作經(jīng)驗，就如何有效降低機械加工精度誤差進行了深入的探討，提出了自己的見解和看法，具有一定的參考價值。

【關(guān)鍵詞】機械加工；精度誤差；導(dǎo)軌誤差

1.前言

機械加工精度是理想幾何參數(shù)與實際加工后的位置、形狀、尺寸等實際幾何參數(shù)相互吻合的程度。加工精度誤差是機械加工中不可避免的，是不可能根除的，但是將其控制在盡可能小的允許范圍內(nèi)是可行的。本文就機械加工精度誤差產(chǎn)生原因及對策進行研究。

2.機械加工產(chǎn)生誤差主要原因

（1）傳動鏈誤差

傳動鏈的傳動誤差包括使用過程中的磨損、裝配過程中的誤差、制造過程中的的誤差。它是由于傳動鏈中首末兩端傳動元件進行相互運動而導(dǎo)致出現(xiàn)的誤差。

（2）刀具的幾何誤差

在切削過程中，刀具都會或多或少地出現(xiàn)一些磨損，從而導(dǎo)致工件形狀、工件尺寸都會出現(xiàn)一定的改變。因此，為了在最大程度上盡量避免刀具的磨損量，一般可以通過正確地采用冷卻液、合理地選用刀具切削用量和幾何參數(shù)、減少刀具的尺寸磨損、正確選用耐磨刀具材料，甚至還可以采用自動補償裝置，這種自動補償裝置能夠自動補償?shù)毒叱叽缒p。同時，在機械加工過程中由于重力、夾緊力、慣性力、傳動力、切削力的相互作用，會將工件與刀具之間的準確位置破壞，產(chǎn)生加工誤差，如圖1所示，車削細長軸時，工件因彈性變形而出現(xiàn)“讓刀”現(xiàn)象。隨著刀具的進給，在工件的全長上切削深度將會由多變少，然后再由少變多，結(jié)果使零件產(chǎn)生腰鼓形。

（3）導(dǎo)軌誤差

導(dǎo)軌是機床運動的基準，通過導(dǎo)軌能夠有效地確定各機床部件的相對位置關(guān)系。導(dǎo)軌誤差通常包括導(dǎo)軌的安裝質(zhì)量、不均勻磨損、本身制造誤差。機床導(dǎo)軌的精度要求主要體現(xiàn)在前后導(dǎo)軌的平行度、垂直面內(nèi)的直線度、水平面內(nèi)的直線度三個方面。

（4）主軸回轉(zhuǎn)誤差

主軸回轉(zhuǎn)誤差是指主軸平均回轉(zhuǎn)軸線與實際回轉(zhuǎn)軸線之間的變動量。主要是由于主軸繞度、軸承與軸承的同軸度誤差、軸承的各種制造誤差、軸頸的同軸度誤差等。針對這種情況，可以采用預(yù)緊滾動軸承、平衡高速主軸部件、提高主軸部件的裝配精度、選用高精度的軸承、提高箱體及主軸的制造精度等措施來將機床主軸的回轉(zhuǎn)精度提高。

（5）定位誤差

一是定位副制造不準確導(dǎo)致的誤差。夾具上的定位元件實際上都是在一定的規(guī)定的公差范圍內(nèi)變動，不可能完全按照設(shè)計的尺寸大小一樣來進行精確制造。夾具定位元件和工件定位面二者同時構(gòu)成定位副，由于定位副間的配合間隙，以及制造存在的誤差，從而導(dǎo)致工件出現(xiàn)的最大程度的變動量，稱為定位副制造不準確誤差。二是基準不重合誤差。在機床上對工件進行加工時，須選擇工件上若干幾何要素作為加工時的定位基準，如果所選用的定位基準與設(shè)計基準不重合，就會產(chǎn)生基準不重合誤差。

3.如何有效降低機械加工精度誤差

（1）減少工藝系統(tǒng)熱變形

第一，大幅度改善機床結(jié)構(gòu)；第二，采取相應(yīng)的補償措施；第三，均衡溫度，控制溫度變化；第四，提高散熱能力，加強冷卻；第五，減少工藝系統(tǒng)的發(fā)熱量和熱源。同時，還應(yīng)該減小機床的熱變形，可以通過將機床結(jié)構(gòu)進行改善來完成。如箱體之類的零件應(yīng)該盡量地保持受熱均勻，可以通過采用熱對稱結(jié)構(gòu)來達到；齒輪、軸承等傳動元件應(yīng)該盡量地保證熱變形相近，傳遞出來的熱量均衡，可以通過對稱安裝來達到；此外，還應(yīng)該合理選材，應(yīng)該盡量地將膨脹系數(shù)小的材料應(yīng)用在機械加工精度要求高的零件上。

（2）減少原始誤差

控制測量誤差、刀具內(nèi)應(yīng)力變形、刀具磨損、工藝系統(tǒng)受熱變形、受力變形，提高工具、量具、夾具本身精度，提高機床的幾何精度等措施都能夠在源頭上大幅度降低原始誤差。同時，還可以根據(jù)不同情況，深入分析機械加工誤差的各項原始誤差，因地制宜來進行解決，例如，機械加工成形表面零件的過程中，應(yīng)該盡量地減少成形刀具的安裝誤差和成形刀具的形狀誤差；在機械加工精密零件的過程中，應(yīng)該盡量地控制加工熱變形，提高加工機床的幾何剛度、幾何精度。

（3）通過自制模具來提高機械加工精度

機械零件的加工精度直接影響安裝質(zhì)量，由于在機械零件加工過程中均不是等材鋼管，所以只有畫線準確，才能確保機械零件切割質(zhì)量，否則無法保證焊接垂直，導(dǎo)致安裝難以成型。通過創(chuàng)新自制的模具，不但可以保證機械零件加工精度，也可以使工作效率大大提高。

（4）轉(zhuǎn)移原始誤差

轉(zhuǎn)移原始誤差方法的實質(zhì)就是讓誤差非敏感方向來承擔誤差敏感方向的原始誤差，如軸頸的同軸度是靠夾具來進行保證，而不是依靠機床主軸的回轉(zhuǎn)精度來保證的，當工件與機床主軸之間的聯(lián)接采用浮動聯(lián)接，就可以有效地轉(zhuǎn)移掉機床主軸的原始誤差，大大提高加工精度，減少加工誤差。

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