關(guān)于機(jī)械加工制造精度提高的方法分析

黃海廷

引言：隨著我國科技水平的不斷提高，機(jī)械加工工藝也取得了劃時(shí)代的進(jìn)步，在機(jī)械加工制造過程中，往往有很多精度因素影響產(chǎn)品最后的質(zhì)量結(jié)果。文章對機(jī)械加工的精度影響的因素進(jìn)行分析，并分析提高精度的方法。

一、影響機(jī)械加工精度的因素

（一）機(jī)械加工精度定位誤差。設(shè)計(jì)基準(zhǔn)一般用于通過零件圖來確定零件某個(gè)表面的尺寸和位置，基準(zhǔn)會直接影響到機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)加工。工序基準(zhǔn)一般用于通過工序圖對零件加工前后的表面尺寸進(jìn)行核查確定，正常情況下設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工序基準(zhǔn)相同。在進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)，一般選用工件的若干幾何要素作為基準(zhǔn)，如果其定位基準(zhǔn)和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合，則會因?yàn)榛鶞?zhǔn)而造成誤差?；鶞?zhǔn)的誤差量由定位基準(zhǔn)和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)之間的尺寸變化量決定，因此尺寸變化越大，則誤差越大。

（二）工藝系統(tǒng)的幾何誤差。工藝系統(tǒng)的幾何誤差體現(xiàn)在加工原理、機(jī)床、刀具、調(diào)整四個(gè)方面。其中的加工原理誤差是在進(jìn)行近似切削刃輪廓加工時(shí)形成的，該種誤差對機(jī)械加工的影響可以控制，因此只要將誤差控制在一定范圍內(nèi)，就仍然可以用于機(jī)械生產(chǎn)。當(dāng)機(jī)床轉(zhuǎn)動鏈產(chǎn)生誤差或機(jī)床主動回轉(zhuǎn)具有誤差以后會形成機(jī)床整體誤差，如果機(jī)床導(dǎo)軌導(dǎo)向不準(zhǔn)確也會影響機(jī)械加工的精度。刀具誤差會表現(xiàn)在刀具安裝、刀具裝夾部制造以及刀具切削三個(gè)環(huán)節(jié)，如果刀具無法具有很好的尺寸精度，則會影響產(chǎn)生的尺寸。刀具和刀刃的形狀精度對產(chǎn)品的形狀會造成直接影響，但是此種影響不會直接作用于機(jī)械產(chǎn)品，而是會產(chǎn)生間接影響。在機(jī)械加工過程中，會由于分批加工等原因進(jìn)行工序的調(diào)整，從而使得每批加工的零件都不可能完全相同，因此會因工序調(diào)整造成一定的誤差。

（三）工藝系統(tǒng)引起的加工誤差。工藝系統(tǒng)會因?yàn)槭芰ψ冃位蛘呤軣嶙冃螐亩鴮C(jī)械加工的精度造成影響。工藝系統(tǒng)加工過程中，會因?yàn)橹亓?、慣性力等的作用，使得工藝系統(tǒng)因受力造成變形。產(chǎn)生變形以后的工藝系統(tǒng)會對其生產(chǎn)加工造成影響，破壞工件和切削刀之間的位置關(guān)系，從而造成加工誤差。工藝系統(tǒng)會因?yàn)槭芰c(diǎn)位置改變而影響工件的形狀，不均勻的毛坯材料在不同硬度的情況下對切削力的影響不同，因此對工藝系統(tǒng)會造成不同程度的影響，進(jìn)而產(chǎn)生不同程度的誤差。除了以上的影響以外，還會因其他不確定環(huán)節(jié)的作用力使得工藝系統(tǒng)變形，導(dǎo)致加工誤差的產(chǎn)生。

（四）內(nèi)應(yīng)力分布引起的誤差。工件加工在不受外力的情況下，其自身也會產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。該種內(nèi)應(yīng)力會影響工件金屬的能位狀態(tài)，使其處于向低能位轉(zhuǎn)化的狀態(tài)，以尋求自身的穩(wěn)定。該種轉(zhuǎn)化過程會使工件發(fā)生變形，從而影響工件加工的精度。工件內(nèi)應(yīng)力會在熱加工和冷校直工序中產(chǎn)生，工件在熱處理過程中會因?yàn)槠渥陨肀诤竦牟痪鶎?、冷卻不均勻等原因而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。由于絲杠之類的工件較為細(xì)長，因此在經(jīng)過車削以后其內(nèi)應(yīng)力會重新分布，使得工件出現(xiàn)彎曲。

二、提高機(jī)械加工精度的方法

（一）減少原始誤差。提高機(jī)械精度的最基本方法就是減少原始誤差，要在加工過程中將夾具、量具、工具本身的梢度提高，并且控制工藝系統(tǒng)在各方面的受力影響，降低其變形的程度。要想使機(jī)械加工精度得到很好的提高，就需要對導(dǎo)致誤差產(chǎn)生的各方面因素進(jìn)行分析，根據(jù)不同的影響程度和原因制定相應(yīng)的解決方案。只有將方案措施做到具有絕對的針對性，才能提高誤差控制的效果，從而提高機(jī)械加工的精度。在對精密零件進(jìn)行加工時(shí)，要從其幾何精度、剛度、加工變形等多個(gè)方面進(jìn)行控制，以保證誤差控制的效果。在對具有成形表面的零件進(jìn)行加工時(shí)，要對成形刀具進(jìn)行定時(shí)的檢查，并檢查其安裝是否妥當(dāng)，以減少其對精度的影響。

（二）補(bǔ)償誤差。對于機(jī)械加工過程中產(chǎn)生的原始誤差，要對其通過補(bǔ)償從而控制成品的誤差。該種方法適用于對原始誤差無控制方法可行的情況，該種方法主要包含誤差補(bǔ)償法和誤差抵消法兩種。誤差補(bǔ)償法即通過人為的操作來制造出一種新的原始誤差，通過該種誤差來對原先工藝產(chǎn)生的誤差進(jìn)行補(bǔ)償，從而達(dá)到正負(fù)相抵的效果。該種方法的應(yīng)用需要先對誤差產(chǎn)生因素有全面的了解，并且能夠掌握其成因，從而通過相對的補(bǔ)償來控制機(jī)械加工的誤差。誤差抵消法即通過對一種原始誤差的利用，來實(shí)現(xiàn)對原有原始誤差或另外一種原始誤差的抵消。

（三）分化誤差。分化誤差主要是通過將原始誤差進(jìn)行分化或均化處理，從而減小工件的誤差，提高工件的精度。該應(yīng)用該方法時(shí)，能夠?qū)纫筝^高的零件表面進(jìn)行試切加工，從而逐步實(shí)現(xiàn)原始誤差的均化。分化誤差主要是根據(jù)誤差反映的規(guī)律將工件尺寸在測量后分為N組，此種狀態(tài)下的工件尺寸范圍就縮減為原先的1/N。接著要根據(jù)每一組的誤差范圍情況進(jìn)行刀具相對工件位置的調(diào)整，該過程要保證每一組工件的尺寸分散范圍和中心能夠保持一致，從而控制工件整體的誤差。通過適當(dāng)使用定位元件來控制上道工序加工誤差對機(jī)械加工精度的影響，從而將工件尺寸范圍控制在一定標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)，這種方法相比較其他精度提高的方法要更加簡便可行。均化原始誤差的過程就是將加工過程中的表面原有誤差進(jìn)行不斷的均化使其逐漸縮小，在此過程中，要對工件或工具的表面進(jìn)行多次的核對和比較，找出差異之所在，再對其進(jìn)行修正處理。

（四）轉(zhuǎn)移誤差。轉(zhuǎn)移誤差即將誤差轉(zhuǎn)移到非敏感的方向，使該種誤差對加工的精度沒有影響。機(jī)械加工的誤差是由其敏感方向的誤差直接造成的，因此在機(jī)械加工過程中，只要將誤差轉(zhuǎn)移到非敏感方向，就會使加工過程的誤差對機(jī)械精度不會造成影響。非敏感方向一般是加工表面切線方向，將誤差往該方面轉(zhuǎn)移能夠使加工精度得到很大的提高。大型機(jī)床因其橫梁較差，因此在受到重力作用以后容易發(fā)生扭曲變形，為了避免這種問題的產(chǎn)生可以在機(jī)床的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上添加一根承重附和梁，該附和梁能夠起到承受機(jī)床自身重力的作用，因此不容易發(fā)生扭曲變形，同時(shí)也減少了機(jī)床加工產(chǎn)生的誤差。

（五）就地加工。就地加工即在進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)，對重要工件的表面在裝配以后再進(jìn)行精加工。一般的工件由于在進(jìn)行精加工以后再進(jìn)行裝配，因此每一個(gè)零件的誤差累計(jì)會對工件整體造成較大的影響。但是在裝配以后再進(jìn)行精加工則可以從整體上控制誤差，使整體的誤差最小，從而提高機(jī)械加工的精度。在機(jī)械加工和裝配的過程中，很多零件的相互關(guān)系都會影響到精度，并且此中相互關(guān)系較為復(fù)雜，因此如果只注重提高零件的精度，則無法實(shí)現(xiàn)工件整體的精度標(biāo)準(zhǔn)。先精加工再裝配的方法不僅不能保證工件的精度，還需要相對較高的成本。就地加工方法較為簡便，不僅能夠減少操作的難度，還能夠提高裝配后工件的精度。該種方法的適用范圍較廣，操作也較為簡便，能夠避免重復(fù)繁瑣的操作程序，并且從整體上做到精度的提高。

小結(jié)

總之，對于機(jī)械加工制造而言，加工出精度合乎標(biāo)準(zhǔn)的工件是其加工的追求目標(biāo)。在機(jī)械加工過程中，影響機(jī)械加工精度的因素眾多，除了已總結(jié)出的方面以外，還有其他不定性因素會對其造成影響。因此在機(jī)械生產(chǎn)過程中很難做到完全沒有誤差，但必須要將誤差控制在一定范圍內(nèi)，保證工件的精度合格。

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（作者單位：濮陽市長紅機(jī)械制造有限公司）