影響機械加工精度的主要因素研究

蔣興方

（湖南交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 長沙410132）

工件的精度是整個機械加工過程中都要注意的問題。影響機械加工精度的因素與整個生產(chǎn)過程中各個環(huán)節(jié)的影響因素都有一定關(guān)系。所以，要提高工件的加工精度，就要掌握這些影響因素對加工誤差的影響情況和誤差產(chǎn)生的原因，只有這樣，才能把加工誤差降低到允許的范圍之內(nèi)。接下來將介紹影響機械加工精度的主要因素。

1 加工方法的理論誤差

理論誤差是規(guī)律性誤差，加工方法的理論誤差產(chǎn)生的原因是應(yīng)用了相近的加工運動方法，或者用了相近的刀具輪廓。比如，要在公制絲杠的一個車床上加工一個英制的螺紋，這時只能用相近的螺距來做。比如在滾齒的時候，由于刀刃斷斷續(xù)續(xù)的切削，在齒廓上造成了一些細(xì)小的折線，也就是相近的漸開線。當(dāng)包含理論誤差在內(nèi)的總誤差小于圖紙上的公差時，就能應(yīng)用相近的加工辦法，這是由于這種辦法可以使生產(chǎn)效率大幅度提高，且成本低廉。

理論誤差是由于采用了近似的加工運動方式，或近似的刀具輪廓而產(chǎn)生的。例如，在公制絲杠的車床上，要加工英制螺紋，只能采用近似的螺距。又如滾齒時，因刀刃斷續(xù)切削，所以形成的齒廓為微小折線，即近似的漸開線。只要總誤差（包括理論誤差在內(nèi)）不超過圖紙上的公差，就可以采用近似的加工方法，因為近似加工方法可提高生產(chǎn)率并降低成本。

2 用機床、刀具及夾具進(jìn)行加工時的誤差

機床、刀具以及夾具加工時產(chǎn)生的誤差，再加上磨損都會對加工的精度產(chǎn)生重要影響。一定精度的機床上只能加工出與這個機床精度相符合工件來。比如車床主軸中央位置的跳動，會導(dǎo)致這個車床加工出來的工件的外圓或者內(nèi)孔不夠圓；鉸刀一旦出現(xiàn)磨損，其鉸出來的孔的直徑就會變??；鉆模上的鉆套和定位的元件之間一旦產(chǎn)生位置的相互偏差，就會對工件上空的位置產(chǎn)生直接影響。

3 工藝系統(tǒng)的受力變形

用機床對工件進(jìn)行加工時，機床上有一個工件、一個刀具再加上一個夾具共同組成了機床的機械加工工藝系統(tǒng)。這個機械加工工藝系統(tǒng)會受到傳動力、重力、切削力及慣性等外力作用的影響，發(fā)生一定的變形，使得工件與刀具間正確的相對位置發(fā)生變化，從而降低了工件加工的精度。因此，機械工藝加工系統(tǒng)受外力作用變形是工藝學(xué)當(dāng)中的重要難題之一。

比如在對車細(xì)長軸進(jìn)行加工時，在切削力的作用下，工件的形狀會產(chǎn)生一定的變化，這樣加工出來的車軸就會發(fā)生鼓形的變化；又比如在內(nèi)圓的磨床上面進(jìn)行切入式的磨孔操作時，一旦出現(xiàn)內(nèi)圓磨頭軸軟細(xì)，磨削時由于磨頭軸受力發(fā)生變形，這時加工出來的孔就會變成錐形。

4 工藝系統(tǒng)的溫度變形

工藝系統(tǒng)的溫度變形給精細(xì)加工造成的損失是極大的，比如一個Φ140mm的工件溫度提高10℃后，這個工件的外徑就會增大0.017mm。機械摩擦產(chǎn)生的熱量、切削過程產(chǎn)生的熱量以及液壓傳動系統(tǒng)和電動機工作過程中產(chǎn)生的熱量都會導(dǎo)致工藝系統(tǒng)內(nèi)部溫度升高，這些產(chǎn)生的熱量主要的傳遞方式就是熱傳導(dǎo)。另外，工藝系統(tǒng)外部熱量的傳遞方式則有對流和輻射兩種傳遞熱量的方式，其中環(huán)境氣溫的改變、冷熱風(fēng)、地面溫度的變化等是以對流方式傳遞熱量，而太陽光及燈光的照射、暖氣的熱量、人的體溫等是以輻射的方式傳遞熱量。

為了降低溫度對工藝系統(tǒng)的不良影響，在機床使用之前，要事先把機床打開，使之空轉(zhuǎn)一會兒，等到溫度恒定以后再開始使用機床對工件進(jìn)行加工。特別是用精密的機床進(jìn)行精密工件的加工時，必須保證恒溫，在恒溫室內(nèi)進(jìn)行加工操作，恒溫室的溫度一般保持在20℃，上下溫差最好不要超過1℃。

5 內(nèi)應(yīng)力的影響所產(chǎn)生的加工誤差

在對工件進(jìn)行鑄、鍛、焊、熱等處理加工時，工件各部分冷卻收縮的速度不一樣、金相組織進(jìn)行轉(zhuǎn)變時候發(fā)生的體積變化，都會在毛坯里面產(chǎn)生巨大的內(nèi)應(yīng)力。在加工完工件后，因為切掉了工件的一層金屬，使工件的內(nèi)應(yīng)力發(fā)生變化，工件的形狀會發(fā)生變化，以至對工件加工的精度造成不利影響。

如果能在粗加工時或者粗加工前避免內(nèi)應(yīng)力變形的情況發(fā)生，使內(nèi)應(yīng)力在進(jìn)入精加工后不再發(fā)生變形，工件質(zhì)量將會有大的提升。所以，在進(jìn)入機械加工車間前應(yīng)該對毛坯進(jìn)行時效處理，尤其是一些精度很高的重要工件在進(jìn)行半精加工后還要對其進(jìn)行一次時效處理。與此同時，在對一些重要精細(xì)的工件進(jìn)行加工時，應(yīng)該把粗加工工序和細(xì)加工工序拉開一段時間，在進(jìn)行粗加工后，緊接著進(jìn)行一些次要工序的操作，這樣工件的內(nèi)應(yīng)力將有更長的時間來松持。

6 度量誤差

在工件的加工工程中，會對工件進(jìn)行精確的測量，測量工具自身的誤差、測量方法和讀數(shù)上的誤差、環(huán)境和工件的溫度變化等因素都會對測量的結(jié)果造成影響，使測量的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生誤差，這個誤差就是度量誤差。

7 工件的安裝誤差

工件在安裝過程中也會產(chǎn)生誤差，這個誤差又分為夾緊誤差和定位誤差兩種。當(dāng)夾緊時的工件產(chǎn)生彈性變形或發(fā)生移動，使工件原來正確的位置發(fā)生變化，這類情況引起的誤差稱作夾緊誤差。而定位誤差則是由于定位基準(zhǔn)和設(shè)計基準(zhǔn)不能重合和定位副制造不夠準(zhǔn)確所造成的。例如把薄璧環(huán)裝在三爪卡盤上時，會發(fā)生夾緊彈性變形，這時只需要加上一個過渡環(huán)就可以解決安裝的誤差。

8 機床的調(diào)整誤差

在對工件進(jìn)行加工時，機床的機械加工工藝系統(tǒng)還沒能調(diào)整好就開始加工工件，這時產(chǎn)生的誤差就是調(diào)整誤差。工人操作機床的熟練程度是影響調(diào)整誤差的主要因素。解決調(diào)整誤差的方法是在機床調(diào)整好后試加工一個工件來看看其調(diào)整誤差的大小，根據(jù)誤差大小再對機床進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

9 結(jié)語

最后要注意的是，在考慮加工工藝時，不僅要保證加工精度，還要設(shè)法提高生產(chǎn)率，降低成本很低，加工成本也并不因此而降低，而必須耗費這種加工方法所要求的最低成本。加工成本不是一成不變的，隨著工藝的發(fā)展，設(shè)備和工藝裝備的改進(jìn)，都有可能提高加工精度和降低成本。

[1]樓炯,許京荊.試論影響機械加工精度的主要因素.機電信息.2012(3).

[2]吳曉英.試論影響機械加工精度的主要因素.機械管理開發(fā).2012(4).

[3]黃晨華.影響機械加工精度的主要因素探討.中國新技術(shù)新產(chǎn)品.2012(2).