機(jī)械加工精度控制

陳立剛　黃美發(fā)

摘要：機(jī)械加工精度是衡量一個(gè)國家機(jī)械裝備制造水平的重要指標(biāo)，突出抓好機(jī)械加工精度控制，對(duì)于提高機(jī)械裝備工業(yè)水平具有重要意義。文章分析了影響機(jī)械加工精度的主要因素，提出了機(jī)械加工精度控制的對(duì)策措施，為提升機(jī)械制造水平提供借鑒。

關(guān)鍵詞：機(jī)械加工；精度控制；機(jī)械裝備

中圖分類號(hào)：TH161 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）27-0078-02

機(jī)械加工是裝備制造業(yè)的重要支撐工序，機(jī)械加工技術(shù)水平?jīng)Q定著一個(gè)國家的裝備制造實(shí)力。隨著我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展，我國已經(jīng)成為世界上重要的裝備制造大國，并不斷朝著裝備制造強(qiáng)國邁進(jìn)。特別是隨著我國經(jīng)濟(jì)實(shí)力的不斷增強(qiáng)，對(duì)機(jī)械工業(yè)的需求越來越大，質(zhì)量要求越來越高，機(jī)械加工精度是決定機(jī)械制造質(zhì)量的重要指標(biāo)，也是決定機(jī)械制造零部件制造質(zhì)量的兩個(gè)關(guān)鍵因素之一。決定機(jī)械零部件加工精度主要包括尺寸精度、幾何形狀精度及相互位置精度等，在進(jìn)行機(jī)械加工的過程中，加強(qiáng)對(duì)以上三種精度的控制，可以有效避免精度出現(xiàn)偏差，影響零部件加工質(zhì)量問題的發(fā)生，從而提高機(jī)械加工質(zhì)量和水平。

1 影響機(jī)械加工精度的主要因素分析

1.1 加工原理產(chǎn)生的誤差

加工原理誤差是由于在加工原理上存在誤差，從而對(duì)機(jī)械加工精度造成一定影響，通常情況下，由于一定的加工工藝方法需要有較為精準(zhǔn)的刀具及相關(guān)的運(yùn)動(dòng)緊密相聯(lián)，有時(shí)候這種關(guān)聯(lián)很難利用精準(zhǔn)的加工模型原理進(jìn)行加工，而不得不采用相類似的原理進(jìn)行加工，采用了相似的刀具輪廓，一定程度上會(huì)存在誤差的產(chǎn)生。比如：在螺紋車削時(shí)，其導(dǎo)程中π系無理因子，根據(jù)相關(guān)的原理在進(jìn)行齒輪等的選取時(shí)，往往會(huì)存在原理性誤差。對(duì)于一些復(fù)雜的曲面加工，往往會(huì)采取使用一些近似的簡(jiǎn)單的刀具輪廓來代替，這也會(huì)產(chǎn)生一些加工原理上的誤差。

1.2 加工機(jī)床產(chǎn)生的誤差

機(jī)床是進(jìn)行機(jī)械加工的重要平臺(tái)和載體，刀具與工件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)是借助于機(jī)床來實(shí)現(xiàn)的，因此，機(jī)床的精度決定著機(jī)械加工的精度，如果加工機(jī)床在制造過程中存在誤差，那么利用該機(jī)床進(jìn)行的機(jī)械加工也存在著系統(tǒng)性誤差。這種誤差主要存在：主軸回轉(zhuǎn)誤差、導(dǎo)軌誤差和傳動(dòng)鏈誤差三種誤差形式。主軸回轉(zhuǎn)誤差主要是由于主軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，軸向、徑向等存在偏移，而導(dǎo)致加工誤差。導(dǎo)軌誤差是由于導(dǎo)軌基準(zhǔn)等出現(xiàn)問題，從而使加工的部件出現(xiàn)誤差。傳動(dòng)鏈?zhǔn)菣C(jī)床的重要組成機(jī)構(gòu)，由于其組成元件較多，極易產(chǎn)生累加性系統(tǒng)誤差，在傳動(dòng)繞路越長的情況下，這種誤差越顯著。

1.3 刀具與夾具產(chǎn)生的誤差

刀具和夾具的相互配合十分重要，如果一方發(fā)生位移，或者是存在磨損的情況，都會(huì)對(duì)機(jī)械零部件的加工產(chǎn)生重大影響，進(jìn)而造成機(jī)械加工的誤差。對(duì)于一般刀具，如車刀、鏜刀及銑刀等產(chǎn)生的制造誤差，對(duì)機(jī)械零部件加工精度沒有直接的影響；而對(duì)于定尺寸刀具，如鉆頭、鉸刀、拉刀及槽銑刀等的尺寸誤差，直接影響被加工零件的尺寸精度；成形刀具，如成形刀、成形銑刀以及齒輪滾刀等所產(chǎn)生的誤差，主要影響被加工面的形狀精度。同時(shí)，刀具的磨損將直接對(duì)工件與刀具的相對(duì)位置產(chǎn)生影響，從而造成工件尺寸誤差。另外，保證工件相對(duì)機(jī)床刀具正確位置的夾具對(duì)工件的位置精度也有比較大的影響，而其磨損現(xiàn)象也會(huì)直接影響著工件定位的誤差。

1.4 系統(tǒng)受力變形導(dǎo)致的誤差

在進(jìn)行機(jī)械加工的過程中，工藝加工系統(tǒng)如果相關(guān)的指標(biāo)發(fā)生改變，可能會(huì)對(duì)零部件加工精度產(chǎn)生一定的影響，導(dǎo)致誤差的產(chǎn)生。以切削為例，在加工過程中，當(dāng)毛坯工件的形狀、尺寸及材料表面硬度等存在較大誤差時(shí)，會(huì)導(dǎo)致切削深度不斷發(fā)生變化，切削力也會(huì)隨之發(fā)生變化，以致工藝系統(tǒng)產(chǎn)生相應(yīng)的變形，最終加工后的工件仍延續(xù)著與毛坯表面相近的尺寸誤差。系統(tǒng)受力變形導(dǎo)致的誤差最常表現(xiàn)在工件表面的誤差上，主要體現(xiàn)在表面層材料的冷作硬化、金相組織變化與殘余應(yīng)力等方面。1.5 系統(tǒng)受熱變形導(dǎo)致的誤差

機(jī)械加工的過程，由于要進(jìn)行車、銑、切、刨、磨等操作，各種操作過程中，刀具、部件與加工零部件之間會(huì)有相應(yīng)的接觸摩擦，都可能產(chǎn)生一定的熱量，這些熱量的積累，會(huì)導(dǎo)致一些部件產(chǎn)生變形，從而破壞加工件與刀具的運(yùn)動(dòng)關(guān)系和準(zhǔn)確位置，最終產(chǎn)生誤差。系統(tǒng)受熱變形主要存在如：機(jī)床、刀具和工件的熱變形，這些熱變形都會(huì)對(duì)機(jī)械零部件的加工產(chǎn)生影響，導(dǎo)致誤差的產(chǎn)生。加工精度是一項(xiàng)參照性的指標(biāo)，是衡量加工零部件的相關(guān)參數(shù)的實(shí)際值與理想值相符的程度，其與加工誤差是一對(duì)相反的指標(biāo)，加工誤差越小則加工精度越高。實(shí)際工作中，不存在沒有誤差的加工，只要誤差在一定的范圍之內(nèi)，不影響加工精度是允許的。

2 機(jī)械加工精度控制對(duì)策

2.1 做好誤差分析

為了有針對(duì)性地進(jìn)行機(jī)械加工精度控制，首先要做好誤差分析，筆者曾對(duì)精鏜車床尾座孔，出現(xiàn)圓柱度誤差（頭大尾?。┻M(jìn)行誤差分析，具體步驟如下：一是進(jìn)行調(diào)查、取樣、測(cè)量，作直方圖和x-R圖，如圖2所示。進(jìn)一步進(jìn)行分析無異常波動(dòng)，但存在較大常值系統(tǒng)誤差。

2.2 尺寸精度控制

尺寸精度控制是采取一定的措施，使零件加工表面與基準(zhǔn)間的誤差保持在一定的范圍之內(nèi)，從而減少相應(yīng)的誤差產(chǎn)生?？梢酝ㄟ^定尺寸精度、試切、定程和邊測(cè)量邊加工等方法來進(jìn)行尺寸精度控制。通過利用刀具的相應(yīng)尺寸來確保加工精度，利用鉆孔、鉸孔、拉孔等加工方法，對(duì)零部件表面尺寸進(jìn)行控制。同時(shí)，可以通過試切法，先期對(duì)加工件進(jìn)行小部分的試切，根據(jù)測(cè)量結(jié)果進(jìn)一步調(diào)整刀具及相關(guān)工具的位置，直至加工尺寸與加工精度要求相一致后，再進(jìn)行全面加工，從而避免因尺寸精度把握不當(dāng)，而產(chǎn)生誤差，并造成材料浪費(fèi)。在大批量進(jìn)行加工過程中，由于受熱損、磨損等因素的影響，一批工件加工后，將會(huì)產(chǎn)生積累性誤差，因此，必須要進(jìn)行抽樣檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)精度出現(xiàn)偏差及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。同時(shí)，要加大邊測(cè)量邊加工的探索，對(duì)加工工件進(jìn)行逐漸接近的尺寸把握和調(diào)整，直至加工尺寸達(dá)到要求時(shí)停止加工，從而獲得較高的精度。

2.3 減少綜合誤差

針對(duì)上文分析的影響機(jī)械加工精度的主要因素，要綜合施策，盡可能減少綜合誤差。對(duì)于一些加工原理誤差，應(yīng)當(dāng)盡可能采用較為先進(jìn)的模型進(jìn)行加工。通常情況下，要先利用小塊的加工工件進(jìn)行試切，根據(jù)小規(guī)模加工的工件的誤差，認(rèn)真分析誤差產(chǎn)生的原因，針對(duì)這些原因，進(jìn)行歸納分析，制定相應(yīng)的修偏措施，盡可能減少原始誤差。在進(jìn)行細(xì)長軸加工處理中，可以采取大走刀反向車削法，可以有效減少軸向切削力引起的彎曲變形，從而減小加工誤差。在加工過程中，可以采取反向誤差補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ窒驗(yàn)樵O(shè)備原始誤差，從而提高加工精度。同時(shí)，可以采取轉(zhuǎn)移原始誤差的方法，轉(zhuǎn)移工藝系統(tǒng)的幾何誤差、受力變形和熱變形等而產(chǎn)生的誤差。比如對(duì)于磨削主軸錐孔保證其和軸頸的同軸度，不僅要靠機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)精度來保證，而且要靠夾具保證。當(dāng)機(jī)床主軸與工件之間用浮動(dòng)聯(lián)接以后，機(jī)床主軸的原始誤差就被轉(zhuǎn)移掉，從而提高了加工精度。

3 結(jié)語

機(jī)械加工過程中存在誤差是在所難免的，要認(rèn)真分析可能引起誤差的原因，有針對(duì)性地做好應(yīng)對(duì)之策，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械加工精度的有效控制，有利于提升機(jī)械裝備制造的整體水平。

參考文獻(xiàn)

[1] 夏玉華.關(guān)于典型工件加工定位誤差的計(jì)算結(jié)果比較[J].安徽冶金科技職業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2014，（1）.

[2] 毛宏偉.淺析機(jī)械加工中誤差產(chǎn)生的原因及提高加工精度的措施[J].電源技術(shù)應(yīng)用，2013，（11）.

[3] LEE Mun-jae，LEE Choon-man.Development of analysis model for geometric error in turning processes

[J].Journal of Central South University of Technology，2011，（3）.

[4] 楊叔子.機(jī)械加工工藝師手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.

作者簡(jiǎn)介：陳立剛（1983-），男（壯族），桂林電子科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院助理工程師，研究方向：機(jī)械加工精度改進(jìn)、機(jī)械加工設(shè)備改造。endprint

摘要：機(jī)械加工精度是衡量一個(gè)國家機(jī)械裝備制造水平的重要指標(biāo)，突出抓好機(jī)械加工精度控制，對(duì)于提高機(jī)械裝備工業(yè)水平具有重要意義。文章分析了影響機(jī)械加工精度的主要因素，提出了機(jī)械加工精度控制的對(duì)策措施，為提升機(jī)械制造水平提供借鑒。

關(guān)鍵詞：機(jī)械加工；精度控制；機(jī)械裝備

中圖分類號(hào)：TH161 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）27-0078-02

機(jī)械加工是裝備制造業(yè)的重要支撐工序，機(jī)械加工技術(shù)水平?jīng)Q定著一個(gè)國家的裝備制造實(shí)力。隨著我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展，我國已經(jīng)成為世界上重要的裝備制造大國，并不斷朝著裝備制造強(qiáng)國邁進(jìn)。特別是隨著我國經(jīng)濟(jì)實(shí)力的不斷增強(qiáng)，對(duì)機(jī)械工業(yè)的需求越來越大，質(zhì)量要求越來越高，機(jī)械加工精度是決定機(jī)械制造質(zhì)量的重要指標(biāo)，也是決定機(jī)械制造零部件制造質(zhì)量的兩個(gè)關(guān)鍵因素之一。決定機(jī)械零部件加工精度主要包括尺寸精度、幾何形狀精度及相互位置精度等，在進(jìn)行機(jī)械加工的過程中，加強(qiáng)對(duì)以上三種精度的控制，可以有效避免精度出現(xiàn)偏差，影響零部件加工質(zhì)量問題的發(fā)生，從而提高機(jī)械加工質(zhì)量和水平。

1 影響機(jī)械加工精度的主要因素分析

1.1 加工原理產(chǎn)生的誤差

加工原理誤差是由于在加工原理上存在誤差，從而對(duì)機(jī)械加工精度造成一定影響，通常情況下，由于一定的加工工藝方法需要有較為精準(zhǔn)的刀具及相關(guān)的運(yùn)動(dòng)緊密相聯(lián)，有時(shí)候這種關(guān)聯(lián)很難利用精準(zhǔn)的加工模型原理進(jìn)行加工，而不得不采用相類似的原理進(jìn)行加工，采用了相似的刀具輪廓，一定程度上會(huì)存在誤差的產(chǎn)生。比如：在螺紋車削時(shí)，其導(dǎo)程中π系無理因子，根據(jù)相關(guān)的原理在進(jìn)行齒輪等的選取時(shí)，往往會(huì)存在原理性誤差。對(duì)于一些復(fù)雜的曲面加工，往往會(huì)采取使用一些近似的簡(jiǎn)單的刀具輪廓來代替，這也會(huì)產(chǎn)生一些加工原理上的誤差。

1.2 加工機(jī)床產(chǎn)生的誤差

機(jī)床是進(jìn)行機(jī)械加工的重要平臺(tái)和載體，刀具與工件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)是借助于機(jī)床來實(shí)現(xiàn)的，因此，機(jī)床的精度決定著機(jī)械加工的精度，如果加工機(jī)床在制造過程中存在誤差，那么利用該機(jī)床進(jìn)行的機(jī)械加工也存在著系統(tǒng)性誤差。這種誤差主要存在：主軸回轉(zhuǎn)誤差、導(dǎo)軌誤差和傳動(dòng)鏈誤差三種誤差形式。主軸回轉(zhuǎn)誤差主要是由于主軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，軸向、徑向等存在偏移，而導(dǎo)致加工誤差。導(dǎo)軌誤差是由于導(dǎo)軌基準(zhǔn)等出現(xiàn)問題，從而使加工的部件出現(xiàn)誤差。傳動(dòng)鏈?zhǔn)菣C(jī)床的重要組成機(jī)構(gòu)，由于其組成元件較多，極易產(chǎn)生累加性系統(tǒng)誤差，在傳動(dòng)繞路越長的情況下，這種誤差越顯著。

1.3 刀具與夾具產(chǎn)生的誤差

刀具和夾具的相互配合十分重要，如果一方發(fā)生位移，或者是存在磨損的情況，都會(huì)對(duì)機(jī)械零部件的加工產(chǎn)生重大影響，進(jìn)而造成機(jī)械加工的誤差。對(duì)于一般刀具，如車刀、鏜刀及銑刀等產(chǎn)生的制造誤差，對(duì)機(jī)械零部件加工精度沒有直接的影響；而對(duì)于定尺寸刀具，如鉆頭、鉸刀、拉刀及槽銑刀等的尺寸誤差，直接影響被加工零件的尺寸精度；成形刀具，如成形刀、成形銑刀以及齒輪滾刀等所產(chǎn)生的誤差，主要影響被加工面的形狀精度。同時(shí)，刀具的磨損將直接對(duì)工件與刀具的相對(duì)位置產(chǎn)生影響，從而造成工件尺寸誤差。另外，保證工件相對(duì)機(jī)床刀具正確位置的夾具對(duì)工件的位置精度也有比較大的影響，而其磨損現(xiàn)象也會(huì)直接影響著工件定位的誤差。

1.4 系統(tǒng)受力變形導(dǎo)致的誤差

在進(jìn)行機(jī)械加工的過程中，工藝加工系統(tǒng)如果相關(guān)的指標(biāo)發(fā)生改變，可能會(huì)對(duì)零部件加工精度產(chǎn)生一定的影響，導(dǎo)致誤差的產(chǎn)生。以切削為例，在加工過程中，當(dāng)毛坯工件的形狀、尺寸及材料表面硬度等存在較大誤差時(shí)，會(huì)導(dǎo)致切削深度不斷發(fā)生變化，切削力也會(huì)隨之發(fā)生變化，以致工藝系統(tǒng)產(chǎn)生相應(yīng)的變形，最終加工后的工件仍延續(xù)著與毛坯表面相近的尺寸誤差。系統(tǒng)受力變形導(dǎo)致的誤差最常表現(xiàn)在工件表面的誤差上，主要體現(xiàn)在表面層材料的冷作硬化、金相組織變化與殘余應(yīng)力等方面。1.5 系統(tǒng)受熱變形導(dǎo)致的誤差

機(jī)械加工的過程，由于要進(jìn)行車、銑、切、刨、磨等操作，各種操作過程中，刀具、部件與加工零部件之間會(huì)有相應(yīng)的接觸摩擦，都可能產(chǎn)生一定的熱量，這些熱量的積累，會(huì)導(dǎo)致一些部件產(chǎn)生變形，從而破壞加工件與刀具的運(yùn)動(dòng)關(guān)系和準(zhǔn)確位置，最終產(chǎn)生誤差。系統(tǒng)受熱變形主要存在如：機(jī)床、刀具和工件的熱變形，這些熱變形都會(huì)對(duì)機(jī)械零部件的加工產(chǎn)生影響，導(dǎo)致誤差的產(chǎn)生。加工精度是一項(xiàng)參照性的指標(biāo)，是衡量加工零部件的相關(guān)參數(shù)的實(shí)際值與理想值相符的程度，其與加工誤差是一對(duì)相反的指標(biāo)，加工誤差越小則加工精度越高。實(shí)際工作中，不存在沒有誤差的加工，只要誤差在一定的范圍之內(nèi)，不影響加工精度是允許的。

2 機(jī)械加工精度控制對(duì)策

2.1 做好誤差分析

為了有針對(duì)性地進(jìn)行機(jī)械加工精度控制，首先要做好誤差分析，筆者曾對(duì)精鏜車床尾座孔，出現(xiàn)圓柱度誤差（頭大尾?。┻M(jìn)行誤差分析，具體步驟如下：一是進(jìn)行調(diào)查、取樣、測(cè)量，作直方圖和x-R圖，如圖2所示。進(jìn)一步進(jìn)行分析無異常波動(dòng)，但存在較大常值系統(tǒng)誤差。

2.2 尺寸精度控制

尺寸精度控制是采取一定的措施，使零件加工表面與基準(zhǔn)間的誤差保持在一定的范圍之內(nèi)，從而減少相應(yīng)的誤差產(chǎn)生?？梢酝ㄟ^定尺寸精度、試切、定程和邊測(cè)量邊加工等方法來進(jìn)行尺寸精度控制。通過利用刀具的相應(yīng)尺寸來確保加工精度，利用鉆孔、鉸孔、拉孔等加工方法，對(duì)零部件表面尺寸進(jìn)行控制。同時(shí)，可以通過試切法，先期對(duì)加工件進(jìn)行小部分的試切，根據(jù)測(cè)量結(jié)果進(jìn)一步調(diào)整刀具及相關(guān)工具的位置，直至加工尺寸與加工精度要求相一致后，再進(jìn)行全面加工，從而避免因尺寸精度把握不當(dāng)，而產(chǎn)生誤差，并造成材料浪費(fèi)。在大批量進(jìn)行加工過程中，由于受熱損、磨損等因素的影響，一批工件加工后，將會(huì)產(chǎn)生積累性誤差，因此，必須要進(jìn)行抽樣檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)精度出現(xiàn)偏差及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。同時(shí)，要加大邊測(cè)量邊加工的探索，對(duì)加工工件進(jìn)行逐漸接近的尺寸把握和調(diào)整，直至加工尺寸達(dá)到要求時(shí)停止加工，從而獲得較高的精度。

2.3 減少綜合誤差

針對(duì)上文分析的影響機(jī)械加工精度的主要因素，要綜合施策，盡可能減少綜合誤差。對(duì)于一些加工原理誤差，應(yīng)當(dāng)盡可能采用較為先進(jìn)的模型進(jìn)行加工。通常情況下，要先利用小塊的加工工件進(jìn)行試切，根據(jù)小規(guī)模加工的工件的誤差，認(rèn)真分析誤差產(chǎn)生的原因，針對(duì)這些原因，進(jìn)行歸納分析，制定相應(yīng)的修偏措施，盡可能減少原始誤差。在進(jìn)行細(xì)長軸加工處理中，可以采取大走刀反向車削法，可以有效減少軸向切削力引起的彎曲變形，從而減小加工誤差。在加工過程中，可以采取反向誤差補(bǔ)償?shù)姆椒?，抵消因?yàn)樵O(shè)備原始誤差，從而提高加工精度。同時(shí)，可以采取轉(zhuǎn)移原始誤差的方法，轉(zhuǎn)移工藝系統(tǒng)的幾何誤差、受力變形和熱變形等而產(chǎn)生的誤差。比如對(duì)于磨削主軸錐孔保證其和軸頸的同軸度，不僅要靠機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)精度來保證，而且要靠夾具保證。當(dāng)機(jī)床主軸與工件之間用浮動(dòng)聯(lián)接以后，機(jī)床主軸的原始誤差就被轉(zhuǎn)移掉，從而提高了加工精度。

3 結(jié)語

機(jī)械加工過程中存在誤差是在所難免的，要認(rèn)真分析可能引起誤差的原因，有針對(duì)性地做好應(yīng)對(duì)之策，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械加工精度的有效控制，有利于提升機(jī)械裝備制造的整體水平。

參考文獻(xiàn)

[1] 夏玉華.關(guān)于典型工件加工定位誤差的計(jì)算結(jié)果比較[J].安徽冶金科技職業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2014，（1）.

[2] 毛宏偉.淺析機(jī)械加工中誤差產(chǎn)生的原因及提高加工精度的措施[J].電源技術(shù)應(yīng)用，2013，（11）.

[3] LEE Mun-jae，LEE Choon-man.Development of analysis model for geometric error in turning processes

[J].Journal of Central South University of Technology，2011，（3）.

[4] 楊叔子.機(jī)械加工工藝師手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.

作者簡(jiǎn)介：陳立剛（1983-），男（壯族），桂林電子科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院助理工程師，研究方向：機(jī)械加工精度改進(jìn)、機(jī)械加工設(shè)備改造。endprint

摘要：機(jī)械加工精度是衡量一個(gè)國家機(jī)械裝備制造水平的重要指標(biāo)，突出抓好機(jī)械加工精度控制，對(duì)于提高機(jī)械裝備工業(yè)水平具有重要意義。文章分析了影響機(jī)械加工精度的主要因素，提出了機(jī)械加工精度控制的對(duì)策措施，為提升機(jī)械制造水平提供借鑒。

關(guān)鍵詞：機(jī)械加工；精度控制；機(jī)械裝備

中圖分類號(hào)：TH161 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）27-0078-02

機(jī)械加工是裝備制造業(yè)的重要支撐工序，機(jī)械加工技術(shù)水平?jīng)Q定著一個(gè)國家的裝備制造實(shí)力。隨著我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展，我國已經(jīng)成為世界上重要的裝備制造大國，并不斷朝著裝備制造強(qiáng)國邁進(jìn)。特別是隨著我國經(jīng)濟(jì)實(shí)力的不斷增強(qiáng)，對(duì)機(jī)械工業(yè)的需求越來越大，質(zhì)量要求越來越高，機(jī)械加工精度是決定機(jī)械制造質(zhì)量的重要指標(biāo)，也是決定機(jī)械制造零部件制造質(zhì)量的兩個(gè)關(guān)鍵因素之一。決定機(jī)械零部件加工精度主要包括尺寸精度、幾何形狀精度及相互位置精度等，在進(jìn)行機(jī)械加工的過程中，加強(qiáng)對(duì)以上三種精度的控制，可以有效避免精度出現(xiàn)偏差，影響零部件加工質(zhì)量問題的發(fā)生，從而提高機(jī)械加工質(zhì)量和水平。

1 影響機(jī)械加工精度的主要因素分析

1.1 加工原理產(chǎn)生的誤差

加工原理誤差是由于在加工原理上存在誤差，從而對(duì)機(jī)械加工精度造成一定影響，通常情況下，由于一定的加工工藝方法需要有較為精準(zhǔn)的刀具及相關(guān)的運(yùn)動(dòng)緊密相聯(lián)，有時(shí)候這種關(guān)聯(lián)很難利用精準(zhǔn)的加工模型原理進(jìn)行加工，而不得不采用相類似的原理進(jìn)行加工，采用了相似的刀具輪廓，一定程度上會(huì)存在誤差的產(chǎn)生。比如：在螺紋車削時(shí)，其導(dǎo)程中π系無理因子，根據(jù)相關(guān)的原理在進(jìn)行齒輪等的選取時(shí)，往往會(huì)存在原理性誤差。對(duì)于一些復(fù)雜的曲面加工，往往會(huì)采取使用一些近似的簡(jiǎn)單的刀具輪廓來代替，這也會(huì)產(chǎn)生一些加工原理上的誤差。

1.2 加工機(jī)床產(chǎn)生的誤差

機(jī)床是進(jìn)行機(jī)械加工的重要平臺(tái)和載體，刀具與工件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)是借助于機(jī)床來實(shí)現(xiàn)的，因此，機(jī)床的精度決定著機(jī)械加工的精度，如果加工機(jī)床在制造過程中存在誤差，那么利用該機(jī)床進(jìn)行的機(jī)械加工也存在著系統(tǒng)性誤差。這種誤差主要存在：主軸回轉(zhuǎn)誤差、導(dǎo)軌誤差和傳動(dòng)鏈誤差三種誤差形式。主軸回轉(zhuǎn)誤差主要是由于主軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，軸向、徑向等存在偏移，而導(dǎo)致加工誤差。導(dǎo)軌誤差是由于導(dǎo)軌基準(zhǔn)等出現(xiàn)問題，從而使加工的部件出現(xiàn)誤差。傳動(dòng)鏈?zhǔn)菣C(jī)床的重要組成機(jī)構(gòu)，由于其組成元件較多，極易產(chǎn)生累加性系統(tǒng)誤差，在傳動(dòng)繞路越長的情況下，這種誤差越顯著。

1.3 刀具與夾具產(chǎn)生的誤差

刀具和夾具的相互配合十分重要，如果一方發(fā)生位移，或者是存在磨損的情況，都會(huì)對(duì)機(jī)械零部件的加工產(chǎn)生重大影響，進(jìn)而造成機(jī)械加工的誤差。對(duì)于一般刀具，如車刀、鏜刀及銑刀等產(chǎn)生的制造誤差，對(duì)機(jī)械零部件加工精度沒有直接的影響；而對(duì)于定尺寸刀具，如鉆頭、鉸刀、拉刀及槽銑刀等的尺寸誤差，直接影響被加工零件的尺寸精度；成形刀具，如成形刀、成形銑刀以及齒輪滾刀等所產(chǎn)生的誤差，主要影響被加工面的形狀精度。同時(shí)，刀具的磨損將直接對(duì)工件與刀具的相對(duì)位置產(chǎn)生影響，從而造成工件尺寸誤差。另外，保證工件相對(duì)機(jī)床刀具正確位置的夾具對(duì)工件的位置精度也有比較大的影響，而其磨損現(xiàn)象也會(huì)直接影響著工件定位的誤差。

1.4 系統(tǒng)受力變形導(dǎo)致的誤差

在進(jìn)行機(jī)械加工的過程中，工藝加工系統(tǒng)如果相關(guān)的指標(biāo)發(fā)生改變，可能會(huì)對(duì)零部件加工精度產(chǎn)生一定的影響，導(dǎo)致誤差的產(chǎn)生。以切削為例，在加工過程中，當(dāng)毛坯工件的形狀、尺寸及材料表面硬度等存在較大誤差時(shí)，會(huì)導(dǎo)致切削深度不斷發(fā)生變化，切削力也會(huì)隨之發(fā)生變化，以致工藝系統(tǒng)產(chǎn)生相應(yīng)的變形，最終加工后的工件仍延續(xù)著與毛坯表面相近的尺寸誤差。系統(tǒng)受力變形導(dǎo)致的誤差最常表現(xiàn)在工件表面的誤差上，主要體現(xiàn)在表面層材料的冷作硬化、金相組織變化與殘余應(yīng)力等方面。1.5 系統(tǒng)受熱變形導(dǎo)致的誤差

機(jī)械加工的過程，由于要進(jìn)行車、銑、切、刨、磨等操作，各種操作過程中，刀具、部件與加工零部件之間會(huì)有相應(yīng)的接觸摩擦，都可能產(chǎn)生一定的熱量，這些熱量的積累，會(huì)導(dǎo)致一些部件產(chǎn)生變形，從而破壞加工件與刀具的運(yùn)動(dòng)關(guān)系和準(zhǔn)確位置，最終產(chǎn)生誤差。系統(tǒng)受熱變形主要存在如：機(jī)床、刀具和工件的熱變形，這些熱變形都會(huì)對(duì)機(jī)械零部件的加工產(chǎn)生影響，導(dǎo)致誤差的產(chǎn)生。加工精度是一項(xiàng)參照性的指標(biāo)，是衡量加工零部件的相關(guān)參數(shù)的實(shí)際值與理想值相符的程度，其與加工誤差是一對(duì)相反的指標(biāo)，加工誤差越小則加工精度越高。實(shí)際工作中，不存在沒有誤差的加工，只要誤差在一定的范圍之內(nèi)，不影響加工精度是允許的。

2 機(jī)械加工精度控制對(duì)策

2.1 做好誤差分析

為了有針對(duì)性地進(jìn)行機(jī)械加工精度控制，首先要做好誤差分析，筆者曾對(duì)精鏜車床尾座孔，出現(xiàn)圓柱度誤差（頭大尾?。┻M(jìn)行誤差分析，具體步驟如下：一是進(jìn)行調(diào)查、取樣、測(cè)量，作直方圖和x-R圖，如圖2所示。進(jìn)一步進(jìn)行分析無異常波動(dòng)，但存在較大常值系統(tǒng)誤差。

2.2 尺寸精度控制

尺寸精度控制是采取一定的措施，使零件加工表面與基準(zhǔn)間的誤差保持在一定的范圍之內(nèi)，從而減少相應(yīng)的誤差產(chǎn)生?？梢酝ㄟ^定尺寸精度、試切、定程和邊測(cè)量邊加工等方法來進(jìn)行尺寸精度控制。通過利用刀具的相應(yīng)尺寸來確保加工精度，利用鉆孔、鉸孔、拉孔等加工方法，對(duì)零部件表面尺寸進(jìn)行控制。同時(shí)，可以通過試切法，先期對(duì)加工件進(jìn)行小部分的試切，根據(jù)測(cè)量結(jié)果進(jìn)一步調(diào)整刀具及相關(guān)工具的位置，直至加工尺寸與加工精度要求相一致后，再進(jìn)行全面加工，從而避免因尺寸精度把握不當(dāng)，而產(chǎn)生誤差，并造成材料浪費(fèi)。在大批量進(jìn)行加工過程中，由于受熱損、磨損等因素的影響，一批工件加工后，將會(huì)產(chǎn)生積累性誤差，因此，必須要進(jìn)行抽樣檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)精度出現(xiàn)偏差及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。同時(shí)，要加大邊測(cè)量邊加工的探索，對(duì)加工工件進(jìn)行逐漸接近的尺寸把握和調(diào)整，直至加工尺寸達(dá)到要求時(shí)停止加工，從而獲得較高的精度。

2.3 減少綜合誤差

針對(duì)上文分析的影響機(jī)械加工精度的主要因素，要綜合施策，盡可能減少綜合誤差。對(duì)于一些加工原理誤差，應(yīng)當(dāng)盡可能采用較為先進(jìn)的模型進(jìn)行加工。通常情況下，要先利用小塊的加工工件進(jìn)行試切，根據(jù)小規(guī)模加工的工件的誤差，認(rèn)真分析誤差產(chǎn)生的原因，針對(duì)這些原因，進(jìn)行歸納分析，制定相應(yīng)的修偏措施，盡可能減少原始誤差。在進(jìn)行細(xì)長軸加工處理中，可以采取大走刀反向車削法，可以有效減少軸向切削力引起的彎曲變形，從而減小加工誤差。在加工過程中，可以采取反向誤差補(bǔ)償?shù)姆椒?，抵消因?yàn)樵O(shè)備原始誤差，從而提高加工精度。同時(shí)，可以采取轉(zhuǎn)移原始誤差的方法，轉(zhuǎn)移工藝系統(tǒng)的幾何誤差、受力變形和熱變形等而產(chǎn)生的誤差。比如對(duì)于磨削主軸錐孔保證其和軸頸的同軸度，不僅要靠機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)精度來保證，而且要靠夾具保證。當(dāng)機(jī)床主軸與工件之間用浮動(dòng)聯(lián)接以后，機(jī)床主軸的原始誤差就被轉(zhuǎn)移掉，從而提高了加工精度。

3 結(jié)語

機(jī)械加工過程中存在誤差是在所難免的，要認(rèn)真分析可能引起誤差的原因，有針對(duì)性地做好應(yīng)對(duì)之策，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械加工精度的有效控制，有利于提升機(jī)械裝備制造的整體水平。

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作者簡(jiǎn)介：陳立剛（1983-），男（壯族），桂林電子科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院助理工程師，研究方向：機(jī)械加工精度改進(jìn)、機(jī)械加工設(shè)備改造。endprint