機械加工精密的影響因素及提高對策

李曉妍 趙文英

【摘 要】在機械加工中，加工誤差、工藝系統(tǒng)、內(nèi)應力等都嚴重影響著零件的加工精度，最終影響零件的質(zhì)量。本文從機械加工精度的概念及內(nèi)容入手，對影響機械加工精度的因素進行了具體的分析，并提出了相應的提高機械加工精度的工藝措施。

【關(guān)鍵詞】機械加工精密；影響因素；提高對策

引言

機械加工是整個機械產(chǎn)品制造的重要環(huán)節(jié)，對提高產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生重要影響。機械加工誤差是不可避免的，但可以通過實際生產(chǎn)經(jīng)驗的總結(jié)，掌握誤差變化的規(guī)律，采取合理的措施減少加工誤差，從而達到提高加工精度的目的。

一、機械加工精密的概述

1、機械加工精密的含義。機械加工精密是指機械工件經(jīng)過加工之后其表面、幾何形狀以及尺寸與圖紙設(shè)計之間的參數(shù)基本相符，而與設(shè)計圖紙數(shù)據(jù)之間存在誤差的我們稱之為加工誤差，一般來說在機械加工實踐中是允許產(chǎn)生一定范圍內(nèi)的誤差。

2、機械加工精度的內(nèi)容。機械零件的加工參數(shù)主要由相互位置、大小尺寸以及表面形狀而構(gòu)成，因此機械加工的精度也包含以下三個方面：一是機械產(chǎn)品的大小尺寸。主要是對機械產(chǎn)品的加工尺寸與基準間產(chǎn)生的尺寸誤差限制。二是表面形狀。該數(shù)據(jù)主要是通過對機械產(chǎn)品表面的幾何形狀進行限制控制。三是相互位置。主要是對機械加工零件的表面與基準間產(chǎn)生的位置誤差進行限制。

二、機械加工精度的影響因素

1、加工原理誤差對加工精度的影響

加工原理誤差指在加工過程中采用了近似的成形運動或切削刃輪廓軌跡造成加工后的實際形狀與理想形狀不完全相符的誤差。最典型的加工原理誤差是齒輪滾刀加工齒輪造成的兩種誤差：

（1）切削刃的齒廓軌跡誤差。為了減輕制造上的困難，工業(yè)上采用阿基米德基本蝸桿或法向直廓基本蝸桿代替了齒輪加工原理中的漸開線基本蝸桿；

（2）滾刀的刀齒數(shù)有限，滾刀加工的齒形實際上是一個折線，與理論上的光滑漸開線存在原理誤差。再比如在進行蝸桿加工時，蝸桿的螺距計算是使用了無理數(shù)，并對其進行了近似分數(shù)值簡化，從而造成的螺距誤差。在生產(chǎn)中，加工原理誤差是允許存在的，但必須保證在零件的誤差允許范圍內(nèi)。

2、工藝系統(tǒng)引起的誤差對機械加工精度的影響

工藝系統(tǒng)引起的誤差按照原理不同可以分受力變形和受熱變形兩種，前者是指工藝系統(tǒng)加工過程中受到重力、慣性力、切削力等因素的影響產(chǎn)生了變形，破壞了工件與切削刃之間的位置關(guān)系，從而造成了加工誤差，這種誤差通常通過提高接觸剛度、工件剛度、機床剛度以及合理利用夾具來減少；后者是指工藝系統(tǒng)受到了外界熱源的影響而產(chǎn)生了變形，影響了工件的加工精度，工藝系統(tǒng)發(fā)生熱變形的原因有以下三種：

（1）機床長時間運行成為熱源，而機床結(jié)構(gòu)復雜、散熱不均勻使機床各個部位的溫度不同，產(chǎn)生的變形也不同，最終導致了誤差；

（2）工件在加工過程中由于摩擦或其它外因作用變熱，產(chǎn)生了加工誤差；

（3）刀具的熱容量和體積都較小，使熱量集中在切削部位，較高的溫度對工件造成了影響。

3、機床幾何誤差對機械加工精密的影響

機械零件的加工都是依靠機床的加工完成，因此要提高機械加工的精密，前提就是要保障機床的精度，在實踐中機床對加工精密的影響主要有：一是導軌誤差。導軌在機床中占據(jù)重要的作用，具有承載與導向的作用，導軌不僅對加工運動的基準產(chǎn)生影響，而且還對加工產(chǎn)品與刀具的相互位置基準產(chǎn)生重要的影響，一般而言，導軌在加工產(chǎn)品的水平面內(nèi)的直線誤差將被直接反映出來。二是傳動鏈誤差。在機械加工零件在機床加工過程中，需要機床的傳動設(shè)備經(jīng)過不斷地運動實現(xiàn)加工，由于傳動結(jié)構(gòu)的元件構(gòu)成比較多，任何一個元件出現(xiàn)了磨損都會導致傳動鏈產(chǎn)生誤差，傳動鏈產(chǎn)生誤差后，就會影響加工機械產(chǎn)品的精度。三是主軸回轉(zhuǎn)誤差。機床主軸的回轉(zhuǎn)對機械加工精度的影響非常大，比如在使用機床加工機械內(nèi)圓工件以及內(nèi)控工件時，由于主軸的徑向跳動就會導致機械產(chǎn)品的圓度誤差出現(xiàn)，并影響到工件的端面加工。

4、人為因素

機械加工是在加工人員操作下進行的，因而人為因素對加工精度的影響是直接的，主要表現(xiàn)為基準不重合誤差、加工系統(tǒng)調(diào)整誤差、測量誤差等。由于加工人員選用的定位基準與設(shè)計基準不重合，對加工系統(tǒng)的調(diào)整不準確，測量儀器不準確，或者測量精度控制不到位等。實際工作中，加工人員存在的這些不足，對提高機械加工精度產(chǎn)生不利影響。

三、提高機械加工精密的具體對策

1、減少原始誤差

基于原始誤差對機械加工精度的影響，我們應該從源頭入手，提高機床的幾何精度、夾具精度以及量具的精度等，以此降低加工工藝因為受到各種因素的影響而出現(xiàn)誤差。比如在進行車削細長軸加工時，可以采取中心架、彈簧頂尖的方式降低或者消除因為變形而產(chǎn)生的誤差，總之對于不同的原始誤差我們應該采取不同的加工工藝手段有效地解決。

2、補償和轉(zhuǎn)移加工誤差的方法

誤差補償是指操作人員在機械加工的過程中引入新誤差用來彌補原有誤差的方法。例如，如果機械加工的原始誤差是負值，操作人員就在加工操作的過程中故意制造出與原始誤差絕對值相等的正值，從而對原始誤差進行有效抵消，起到提高機械加工精度的作用。誤差轉(zhuǎn)移是指操作人員采取合理的措施，將工藝系統(tǒng)的熱變形、受力變形與幾何誤差等轉(zhuǎn)移到對機械加工精度沒有影響的方向。例如在多工位或者轉(zhuǎn)位刀架等加工工序，其分度和轉(zhuǎn)位的誤差會影響到零件表面加工精度，操作人員可以將刀具進行垂直安裝，這樣刀架轉(zhuǎn)位產(chǎn)生的重復定位誤差將會被轉(zhuǎn)移到加工零件內(nèi)孔的表面誤差，從而不會對機械加工的精度產(chǎn)生影響。

3、嚴格加工過程，均化原始誤差

毛坯或上道工序誤差也會影響機械加工精度，同時被加工工件材料性能改變，上道工序的加工工藝改變，導致原始誤差增大，對下一道工序加工產(chǎn)生嚴重不利影響。為應對這些問題，通常采用分化或者均化原始誤差的方法。分化原始誤差是將毛坯或上道工序的工件尺寸，經(jīng)過測量之后按照大小分為X組，每組工件尺寸范圍就縮減為原來的1/X。再根據(jù)各組誤差范圍分別調(diào)整刀具相對工件的準確位置，使各組工件尺寸分散范圍中心基本保持一致，從而大大縮小整批工件尺寸分散范圍，減小誤差，控制加工精度。另外還可以采用均化原始誤差的方法，通過加工使原有誤差不斷縮小和平均化，對工件進行比較和檢查，找出存在的差異，再進行相互修正或加工。

4、提高人員素質(zhì)，補償原始誤差

工作人員嚴格按照流程進行機械加工，遵循測量、加工等各項操作流程，實現(xiàn)對加工精度的有效控制。對一些原始誤差，可采用補償原始誤差的方法來控制加工精度。也就是人為造出一種新誤差，補償或抵消原工藝系統(tǒng)誤差，從而實現(xiàn)減小原始誤差，控制加工精度的目的。當原始誤差為負值，人為制造的誤差取正值，反之取負值。應該盡量使二者大小相等，相互抵消，促進機械加工精度提高。

5、加強對機械加工的科學研究

基于當前機械加工精密不高的現(xiàn)狀，分析其原因主要還是與我國的機械加工技術(shù)水平不高有一定的關(guān)系，因此我們在充分研究影響機械加工精密因素的基礎(chǔ)上，加大對提高機械加工科技技術(shù)水平的研究力度：首先要提高機械加工研究人員的專業(yè)技能水平，不斷提高我國機械加工領(lǐng)域內(nèi)優(yōu)秀人才的培養(yǎng)；其次要不斷地創(chuàng)新新的加工工藝、手段以及方法，促進現(xiàn)代機械加工精度的提高；最后要加強與高等院校的合作，通過開展科研合作積極為我國的機械加工技術(shù)發(fā)展提供先進的理論支持，并且要縮短理論體系轉(zhuǎn)化為市場產(chǎn)品的周期。

結(jié)束語

綜上所述，在整個機械加工過程中，影響加工精度的因素是多方面的。為此，在實際工作中，應該充分認識這些影響因素，采取合適的預防和改進措施，如直接減少誤差法、轉(zhuǎn)移和補償誤差法、分化原始誤差法和就地加工法等，將誤差控制在國家規(guī)定允許的范圍之內(nèi)，確保機械零件加工的質(zhì)量。

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