分析和消除機(jī)械加工精度的影響因素

李寒

摘 要 機(jī)械加工是將設(shè)計(jì)變?yōu)閷?shí)物的重要環(huán)節(jié)，在機(jī)械加工過(guò)程中，由于影響加工精度的因素很多，誤差的出現(xiàn)是無(wú)法避免的。如何使被加工的工件符合設(shè)計(jì)者的要求，如何減少影響加工精度的因素，在加工前就應(yīng)弄清影響加工精度的各種因素。本文總結(jié)了影響加工精度的一些常見(jiàn)因素，從而可以有針對(duì)性地提出一些改進(jìn)措施來(lái)提高加工精度。

關(guān)鍵詞 機(jī)械加工 加工精度 誤差 改進(jìn)措施

一、前言

工件的加工質(zhì)量確保了產(chǎn)品由圖紙變成實(shí)物、工作性能和使用壽命。衡量機(jī)械加工質(zhì)量的核心標(biāo)準(zhǔn)是加工精度。由于各種因素的影響，工件和刀具的相對(duì)位置會(huì)發(fā)生偏移，因此加工出來(lái)的產(chǎn)品與設(shè)計(jì)的不可能完全符合，兩者的符合程度用機(jī)械加工精度和加工誤差來(lái)表示。加工精度是指零件加工后的實(shí)際參數(shù)和理想?yún)?shù)的符合程度，他們之間的差異叫做加工誤差。為了機(jī)械加工企業(yè)長(zhǎng)久的發(fā)展，需要提高機(jī)械加工精度，從而提高零產(chǎn)品的合格率，提高生產(chǎn)效率。因此首先要弄清影響加工精度的因素，再采取相應(yīng)的措施來(lái)消除影響。

二、影響機(jī)械加工精度的因素

1、機(jī)床誤差

工件的加工大部分都是在機(jī)床上完成的，所以工件的加工精度在很大一部分取決于機(jī)床的精度。機(jī)床的制造誤差對(duì)加工精度影響較大的主要有：主軸回轉(zhuǎn)誤差、導(dǎo)軌誤差和傳動(dòng)鏈誤差。另外機(jī)床的磨損對(duì)加工精度的影響也較大。

主軸回轉(zhuǎn)誤差是指主軸各瞬間的實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線相對(duì)平均回轉(zhuǎn)軸線的變動(dòng)量。它可以分解為徑向圓跳動(dòng)、軸向竄動(dòng)和角度擺動(dòng)等三種基本形式。產(chǎn)生主軸徑向回轉(zhuǎn)誤差主要原因有：主軸幾段軸頸的同軸度誤差、軸承的各種誤差、軸承之間的同軸度誤差、主軸系統(tǒng)的剛度和熱變形等。另外選擇的加工方式不同對(duì)主軸回轉(zhuǎn)誤差的影響也不同。

導(dǎo)軌是機(jī)床上確定各機(jī)床部件相對(duì)位置的基準(zhǔn)。也是機(jī)床運(yùn)動(dòng)的基準(zhǔn)。機(jī)床導(dǎo)軌的精度有以下幾個(gè)方面的要求：在水平面上的直線度、在垂直平面內(nèi)的直線度、前后導(dǎo)軌的平行度。除了導(dǎo)軌本身的制造誤差外，導(dǎo)軌的磨損不均勻和安裝質(zhì)量也影響導(dǎo)軌的精度。

刀具作為機(jī)械加工加工的重要組成部分，其對(duì)加工精度的影響主要分為靜態(tài)誤差（刀具的制造誤差、外形誤差、尺寸誤差）和動(dòng)態(tài)誤差（刀具磨損）。夾具的作用是使工件相對(duì)刀具和機(jī)床有正確的位置。因此對(duì)加工的精度有相當(dāng)大的影響。

在機(jī)床上，主運(yùn)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和變速都是通過(guò)傳動(dòng)鏈來(lái)完成的。如果傳動(dòng)零件有誤差（制造誤差、裝配誤差和磨損），就會(huì)對(duì)加工精度產(chǎn)生影響。

2、工藝系統(tǒng)引起的誤差

在加工過(guò)程中，工藝系統(tǒng)會(huì)在切削力、夾緊力、慣性力、重力、傳動(dòng)力的作用下產(chǎn)生變形，破壞了工件和刀具的相對(duì)位置，從而對(duì)機(jī)械加工精度產(chǎn)生影響。工藝系統(tǒng)對(duì)加工精度的影響主要包括：由受力點(diǎn)變化而產(chǎn)生的形狀誤差、誤差復(fù)映、毛坯硬度不均勻使刀具切削力改變，工藝系統(tǒng)隨之變形而產(chǎn)生誤差、工藝系統(tǒng)中某個(gè)環(huán)節(jié)變形引起誤差。

工藝系統(tǒng)在熱源的影響下產(chǎn)生形變，從而引起誤差。主要分為以下幾類：機(jī)床熱形變引起的加工誤差、工件熱形變引起的誤差、刀具熱形變引起的誤差。

3、內(nèi)應(yīng)力重分布引起誤差

零件在沒(méi)有外力作用下存在的內(nèi)部應(yīng)力，稱之為內(nèi)應(yīng)力。零件存在應(yīng)力的時(shí)候，處在高能的不穩(wěn)定狀態(tài)，本能地向地能的穩(wěn)定狀態(tài)躍進(jìn)，并伴有變形產(chǎn)生，從而使零件喪失原有的精度。在熱處理工序中由于零件壁厚不均勻、冷卻不均、晶相組織轉(zhuǎn)變等，使零件產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。

三、消除機(jī)械加工精度的影響因素

首先，在機(jī)械加工生產(chǎn)中，直接減少誤差法在生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)用較為普遍， 是在弄清產(chǎn)生加工誤差的主要原因后直接進(jìn)行消除或減少的方法。例如：細(xì)長(zhǎng)軸的車削或由于力和熱的作用使工件產(chǎn)生彎曲形變， 所以采用“大進(jìn)給反向切削法”， 再用彈簧后頂尖， 可進(jìn)一步消除熱伸長(zhǎng)帶來(lái)的形變。一方面，工人也常人為的制造出一種新的誤差來(lái)抵消一種原始誤差，或者用原有的誤差來(lái)抵消原有的誤差或另一種誤差，從而減小加工誤差，提高加工精度。另一方面，工人也改變通過(guò)加工工序來(lái)將工藝系統(tǒng)的誤差轉(zhuǎn)移到不受影響的方向上，使加工精度不受這種誤差影響。例如， 對(duì)加工過(guò)程中分度或轉(zhuǎn)位的多工位加工工序運(yùn)用轉(zhuǎn)位刀架加工工序， 其分度、轉(zhuǎn)位誤差將直接影響零件的表面加工精度。

其次，對(duì)有表面精度要求的零件，可以采取在不斷試切的加工方法，在加工過(guò)程中逐步均化原始誤差。對(duì)配合精度要求很高的孔和軸，常運(yùn)用研磨工藝。用研具摩擦工件表面時(shí)，凸點(diǎn)逐漸被磨掉，最終使零件達(dá)到很高的表面精度。

再次，一般的工件先精加工后再進(jìn)行裝配，因此整個(gè)機(jī)構(gòu)的誤差隨零件的裝配而累加，從而影響整個(gè)機(jī)構(gòu)的精度。但在裝配以后再精加工就可以從整體上控制誤差，使整體的誤差降到最小，這樣就提高了機(jī)械加工的精度。

總而言之，在生產(chǎn)實(shí)際中，機(jī)械加工的精度達(dá)不到設(shè)計(jì)的要求是難免的。要想獲得高質(zhì)量的產(chǎn)品，我們必須在生產(chǎn)之前就弄清可能會(huì)產(chǎn)生的誤差，然后在加工過(guò)程中或之后采取相應(yīng)的措施，來(lái)消除誤差的影響，提高機(jī)械加工精度。

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（作者單位：長(zhǎng)江大學(xué)文理學(xué)院機(jī)電與信息工程系）