試論機(jī)械加工精度的影響因素及提高措施

尹明

（成都工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 四川省成都市 610218）

試論機(jī)械加工精度的影響因素及提高措施

尹明

（成都工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 四川省成都市 610218）

機(jī)械加工行業(yè)在技術(shù)上經(jīng)歷了三次革命，每一次革命都給人們的生產(chǎn)和生活帶來(lái)顛覆性的變化。目前，機(jī)械加工行業(yè)正向著高速化、精密化和多功能化的方向發(fā)展，廣泛的應(yīng)用在航空航天、通信設(shè)備、汽車(chē)和機(jī)床等行業(yè)中。機(jī)械加工行業(yè)下游市場(chǎng)十分廣闊，包括汽車(chē)、船舶、工程機(jī)械和農(nóng)用機(jī)械等。

機(jī)械加工；精度；影響因素；誤差

機(jī)械加工精度是指工件經(jīng)過(guò)加工之后，得到的實(shí)際參數(shù)值，包括尺寸、形狀、位置等內(nèi)容，與理想標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的差別程度，兩者之間的差別就是誤差，在機(jī)械加工中，難免會(huì)產(chǎn)生誤差，若想要確保工作效率、減少材料浪費(fèi)，降低勞動(dòng)力，就應(yīng)該保證和提高加工精度。

1 關(guān)于影響機(jī)械加工精度因素的分析

1.1 加工原理造成的精度誤差

加工原理產(chǎn)生的誤差是指使用近似成型或近似的切削刃輪廓等理念下，進(jìn)行加工而產(chǎn)生的誤差，原理誤差是由于加工或者計(jì)算方法而造成的，特別是在很多工科領(lǐng)域，存在大量的近似算法，這就是原理誤差存在的原因。但必須說(shuō)明的是，既然由于采用了“近似”的方法加工零件，才產(chǎn)生原理誤差。那么，只要不近似，不就可消除原理誤差嗎？回答是否定的。因?yàn)橛行┣闆r是非近似不可的。如車(chē)削模數(shù)蝸桿時(shí)，工件節(jié)距為πZ，而π為無(wú)理數(shù)。那么只能通過(guò)配換齒輪去近似無(wú)理數(shù)。又如滾刀滾切齒輪的范成運(yùn)動(dòng)，當(dāng)滾刀齒數(shù)無(wú)窮多才能范成出光滑齒廓形狀。但實(shí)際上，滾刀的齒數(shù)不可能無(wú)窮多。因此，齒面形狀就存在原理誤差.存在著原理誤差的加工，是有條件的，也有優(yōu)勢(shì)的。當(dāng)齒輪精度要求不高，加工量很小，其加工成本低廉、不需要昂貴的齒輪加工專(zhuān)用機(jī)床，只需普通銑床就可以完成加工的優(yōu)勢(shì)，尤為凸顯。

1.2 工藝系統(tǒng)中工具、機(jī)床等產(chǎn)生的誤差

工藝系統(tǒng)的幾何誤差是指使用工具、設(shè)備、機(jī)床等工藝系統(tǒng)而造成的誤差，其中這些工具中還包括夾具、刀具等器具。首先是機(jī)床造成的誤差，在工藝系統(tǒng)中，因?yàn)闄C(jī)床精度而影響工件加工精度的情況占了大多數(shù)，其中，機(jī)床對(duì)工藝精度的影響主要有三個(gè)方面引起：①主軸回轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的誤差；②導(dǎo)軌位置偏差引起的誤差；③傳動(dòng)不正常引起的工件成形誤差。刀具對(duì)工件精度產(chǎn)生的誤差，可以根據(jù)刀具的不同而分類(lèi)，一種是定尺寸刀具，這種刀具在定尺寸時(shí)，會(huì)引起不同程度的磨損狀況，從而引起工件尺寸大小上的不同，而形成誤差，例如鉆頭、鉸刀、圓拉刀等就是其代表。另一種是成形刀具在加工時(shí)，對(duì)工藝誤差產(chǎn)生的直接影響，主要類(lèi)型有成形車(chē)刀、銑刀、成形砂輪等，還有一種是一般刀具的使用，而產(chǎn)生的非直接工件精度誤差，主要有車(chē)刀、銑刀、鏜刀等，最后是夾具對(duì)工件精度產(chǎn)生的誤差，主要是在加工時(shí)產(chǎn)生很大的影響，夾具的影響精度的方式主要是通過(guò)影響工件的位置，而后產(chǎn)生誤差。

1.3 工件內(nèi)應(yīng)力運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的誤差

內(nèi)應(yīng)力是指制造工件的外力作用消失時(shí)，還存在在工件內(nèi)的應(yīng)力，也稱(chēng)之為殘余應(yīng)力，但是如果工件外力停止作用時(shí)，內(nèi)應(yīng)力存在于工件內(nèi)，就會(huì)使工件處在高能量位置的不穩(wěn)定的情況下，因此，工件的高能狀態(tài)必然要向低能狀態(tài)或快或慢的進(jìn)行轉(zhuǎn)化。盡管這種轉(zhuǎn)化受外界的影響比較大，但是這種內(nèi)應(yīng)力并不會(huì)因此消失，這時(shí)，工件的內(nèi)應(yīng)力就會(huì)在高能向低能轉(zhuǎn)化中，產(chǎn)生熱和力，正是這些熱量和力量使工件是參數(shù)失去原有的狀態(tài)平衡，因此工件內(nèi)的內(nèi)應(yīng)力就會(huì)重新分布，從而達(dá)到新的平衡，這一過(guò)程中，工件可能會(huì)因此或多或少的發(fā)生變形，從而產(chǎn)生誤差，在內(nèi)應(yīng)力平衡遭到破壞時(shí)，工件就會(huì)產(chǎn)生新的應(yīng)力組合形成平衡狀態(tài)。這就是工件內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生的誤差的過(guò)程。

2 提高機(jī)械加工精度的必要性

眾所周知，機(jī)械零件的質(zhì)量一般需要機(jī)械加工的精度數(shù)值，來(lái)進(jìn)行確切的評(píng)價(jià)，在提高機(jī)械加工精度的同時(shí)，可以縮小機(jī)械實(shí)際參數(shù)與理想?yún)?shù)的差別，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，對(duì)機(jī)械的精度要求也越來(lái)越高，另外，提供高的裝配精度，可以延長(zhǎng)機(jī)械的使用壽命，消除不利影響，提高產(chǎn)品質(zhì)量。因?yàn)楹饬繖C(jī)械加工的主要指標(biāo)就是精度，所以要保證機(jī)械加工精度，表面的精度好，工件配合好，可以延長(zhǎng)工件的壽命。如果機(jī)械零件的精度無(wú)法保證，會(huì)讓工件產(chǎn)生較大誤差，對(duì)機(jī)械運(yùn)行的效率無(wú)法有效保障，會(huì)大大降低工件的使用年限，因此，嚴(yán)格保證機(jī)械加工維持在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的可允許的水平，不僅是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，也是機(jī)械加工行業(yè)發(fā)展的目標(biāo)。

3 提高機(jī)械加工精度的相關(guān)措施

3.1 直接減少誤差法

直接減少誤差法提高機(jī)械加工精度是較為普遍和適用的方法，該方法的使用能夠有效的保證機(jī)械加工的精度值。對(duì)于機(jī)械加工過(guò)程中出現(xiàn)的誤差原因，一定要據(jù)實(shí)查明，然后積極直接的解決這種誤差，提高機(jī)械加工的精度，以車(chē)削為例，在其長(zhǎng)期受到力和熱的情況下，很容易出現(xiàn)彎曲或者變形的情況，通過(guò)直接的反向切削法，能夠非常有效的得到良好的機(jī)械加工精度效果。因此為直接減小原始誤差造成的加工精度。直接減少誤差法常見(jiàn)的是糾正加工原理的誤差，在原理誤差中，這種誤差是由于加工或者計(jì)算方法而造成的，特別是在很多專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域，存在大量的這種原理近似算法，因此，通過(guò)對(duì)計(jì)算的核算減少誤差發(fā)生的幾率尤為重要。另外在器具、機(jī)床工作時(shí)，做好機(jī)床、器具的自銑、自磨也是直接減少誤差的重要方式，器具中，刀具適用要精確可靠，提高精度，夾具要位置準(zhǔn)確，這都是直接減少誤差的方法。

3.2 間接誤差補(bǔ)償法

誤差補(bǔ)償法的核心思想是通過(guò)人為地造出一種新的誤差去抵消當(dāng)前成為問(wèn)題的原始誤差，例如，當(dāng)誤差是負(fù)數(shù)時(shí)，我們就人為制造一個(gè)正值，反之我們就人為制造一個(gè)取負(fù)值。以達(dá)到兩者大小相等、正負(fù)相反、相互抵消的效果，從而使誤差達(dá)到最小，這種達(dá)到最大限度地減少誤差的方法，主要采用“軟技術(shù)”，這樣的技術(shù)兼具成本低和柔性強(qiáng)的特點(diǎn)，是一種既有效又經(jīng)濟(jì)的提高機(jī)床精度手段。另外，通過(guò)使用誤差補(bǔ)償方法的實(shí)施，有利于在精度不是很高的機(jī)床、設(shè)備上加工出比較高精度的零件，從而有效的避免通過(guò)購(gòu)買(mǎi)高精度機(jī)床來(lái)達(dá)到相應(yīng)精度的效果，這種方法有利于降低相關(guān)工件的制作成本，因此制作成本較低，也便于推廣。所以，誤差補(bǔ)償技術(shù)不但適合于新機(jī)床的精化，以提高技術(shù)含量和使用功能，也適合于老機(jī)床改造，以降低廢品率和提高使用性能。

3.3 間接誤差分組法

在機(jī)械工件設(shè)計(jì)加工過(guò)程中，有可能本道程序的誤差是由上道程序存在誤差而產(chǎn)生的，因此，在整個(gè)加工流程開(kāi)始前，對(duì)每道程序的誤差大小進(jìn)行有效的分組，相應(yīng)的工件誤差就會(huì)縮小很多。例如，把誤差分為n組，每組工件誤差范圍就縮小了1/n。具體使用上，以加工齒輪為例，由于齒坯同軸度誤差比較明顯，導(dǎo)致齒輪直徑會(huì)跳出超差的情況出現(xiàn)，同時(shí)在震動(dòng)的剃齒運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，噪音過(guò)大，所以，在保持工件孔心軸同軸時(shí)，然后把零件的定位孔，分為若干小組，與相應(yīng)的剃齒軸相配合，從而起到減少誤差的作用，由此便提高了工件的加工精度，具體如表1所示。

在成批生產(chǎn)條件下，對(duì)于配合精度要求較高的配合件，當(dāng)不可能用提高加精度的方法來(lái)較經(jīng)濟(jì)地獲得零件的尺寸精度時(shí)，也常采用誤差分組法，以達(dá)到較高的配合精度?？傊?，在機(jī)械加工中，機(jī)械加工精度誤差是不可避免的，只有對(duì)影響誤差的因素進(jìn)行詳細(xì)的分析，才能采取相應(yīng)的預(yù)防措施減少加工誤差，提高機(jī)械加工效率。誤差雖然不能消除，但通過(guò)制作方法的改進(jìn)，可以最大限度的減少生產(chǎn)誤差從而制造更精密的產(chǎn)品。

表1 間接誤差分組表

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著我國(guó)工業(yè)化、信息化的進(jìn)一步深化發(fā)展，對(duì)機(jī)械精度的要求越來(lái)越高，因此我們?cè)跈C(jī)械工件加工的過(guò)程中，要準(zhǔn)確找出誤差產(chǎn)生的影響因素，運(yùn)用直接誤差減少法、間接誤差補(bǔ)償法及分組法，盡可能的減少誤差產(chǎn)生的可能，人為下的機(jī)械誤差雖然不可避免，但是，有不斷減少誤差的可能因素存在，因此機(jī)械工件的精度可以通過(guò)不斷減少誤差而提高，這是我們理所應(yīng)當(dāng)不斷追求的目標(biāo)。

[1]李順，杜磊，郭忠華.機(jī)械加工精度的影響因素及提高措施探析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2015（05）：72.

TH161

A

1004-7344（2016）15-0240-02

2016-5-10

尹明（1987-），男，四川巴中人，助講，本科，從事教學(xué)工作。