機(jī)械加工精度影響因素及加工精度提高途徑分析

周輝

摘 要：在機(jī)械加工的過(guò)程中，很多因素都會(huì)影響工件的加工質(zhì)量。工件的加工質(zhì)量要求對(duì)加工精度有重要的影響。加工精度主要是指在零件加工之后，實(shí)際幾何參數(shù)與理想幾何參數(shù)的契合度。加工誤差主要是指在零件加工之后，實(shí)際幾何參數(shù)與預(yù)期參數(shù)的偏差。當(dāng)零件的加工精度越來(lái)越高，加工誤差會(huì)越來(lái)越小。闡釋了機(jī)械加工精度的影響因素，并分析了提高機(jī)械加工精度的途徑。

關(guān)鍵詞：機(jī)械加工精度；機(jī)床；補(bǔ)償控制；齒圈

中圖分類(lèi)號(hào)：TH161+.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.01.120

在機(jī)械在加工的過(guò)程中，通常需要經(jīng)過(guò)多個(gè)步驟，因此，工件質(zhì)量會(huì)受其影響，其中最重要的是機(jī)床系統(tǒng)。因此，為了提升機(jī)械加工效果，提高工件質(zhì)量，需要在加工之前綜合考慮各種影響因素，減小誤差。相關(guān)人員對(duì)加工精度研究后發(fā)現(xiàn)，采取有效的措施將誤差控制在規(guī)定的范圍中，可提高加工精度，保證產(chǎn)品質(zhì)量。

1 機(jī)械加工精度的影響因素

1.1 機(jī)床幾何誤差

在加工過(guò)程中，刀具的成型主要是借助機(jī)床完成的，所以，工件的加工精度主要是由機(jī)床的精度決定的。機(jī)床制造誤差對(duì)加工精度有較大的影響，主要體現(xiàn)在主軸回轉(zhuǎn)誤差上。主軸回轉(zhuǎn)誤差會(huì)對(duì)加工工件的形狀和具體位置產(chǎn)生直接的影響。誤差具有一定的敏感方向，在對(duì)不同的表面進(jìn)行加工時(shí)，主軸的徑向跳動(dòng)會(huì)引發(fā)不同的加工誤差。比如，在車(chē)窗上對(duì)外圓進(jìn)行加工時(shí)，當(dāng)發(fā)生主軸徑向跳動(dòng)的情況時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致工件的圓度誤差。

1.2 刀具和夾具制造誤差

刀具的種類(lèi)多種多樣，因此，其誤差也不同。通常而言，刀具的制造誤差是不會(huì)影響加工精度的，而在加工零件時(shí)會(huì)產(chǎn)生尺寸誤差，進(jìn)而影響刀具精度。刀具自身具有的形狀常會(huì)直接影響被加工面的形狀和精度。對(duì)于刀具的磨損而言，其會(huì)對(duì)被加工表面造成影響，造成一定的尺寸誤差。相關(guān)人員采用夾具可以保證刀具與機(jī)床處于恰當(dāng)?shù)奈恢茫虼?，夾具的制造誤差深刻影響著加工精度。當(dāng)夾具發(fā)生磨損時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致工件定位不準(zhǔn)，進(jìn)而產(chǎn)生一定的誤差，影響精度。

1.3 熱變形對(duì)加工精度的影響

在機(jī)械加工中，工藝系統(tǒng)經(jīng)常會(huì)受到熱源的作用，發(fā)生熱變形。在熱源的作用下，工藝系統(tǒng)具有承受的不均勻性，各個(gè)部分的變形會(huì)產(chǎn)生一定的差異，導(dǎo)致刀具和工件的位置發(fā)生變化，造成加工誤差。在加工過(guò)程中，機(jī)床會(huì)受到熱源的作用，各個(gè)部分會(huì)發(fā)生溫度的變化。熱源自身具有不均勻性，加之機(jī)床的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，因此，機(jī)床的不同部件的變形程度也不同，對(duì)機(jī)床各部件的位置產(chǎn)生了一定成程度的影響，不利于保證加工精度。由于刀具的熱容量比較小，所以，溫度上升比較快，進(jìn)而引起刀具熱伸長(zhǎng)，出現(xiàn)加工誤差。粗加工中，刀具熱伸長(zhǎng)的影響幾乎可以忽略。但如果零件的加工要求比較高，則刀具的熱變形將會(huì)極大地影響加工精度。

2 提高機(jī)械加工精度的途徑

2.1 實(shí)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償控制

補(bǔ)償控制技術(shù)主要應(yīng)用在傳動(dòng)精度比較高的機(jī)床中，補(bǔ)償控制裝置的組成部分是校正尺、接受附加運(yùn)動(dòng)的螺母。補(bǔ)償控制裝置操作簡(jiǎn)單，具有很高的可靠性，但補(bǔ)償精度主要受校正尺制作精度的影響。此外，調(diào)整校正尺也是一件復(fù)雜的事情。在數(shù)控機(jī)床上主要采用的是軟件補(bǔ)償?shù)姆绞剑跀?shù)據(jù)表中放置好已經(jīng)測(cè)量好的誤差數(shù)據(jù)，當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)在完成精插補(bǔ)工作之后，可依據(jù)坐標(biāo)位置在數(shù)據(jù)表中搜索誤差的補(bǔ)償值，進(jìn)而對(duì)坐標(biāo)軸的附加運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制。軟件補(bǔ)償開(kāi)展的步驟比較簡(jiǎn)單，誤差數(shù)據(jù)可以依據(jù)實(shí)際情況調(diào)整。在加工過(guò)程中，實(shí)時(shí)補(bǔ)償控制可以利用一些高精度的測(cè)量裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)誤差數(shù)據(jù)的收集，從而可以觀測(cè)到誤差的的方向和大小，然后通過(guò)補(bǔ)償控制裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)刀架的控制。對(duì)于實(shí)時(shí)補(bǔ)償控制而言，它主要采集實(shí)時(shí)狀態(tài)下的誤差，在工作中，補(bǔ)償裝置的機(jī)枕慣性具有一定的滯后性，但其仍然具有較高的補(bǔ)償精度，因此，實(shí)時(shí)補(bǔ)償控制的缺點(diǎn)就是補(bǔ)償裝置比較復(fù)雜，且調(diào)試起來(lái)比較困難。

2.2 均化原始誤差

原始誤差對(duì)應(yīng)的誤差敏感方向可以將其轉(zhuǎn)移到非敏感的方向。在加工過(guò)程中，盡量從零件的敏感方向轉(zhuǎn)移到誤差的非敏感方向，這有利于提高加工精度。如果加工工序需要進(jìn)行多次轉(zhuǎn)位，則會(huì)影響加工精度，可以適度安放切削道具的位置，將轉(zhuǎn)位誤差放在加工表面的切向，從而減小誤差的影響。

2.3 分化原始誤差

要想提高零件的加工精度，可以對(duì)一些原始誤差進(jìn)行分化。按照誤差的一般規(guī)律，依據(jù)測(cè)量尺寸的大小將毛坯分成n組，然后對(duì)各組的誤差范圍進(jìn)行調(diào)整，保證刀具與工件的相對(duì)位置。比如，在精加工齒形時(shí)，需要考慮到加工后齒圈和齒輪內(nèi)控的同軸度，需要進(jìn)行芯軸定位。對(duì)于齒輪工件而言，齒圈和內(nèi)孔位置準(zhǔn)確性主要基于芯軸的配合。

2.4 其他方法

機(jī)床是一個(gè)重要的部件，在日常工作中要做好機(jī)床導(dǎo)軌的保養(yǎng)工作。加工完成后，要清理床身，將導(dǎo)軌清理干凈，并擦上機(jī)油，防止其被銹蝕；保證機(jī)床安裝的準(zhǔn)確性，注意控制機(jī)床加工的速度，這有利于減小加工誤差。

3 結(jié)束語(yǔ)

在加工機(jī)械的過(guò)程中，誤差是不可避免的。操作人員要根據(jù)實(shí)際情況對(duì)產(chǎn)生誤差的原因進(jìn)行分析，進(jìn)而采取有效的措施減小誤差，這有助于提高加工精度。當(dāng)零件的加工精度越來(lái)越高，加工誤差會(huì)越來(lái)越小。加工機(jī)械時(shí)，通常需要經(jīng)過(guò)多個(gè)步驟，其中最重要的是機(jī)床系統(tǒng)。為了提升機(jī)械加工的效果和提高工件的質(zhì)量，應(yīng)在加工之前綜合考慮各種影響因素，減小誤差。要想提高機(jī)械加工精度，就要實(shí)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償控制、均化原始誤差、分化原始誤差等，保證工件位置的準(zhǔn)確性，提升加工效果。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：張思楠〕