影響機械零件加工精度的因素及解決方法探究

袁創(chuàng)鑫 袁新鑫 蔣智超

摘 要：在機械零件的加工生產(chǎn)中，加工精度的要求是非常高的，而對于加工誤差的控制也會直接影響到機械零件的質(zhì)量乃至機械的性能，為此，本文對加工精度這一概念進行了簡單介紹，同時從機床、加工工具等幾個角度對影響機械零件加工精度的主要因素進行了分析，并在此基礎(chǔ)上提出了一些保證、提高機械零件加工精度的有效方法。

關(guān)鍵詞：機械零件；加工精度；機床

引言：從目前的技術(shù)水平來看，要想完全消除機械零件的加工誤差并不現(xiàn)實，很多加工精度的影響因素都是難以避免的，但如果能夠明確各種工藝因素對加工精度的影響，并找到其中的影響規(guī)律，就能夠使加工時出現(xiàn)的誤差大大減小，從而提高加工精度，保證零件的質(zhì)量，這對于機械零件加工生產(chǎn)來說同樣具有著非常銀行重要的意義。

一、加工精度概述

機械零件的加工精度是指機械零件在加工完成后，零件尺寸、形狀等實際參數(shù)與理論設(shè)計參數(shù)間的差距，如實際參數(shù)與理論設(shè)計參數(shù)間的數(shù)值差距過大，那么就代表加工精度較低，而當(dāng)實際參數(shù)與理論設(shè)計參數(shù)間的數(shù)值差距較小或完全相符，則代表機械零件的加工精度較高，簡單來說就是加工精度與參數(shù)差距數(shù)值呈負相關(guān)，參數(shù)差距越小，加工精度也就越高。

二、影響機械零件加工精度的主要因素

（一）主軸回轉(zhuǎn)誤差

在現(xiàn)代化的機械加工生產(chǎn)中，機械零件的加工系統(tǒng)主要由機床、刀具、夾具以及工件幾部分組成，無論任何部分存在原始誤差或出現(xiàn)變形等情況，都會對機械零件的加工精度造成直接的影響，其中以機床的影響最為關(guān)鍵，而主軸回轉(zhuǎn)誤差則正是機床誤差中的一部分。在機械零件生產(chǎn)中，主軸作為機床的重要部分會持續(xù)做回轉(zhuǎn)運動，從理論上來講，主軸在進行回轉(zhuǎn)運動時的軸心線會穩(wěn)定在一條直線上，然而由于機械振動、受力、主軸制造誤差、潤滑條件的因素的影響，軸心線實際上仍會出現(xiàn)變動，而這就是主軸回轉(zhuǎn)誤差的主要原因。主軸回轉(zhuǎn)誤差主要分為圓度誤差、周期誤差、垂直度誤差、尺寸誤差、幾何偏心、配合間隙等集中，不同類型機械零件的常見誤差情況也會存在差異，例如當(dāng)主軸在進行回轉(zhuǎn)運動時，如果因誤差而出現(xiàn)徑向圓跳動，那么就會對工件造成影響，從而產(chǎn)生圓度誤差；而當(dāng)主軸在進行回轉(zhuǎn)運動時出現(xiàn)傾角擺動，則則會使工件的角度出現(xiàn)問題，進而影響到機械零件的平面形狀。

（二）導(dǎo)軌誤差

導(dǎo)軌誤差同樣是機床誤差中的一種，在機床中，導(dǎo)軌主要負責(zé)確定機床各個部件的相對位置，因此一旦導(dǎo)軌的精度出現(xiàn)問題，那么機床上各個部件的位置就會出現(xiàn)錯誤，加工精度自然會因此受到影響。一般來說，導(dǎo)軌誤差主要存在平行度扭曲、鞍形誤差、鼓形誤差、水平直線度誤差、平行直線度誤差等幾種情況，其中平行度扭曲是指前后導(dǎo)軌脫離平行狀態(tài)；鞍形誤差是指導(dǎo)軌向后凸出，鼓形誤差是指導(dǎo)軌向前凸出，二者均屬于導(dǎo)軌形狀變化的一種；而水平直線度與垂直直線度誤差則是指導(dǎo)軌出現(xiàn)橫向彎曲或垂直彎曲。

（三）傳動鏈誤差

傳動鏈的主要功能是控制工件、刀具的轉(zhuǎn)動，其中中存在著很多傳動元件，如果這些元件在制造、裝配時出現(xiàn)誤差，或是在使用過程中出現(xiàn)比較嚴重的磨損，那么刀具與工件之間的傳動比關(guān)系就會受到影響，進而對加工精度造成影響。

（四）受力變形

在機械加工過程中，整個加工系統(tǒng)都會受到各種各樣的力，如離心力、切割力等等，這些力在驅(qū)動刀具、工件、夾具等完成加工操作的同時，也會對其他部件的位置、運動速度造成影響，進而導(dǎo)致加工精度降低。例如當(dāng)?shù)毒咴诩庸み^程中受到離心力的影響時，其原本的切削操作就會出現(xiàn)振動，并引起工件的高速振動，那么機械零件的切削面就會出現(xiàn)誤差[1]。

（五）機床、刀具熱變形

機械部件生產(chǎn)中加工系統(tǒng)各部件的高速運動會使得部件與空氣或部件之間出現(xiàn)高速摩擦，進而產(chǎn)生大量的熱量，而在熱脹冷縮現(xiàn)象的影響下，加工系統(tǒng)就會出現(xiàn)不同程度的熱變形，進而對加工精度造成影響，這一現(xiàn)象在機床、刀具、工件上都是非常常見的，當(dāng)機床出現(xiàn)熱變形時，主軸箱與導(dǎo)軌都有可能出現(xiàn)變形、彎曲，進而導(dǎo)致導(dǎo)軌誤差與主軸回轉(zhuǎn)誤差；而當(dāng)?shù)毒叱霈F(xiàn)熱變形時，其體積會在一定范圍內(nèi)持續(xù)波動，而加工的機械零件也會出現(xiàn)尺寸大小不一的情況。此外，工件的熱變形會影響工件的體積，雖然這一變化不會直接對工件形狀造成影響，但如果工件受熱不均勻，那么其在變形的過程中也會從內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，而這些內(nèi)應(yīng)力則會隨著工件表層金屬的切除而在工件內(nèi)部重新分布，進而促使工件出現(xiàn)明顯的變形，而工件變形后，機械零件的加工精度自然也會隨之降低。

三、保證機械零件加工精度的有效措施

（一）主軸回轉(zhuǎn)誤差的解決

針對機床的主軸回轉(zhuǎn)誤差，首先應(yīng)對主軸的各部件進行更換，并選擇精度較高的部件作為更換配件，這樣就可以有效降低主軸的制造誤差；另外，在部件更換時也要嚴格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對部件進行更換，以免在安裝中使主軸回轉(zhuǎn)誤差進一步加大，而在每次加工之前，還要對安裝精度重新進行調(diào)整。其次，也要注意對工件進行嚴格篩選，將身形誤差過大的工件去除，同時選擇與機械零件相契合的加工工藝，以保證加工過程的準(zhǔn)確性。最后，還要采取精密切削的加工技術(shù)，對主軸的轉(zhuǎn)速進行不斷提升，這對于主軸回轉(zhuǎn)誤差的縮小同樣是非常有利的[2]。

（二）導(dǎo)軌誤差的解決

機床導(dǎo)軌本身的使用壽命較長，如果頻繁進行更換會造成很大的資金浪費，因而導(dǎo)軌誤差的解決主要應(yīng)從設(shè)計階段入手，對導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)、潤滑方式、防護裝置等進行全方位的考慮，并提高制造水平，以保證導(dǎo)軌本身的質(zhì)量，縮小導(dǎo)軌的制造誤差。另外，導(dǎo)軌的設(shè)計與制造還要注意提高導(dǎo)軌的耐磨性，以保證其在使用期間不會因磨損而出現(xiàn)較大的誤差。而在導(dǎo)軌投入使用后，則要安排專人進行運行管理與定期養(yǎng)護，從而避免非正常磨損并降低正常磨損的程度，需要注意的是，導(dǎo)軌養(yǎng)護工作主要以添加潤滑油為主，以降低機床工作時導(dǎo)軌受到的摩擦力與振動，因而也要注意潤滑劑的合理選擇。

（三）傳動鏈誤差的解決

針對傳動鏈誤差，同樣需要提高傳動鏈的制造精度與裝配精度，以降低傳動鏈本身存在的誤差。同時，也可以選擇減少傳動鏈的距離會內(nèi)部元件，這樣一來誤差的源頭減少，傳動鏈誤差自然也就能夠得到有效控制。此外，在機床使用規(guī)程中還要注意定期檢查傳動鏈與齒輪間的縫隙，并對安裝精度進行調(diào)整。

（四）受力變形問題的解決

受力變形問題在機械零件加工中十分常見，同時解決起來也比較簡單，只要能夠提升各部分零件間的接觸剛度提升零件的接觸剛度與自身剛度，那么零件在受到各種力時自然也就不會出現(xiàn)比較明顯的變形。同理，消除配合面縫隙或擴大接觸面等也同樣能夠取得較好的效果[3]。

（五）熱變形問題的解決

當(dāng)機床、工件、刀具產(chǎn)生熱變形時，一般來說我們可以通過安裝冷卻裝置或添加冷卻液等方式來實現(xiàn)降溫，消除加工系統(tǒng)中存在的熱量，同時也可以選擇提高加工速度、多次加工、提高刀具鋒利度等方式來減少熱量的產(chǎn)生與傳遞。

結(jié)束語：總而言之，機械零件加工精度的影響因素是非常多的，要想降低加工誤差，提高機械零件的加工精度與質(zhì)量，必須要對這些影響因素進行全面的了解，并在此基礎(chǔ)上采取針對性的解決方法。

參考文獻：

[1]李崗.機械零件加工精度的影響因素及對策研究[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2018，37（02）：76-78.

[2]任志新.淺析影響機械零件加工精度的因素及解決方法[J].山東工業(yè)技術(shù)，2016（18）：7.

[3]鄧天凱.關(guān)于機械零件加工精度的影響因素及應(yīng)對策略探討[J].科技風(fēng)，2015（11）：88.