機(jī)械加工中加工精度的影響因素與控制

李恒 吳慶林 成東衛(wèi)

摘 要：在機(jī)械加工中，由于會(huì)受到加工中的誤差、工藝系統(tǒng)問題以及內(nèi)部應(yīng)力等的影響，使零件的加工精度不夠準(zhǔn)確，最終導(dǎo)致加工的零件質(zhì)量不合格。為此，就需要相關(guān)工作人員采取積極的措施，探索出影響加工精度的各種因素，進(jìn)而根據(jù)自身的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提出提高機(jī)械加工精度的措施，為后期機(jī)械加工的精準(zhǔn)生產(chǎn)創(chuàng)設(shè)條件。

關(guān)鍵詞：機(jī)械加工;加工精度;影響因素;控制措施

前言

在運(yùn)用機(jī)械加工設(shè)備對(duì)不同零件進(jìn)行加工時(shí)，設(shè)備的各個(gè)裝置、加工的部件、加工的環(huán)境以及操作人員等因素都參與其中，并且在實(shí)際加工時(shí)，各種因素在不同零件的加工過程中影響程度也會(huì)存在差異。機(jī)械加工的精度就是指在經(jīng)過各種加工過程后還能保持其形狀、尺寸以及表面粗糙程度等與設(shè)計(jì)值之間有相符合的程度。首先在加工表面和尺寸誤差方面符合設(shè)計(jì)的要求;其次，零件加工的表面自身的幾何形狀存在的誤差不大;最后在零件加工的表面與基準(zhǔn)之間的位置之間誤差也要在允許的范圍內(nèi)。一般來說，機(jī)械加工的誤差難以避免，但是可以結(jié)合實(shí)際的加工經(jīng)驗(yàn)，掌握誤差的變化規(guī)律，操作人員采取合理的措施減少加工誤差，有效提高機(jī)械加工精度的目的。

一、機(jī)械加工中對(duì)其精度的影響因素分析

（一）加工原理誤差的影響

在對(duì)零件進(jìn)行加工的過程中，常常會(huì)出現(xiàn)零件的成形運(yùn)動(dòng)或者切削刃輪廓軌跡運(yùn)動(dòng)所造成的加工后的零件實(shí)際形狀與預(yù)期設(shè)計(jì)形狀之間存在不相符的情況，這就是加工原理誤差。一般來說，在機(jī)械加工中出現(xiàn)的加工原理誤差主要來源于切削刃的齒輪軌跡誤差，一般在進(jìn)行加工時(shí)，加工企業(yè)為了減少加工的困難，往往采用阿基米德基本蝸桿代替齒輪加工原理中的漸開線基本蝸桿;在加工時(shí)滾刀的齒形呈現(xiàn)出一個(gè)折線型，蝸桿的螺距計(jì)算一般為一個(gè)無理數(shù)，在進(jìn)行計(jì)算時(shí)會(huì)對(duì)數(shù)值進(jìn)行簡化，進(jìn)而導(dǎo)致螺距出現(xiàn)誤差。因此，在機(jī)械加工過程要保證這個(gè)原理誤差在允許的范圍內(nèi)。

（二）工藝系統(tǒng)幾何誤差的影響

工藝系統(tǒng)的幾何誤差涵蓋了機(jī)床、刀具以及夾具等在使用的過程中受到磨損和調(diào)整，最終將這種誤差反應(yīng)到加工的零件身上。對(duì)于零件的加工，一般都是通過機(jī)床進(jìn)行的，機(jī)床制造的精度也決定了零件加工的精度。對(duì)于零件精度影響最大的因素就是主軸回轉(zhuǎn)、導(dǎo)軌以及機(jī)床傳動(dòng)鏈造成的誤差，對(duì)于主軸回轉(zhuǎn)主要會(huì)受到彎曲撓度、同軸度以及軸承誤差等的影響，導(dǎo)軌誤差主要有包括制造、磨損以及安裝誤差等，傳動(dòng)鏈誤差則是設(shè)備在進(jìn)行傳動(dòng)的各個(gè)環(huán)節(jié)中制造和裝配造成的誤差，同時(shí)，刀具和夾具的誤差也是由這個(gè)因素造成的。

（三）工藝系統(tǒng)引起的誤差影響

工藝系統(tǒng)引起的誤差主要表現(xiàn)為受力變形和受熱變形兩種，受力變形主要是在零件加工時(shí)劊受到重力、慣性力以及切削里等影響進(jìn)而導(dǎo)致其發(fā)生變形，導(dǎo)致零件和切削刃的位置發(fā)生改變，進(jìn)而出現(xiàn)加工誤差。但是操作人員可以通過提高接觸剛度、零件剛度以及機(jī)床剛度以及對(duì)夾具的合理利用等來減少這種誤差的出現(xiàn)，而受熱變形主要是在零件工藝生產(chǎn)時(shí)系統(tǒng)會(huì)受到外界熱源的影響進(jìn)而導(dǎo)致其變形，總體來說工藝系統(tǒng)發(fā)生熱變形的原因?yàn)椋簷C(jī)床長時(shí)間處于運(yùn)行狀態(tài)，散熱不均勻?qū)е缕涓鱾€(gè)部位的溫度不同，變形程度也將有所差異;零件加工過程會(huì)產(chǎn)生摩擦并有其他外力作用的影響，進(jìn)而產(chǎn)生發(fā)熱的加工誤差;刀具的熱容量和體積都比較小，熱量都將集中在切削的部位，這樣較高的溫度就會(huì)使得零件產(chǎn)生誤差。

（四）零件內(nèi)應(yīng)力的影響

零件的內(nèi)應(yīng)力是指在去除零件的外載荷后，零件內(nèi)部仍殘存的應(yīng)力，主要是由于金屬零件的內(nèi)部組織分布不均勻，特別是內(nèi)部具有應(yīng)力的零件，組織內(nèi)部會(huì)不斷發(fā)生變化，直到內(nèi)部應(yīng)力逐漸消失，在內(nèi)部應(yīng)力不斷變化的過程中，也會(huì)帶動(dòng)零件原有的加工精度發(fā)生變化。內(nèi)部應(yīng)力主要是在冷熱加工中產(chǎn)生的，在毛坯時(shí)通過鑄造還會(huì)有殘余的應(yīng)力，切削中產(chǎn)生的應(yīng)力等。零件在加工中不斷受到外界應(yīng)屬于的影響產(chǎn)生冷熱不均勻的內(nèi)應(yīng)力，如果不進(jìn)行及時(shí)的處理，內(nèi)應(yīng)力也將逐步消失，導(dǎo)致零件的變形。在實(shí)際的加工過程中，一般會(huì)通過對(duì)零件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)、要求生產(chǎn)工藝的合理化等手段消除零件的內(nèi)應(yīng)力。

二、提高機(jī)械加工精度的措施和建議

通過實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，對(duì)于零件的加工過程其誤差難以避免，就需要采取有效的措施提高機(jī)械加工的精度。一般都是通過減少原始誤差法、誤差補(bǔ)償法、誤差分組法以及誤差轉(zhuǎn)移法等。

（一）減少原始誤差法

在機(jī)械加工中，減少原始誤差法是最為常用的一種提高機(jī)械加工精度的方法。一般操作人員在查明產(chǎn)生加工誤差的主要因素之后，通過有效的措施去消除和減少這些因素。例如在進(jìn)行細(xì)長軸的車削過程中，能夠消除軸向切削力引起的彎曲變形，這時(shí)將車床的頂尖用彈簧頂尖進(jìn)行取代，能夠有效消除因變形產(chǎn)生的誤差?？偟膩碚f，就是在進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)，對(duì)于某種具體零件加工所產(chǎn)生的誤差可以進(jìn)行具體的分析，并在滿足此零件的加工精度要求的前提下，重新制定相關(guān)的工藝加工方案，對(duì)零件的加工誤差進(jìn)行控制，提高機(jī)械加工精度控制的目的。

（二）補(bǔ)償誤差法

所謂補(bǔ)償誤差就是在機(jī)械加工過程中通過人為的制造出一種新的誤差，進(jìn)而有效抵消工藝生產(chǎn)中的固有誤差，這種措施主要是用于對(duì)目前機(jī)械加工的工藝進(jìn)行改良和控制，進(jìn)而有效將其存在的固有誤差進(jìn)行抵消的過程。操作人員要對(duì)其中可能存在的誤差成因進(jìn)行全面的了解和分析，不能盲目制定誤差方案，否則將會(huì)進(jìn)一步增加誤差的值，達(dá)不到抵消誤差的目的。

（三）誤差分組法

在對(duì)零件進(jìn)行加工的過程中，由于其是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程，會(huì)經(jīng)歷很多道工序，并且在一道工序完成后才會(huì)轉(zhuǎn)入到下一道工序，在上道工序的零件加工中產(chǎn)生的誤差也會(huì)給本次工序造成一定的影響。一般誤差復(fù)映主要是由于成本所造成的誤差擴(kuò)大，而定位誤差主要是造成此次工序位置變化而導(dǎo)致的誤差擴(kuò)大?；谶@個(gè)問題，就需要企業(yè)在進(jìn)行大批量對(duì)零件進(jìn)行加工時(shí)，采用誤差分組法，即將一道工序在零件加工后將其按照誤差的大小分成N組，這樣會(huì)使每一組的誤差范圍縮小為原來的1/N，通過對(duì)各小組的誤差進(jìn)行調(diào)整，以減小加工誤差，提高機(jī)械加工的精度。

（四）誤差轉(zhuǎn)移法

誤差轉(zhuǎn)移法就是在對(duì)機(jī)械加工時(shí)，通過采取某種措施將工藝系統(tǒng)中的幾何誤差、受力變形以及熱變形等轉(zhuǎn)移到誤差不夠敏感的方向，使機(jī)械加工過程的不會(huì)對(duì)其精度造成嚴(yán)重的影響，進(jìn)而達(dá)到提高機(jī)械加工過程精度的目的。在機(jī)械加工時(shí)誤差難以避免，在這個(gè)過程中的誤差特指敏感方向的誤差，如零件的表面，只要采取措施將其轉(zhuǎn)移到非敏感的方向，如在加工表面將誤差轉(zhuǎn)移到切線方向，這樣就能在很大程度上提高機(jī)械加工的精度。

總結(jié)

總之，在對(duì)零件進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)，其存在的誤差往往都是存在的，這就需要相關(guān)操作人員對(duì)誤差存在的具體原因進(jìn)行有效的分析，并采取合理的對(duì)策盡量減小誤差，進(jìn)而達(dá)到提高機(jī)械加工精度的目的。很多時(shí)候，影響誤差的因素是多種多樣的，操作人員就需要結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐對(duì)關(guān)鍵影響因素進(jìn)行中分析，進(jìn)而采取有針對(duì)性的措施進(jìn)行控制，為機(jī)械的高精度加工提供了技術(shù)支撐。

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