浅析机械加工精度的影响及控制措施

吕景义 吴殿宝

摘要：在机械加工过程中，有许多因素影响机械加工的精度，最终导致机械零件的质量不高。因此，尽量减少各种不利因素对机械加工精度的影响，成为机械加工中值得深思的问题。笔者结合多年机械加工实践操作的经验就影响机械加工精度的因素进行了分析，并提出了相应的对策措施。

关键词：机械加工；精度；影响因素；控制

Abstract: the mechanical processing process, there are many factors influence the accuracy of mechanical processing, eventually leading to the mechanical parts quality is not high. Therefore, try to reduce adverse factors on the mechanical processing, the influence of accuracy, be in machining is a problem worth pondering. The author combined with years mechanical processing to practice the operation experience of mechanical processing precision of the influence factors are analyzed, and puts forward the corresponding countermeasures.

Keywords: mechanical processing; Precision; Influencing factors; control

中圖分类号：TU71 文献标识码：A 文章编号

一、对机械加工精度的理解

机械产品是各种不同的零件组合而成的，每个零件都对机械产品整体性能的发挥起着重要的作用。零件质量的好坏是保证产品性能、使用寿命的关键。所以提高机械零件的加工质量是保障机械产品质量的关键。衡量机械加工质量的指标有两个，即加工精度与表面质量，在机械加工过程中，由于各种因素的影响，使刀具和工件间的正确位置发生偏移，因而加工出来的零件不可能与理想的要求完全符合，两者的符合程度可用机械加工精度和加工误差来表示。

所谓加工误差，就是指机械零件加工以后的实际几何参数与标准几何参数偏差的大小。而加工精度，则是指机械零件加工以后的实际几何参数与标准几何参数偏差的高低。一般情况下，存在的偏差越小，则表明机械零件的加工精度就越高，反之则低。对于机械零件加工精度的高低，我们通常是以机械零件加工误差的大小来反映的。

二、获得加工精度的常用方法

（1）获得尺寸精度的方法:①试切法：用于单件小批生产；②调整法：用于成批大量生；③定尺寸刀具法：生产率高，刀具制造复杂；④自动控制法：切削测量补偿调整。

(2)获得形状精度的方法：①轨迹法：利用刀尖运动轨迹形成工件表面形状；②成形刀具法：由刀刃的形状形成工件表面形状；③展成法：由切削刃包络面形成工件表面形状。

(3)获得位置精度的方法：主要由机床精度、夹具精度和工件的装夹精度来保证。

三、机械加工精度的影响因素

3.1 工艺系统的几何精度对加工精度的影响

（1）加工原理误差

加工原理误差是指采用了近似的成形运动或近似的切削刃轮廓进行加工而产生的误差，如，滚齿加工用的齿轮滚刀有两种误差：①切削刃齿廓近似造成误差，由于制造上的困难，采用阿基米德基本蜗杆或法向直廓基本蜗杆代替渐开线基本蜗杆；②由于滚刀刀齿数有限，实际加工出的齿形是一条折线，和理论的光滑渐开线有差异。通过采用近似的成形运动或近似的切削刃轮廓，虽然会带来加工原理误差，但往往可简化机床或刀具的结构，提高生产效率，有时反而能得到较高的加工精度。因此，只要误差不超过规定的精度要求、在生产中仍能得到广泛的应用。

（2）机床误差

机床误差可归纳为：机床导轨导向误差，机床主轴回转误差，机床传动链的误差。

1)主轴回转误差。主轴回转误差即实际回转轴线与理想回转轴线的偏移量，具有三种基本形式：纯径向跳动，纯角度摆动，轴向窜动，如图下l所示。

影响主轴回转精度的主要因素轴承本身误差、轴承间隙、轴承间同轴度误差，各段轴颈、轴孔的同轴度误差主轴系统的刚度和热变形等。但它们对主轴回转精度的影响大小随加工方式而不同。

图1机床主轴回转误差的类型

2)机床导轨误差。导轨是确定主要部件相对位置的基准，也是运动基准，各项误差直接影响被加工工件的精度对导轨的精度要求主要有：在水平面内的直线度在垂直面内的直线度，前后导轨的平行度(扭曲)。导轨误差对加工精度的影响：如车削时导轨在水平面内弯曲，向前凸出，则出现鼓形误差；向后凸出，则出现鞍形误差如图2所示。

图2机床导轨误差

3)机床传动链误差。指机床内传动链始末两端的传动元件间相对运动的误差，一般用传动链末端元件的转角误差来衡量。产生的原因是传动链中各传动元件的制造误差、装配误差及磨损等。若传动齿轮i在某一时刻产生转角误差为△φi，则它所造成传动链末端元件的转角误差为Ki△φi，Ki为该轴到末端元件的总传动比，称为误差传递系数，若Ki大于l则误差被扩大；反之，若Ki小于l误差被缩小。各传动件对工件精度影响的总和为∑Ki△φ。

（3）刀具的几何误差

包括刀具切削部、装夹部的制造误差及刀具安装误差：①定尺寸刀具：刀具尺寸精度直接影响工件尺寸精度；②成形刀具：刀具形状精度直接影响工件形状精度；③展成刀具：刀刃形状精度会影响工件加工精度；④一般刀具：制造精度对工件加工精度无直接影响。

（4）调整误差

在工序的调整工作中所存在的误差即调整误差一次调整后存在的误差对这一批零件的影响不变。但大批量加工中存在多次调整，不可能每次完全相同。对全部零件来说，每次调整误差为偶然性误差。机床调整误差可理解为零件尺寸分布曲线中心的最大偏移量。

3.2 工艺系统受热变形引起的误差

机械加工中，在各种热源的共同作用下，工艺系统容易产生一定的热变形。工艺系统各部分的变形产生差异主要是由各个环节的材料和结构有所不同，工艺系统热源分布的不均匀性所导致的。其中热变形引起的加工误差中精密加工占总加工误差的十分之四到十分之七左右。

（1）机床热变形对加工精度的影响

由于热源的影响,机床各部分的温度会有所变化,热源分布的不均匀和机床机构的复杂性，机床的各部件发生不同程度的热变形，机床原有的各部件之间的相互位置关系被破坏，加工精度受到影响。不同类型的机床由于热源不同，对加[精度影响也不同。

（2）刀具热变形对加工精度的影响

刀具的尺寸和热熔量都较小，这使得切削加工过程中虽然掺人道具的热量较小，故而对刀具来说，同样会产生重要的影响，如刀具热伸长，刀具热变形等，导致加工精度受到影响。进行粗加工时加工精度受刀具热变形的影响可以忽略不计，但对于某些高精度的零件，刀具的这种热变形带来的影响却是巨大的，对加工表面造成形状误差。

3.3 工艺系统的受力变形对加工精度的影响

工艺系统加工中受到的力有：切削力，传动力，惯性力，夹紧力，重力等。工艺系统在这些力的作用下，将产生相应的变形。这种变形将破坏切削刃和工件之间已调整好的正确的位置关系，从而产生加工误差。工艺系统的刚度对加工精度的影响归纳起来为下列常见形式：由于受力点位置的变化而产生的工件形状误差；误差复映；毛坯材料硬度不均匀使切削力产生变化，工艺系统受力变形随之变化而产生加工误差；工艺系统中其它作用力使工艺系统中某些环节受力变形而产生加工误差。

四、提高机械加工精度的措施

4.1 加大科技投入力度

在针对影响加工精度的各种原因进行充分分析的基础之上，加大科技投入和研发资金，针对各个环节所造成的误差。通过研究创造新工艺、新手段、新方法等措施，来努力提高加工精度。

4.2 减少原始误差

提高加工零件所使用机床的几何精度， 提高夹具、量具及工具本身精度，控制工艺系统受力、 受热变形产生的误差，减少刀具磨损、内应力引起的变形误差，尽可能减小测量误差等均属于直接减少原始误差。为了提高机加工精度，需对产生加工误差的各项原始误差进行分析，根据不同情况对造成加工误差的主要原始误差采取相应的解决措施。对于精密零件的加工应尽可能提高所使用精密机床的几何精度、刚度和控制加工热变形；对具有成形表面的零件加工，则主要是如何减少成形刀具形状误差和刀具的安装误差。

4.3 直接减少误差法

直接减少误差法在生产中应用较广，是在查明产生加工误差的主要因素直接

进行消除或减少的方法。例如：细长轴的车削，由于受力和热的影响而使工件产生弯曲变形，现采用“大进给反向切削法”，再辅之以弹簧后顶尖，可进一步消除热伸长的危害。

4.4 误差转移法

误差转移法实质上是将工艺系统的几何误差、受力变形和热变形等，转移到不影响加工精度的方向去。例如，对具有分度或转位的多工位加工工序或采用转位刀架加工的工序，其分度、转位误差将直接影响零件有关表面的加工精度。若将刀具垂直安装，可将转塔刀架转位时的重复定位误差转移到零件内孔加工表面的误差非敏感方向，可减少加工误差的产生，提高加工精度。

4.5 就地加工法

机床零件装到工作位置上再精加工，消除误差影响。如牛头刨、龙门刨工作台面装配在自身机床上进行“自刨自”精加工，以保证对滑枕、横梁的平行度；平面磨床工作台面在装配后作“自磨自”精加工；在机床上修正卡盘平面的平直度，卡爪的同轴度。

4.6 误差补偿法

误差补偿法，就是人为地造出一种新的原始误差，去抵消原来工艺系统中固有的原始误差，从而减少加工误差，提高加工精度。

结束语

现代化机械加工的生产工艺，要有生产出高质量的的机械零部件，努力提高机械加工精度，尽量避免加[误差，保障机械加工工件产量和质量。现在我国机械加工生产领域还存在很多问题，我们必须在工作实践中通过不断的努力发现问题解决问题，把我国机械加工精度提升到一个新的高度。

参考文献

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