机械加工误差分析与工艺改进

王明智　唐庆栋

摘要：零件加工后的尺寸、形状和位置等几何参数的实际值与理想值之间相符合的程度被称为机械加工精度。加工误差是指实际几何参数值与理想几何参数值之间的差异。加工精度的高低由加工误差的大小反应。当加工误差越大时，加工精度越低；当加工误差越小时，加工精度越高。机械加工过程所产生的误差，可以通过详细分析误差产生的原因来避免误差的产生。以达到提高机械加工精度的目的。

关键词：机械加工；误差；工艺改进

前言

加工精度分为尺寸精度、形状精度和位置精度。同一批零件，即使在相同的加工方法和生产条件下所加工出来的，也会因加工因素的影响， 不会完全一致。因为其尺寸、形状和表面相互位置总是存在一定的加工误差，在机械加工的过程中，误差的产生的是无法避免的，因此，只有详细分析产生误差的原因，才能够进而采取相应预防措施以减小机械加工误差，提高机械加工精度。

1.产生原因

1.1 由于机床的精度决定了工件的加工精度，所以在机械加工过程中，刀具相对于工件的成形运动通常是通过机床完成的。主轴回转误差、导轴误差和传动链传送误差是对工件加工精度影响较大的机床制造误差。

1.2 刀具误差因刀具种类的不同而对加工精度产生不同的影响。当采用成形刀具加工时，工件加工精度的直接影响因素是刀具的制造误差；而刀具的制造误差在采用一般刀具加工时，对工件加工精度并没有直接的影响。夹具的几何误差：夹具主要用来调整工件与刀具和机床间的正确位置，工件加工精度的重要因素是夹具的制造误差。

1.3在零件图上用来确定某一表面尺寸和位置的基准称之为设计基准。在工序图上用来确定本工序被加工表面加工后的尺寸、位置的基准称之为工序基准。选择工件的一些几何要素作为加工定位基准，是在机床上加工工件前所要具备的要素。所选定位基准与设计基准不重合也会造成误差；定位副制造不准确误差：夹具定位元件不可能按基本尺寸制造得绝对准确，其实际尺寸允许在一定公差范围内变动，会导致基准不重合误差。工件定位面与夹具定位元件共同构成定位副。定位副加工误差会造成被加工工件与定位副在定位期间有可能产生配合间隙，该间隙的存在会导致被加工工件尺寸较大的误差。

1.4加工精度产生影响的原因，主要来源于工件刚度。在工艺系统中，如果工件刚度较机床、刀具和夹具低，那么在切削力作用下，工件会刚度不足引起变形；刀具刚度：外圆车刀在加工表面法线方向上的刚度很大， 其变形可以忽略不计。而镗或车直径较小的内孔，刀杆刚度不足时，刀杆受力变形对孔加工精度就会有较大影响；机床部件刚度：机床部件由许多零件组成，目前，只能用实验方法来测定机床部件刚度，因为机床部件刚度尚无简易的计算方法。

1.5影响加工精度的因素还有工艺系统热变形。在刀具切削时，机床、刀具和工件的温度会因受各种热源的作用而逐渐升高并以各种传热方式向周围的物质和空间散发热量，引起热变形，从而影响加工精度。尤其在精密加工和大件加工中，热变形所引起的加工误差有时会占工件总误差的50%。

1.6工艺系统调整贯穿于每一道机械加工工序中。产生调整误差的原因是由于调整不可能绝地准確。在工艺系统中，通过调整来保证机床、刀具、夹具或工件间的互相位置精度。假设机床、刀具、夹具和工件的原始精度都达到工艺要求的同时又不考虑动态因素，调整误差就是影响加工精度的决定性因素。

2.工艺改进

2.1通过提高机床的几何精度；提高夹具、量具及工具本身的精度；控制工艺系统受力、受热变形所产生的误差；减少刀具磨损、内应力所引起的变形误差；减小测量误差等方法减少原始误差。提高机械加工精度的有效方法为：分析产生加工误差的各项原始误差，并根据不同情况对各项主要原始误差采取相应解决措施。在加工精密零件时应当尽量提高所使用的精密机床的几何精度、刚度和控制加工热变形；加工具有成形表面的零件应尽量减少成形刀具形状误差和刀具的安装误差。

2.2工艺系统原始误差对零件加工误差的影响可以用误差补偿的方法进行控制。人为地造出一种新原始误差来补偿或抵消原工艺系统中的固有原始误差称为误差补偿法，其目的在于减少加工误差、提高加工精度。

2.3提高一批零件的加工精度还可以用分化某些原始误差的方法来实现。加工精度要求较高的零件表面， 可在不断试切加工过程中，逐步均化其原始误差。根据误差反应规律，经测量将毛坯或工序的工件尺寸按大小分为 n 组，每组工件的尺寸范围就缩减为原来的 1/n，被称为分化原始误差法。为缩小整批工件的尺寸分散范围，可按各组的误差范围对刀具相对于工件的准确位置进行分别调整，使各组工件的尺寸分散范围中心基本保持一致；通过相互比较和检查有密切联系的工件或工具表面，找出它们之间的差异，进行相互修正加工或基准加工，称之为均化原始误差。

2.4将原始误差从误差敏感方向转移到误差非敏感方向称之为转移原始误差。零件加工误差的程度由各种原始误差体现。根据其是否在误差敏感方向所决定。为提高机械加工精度，可在机械加工过程中，设法将原始误差从加工误差的敏感方向转移到加工误差的非敏感方向，也就是将原始误差转移到其它对加工精度无影响的方向。

3.结论

本文对机械加工误差的主要产生原因和提高加工精度的工艺措施进行了探讨。

参考文献：

[1]周琴.加工误差产生的原因及分析[J].现代机械，2011（02）：08-10.

[2]李玉平.机械加工误差的分析[J].新余高专学报，2005（04）