机械加工精度的影响因素及提高途径浅析

徐科杰

摘 要：在机械加工过程中，一般要经过很多步骤，这样工件的质量也就相应受到很多因素影响，其中最主要的是机床系统。为了确保机械加工效果，保证工件质量符合要求这就需要在开始机械加工之前仔细考虑各种加工精度影响因素，避免其产生较大影响。本文在以往机械加工经验的基础上，详细分析了影响机械加工的精度相关因素，给出了可提高加工精度并减少机械加工误差的方法，以便为提高机械加工精度提供一定的参考作用。

关键词：机械加工；加工精度；避免误差

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.07.039

1 引言

机械产品一般包含很多零件，各组成零件都会对机械产品整体性能产生不同程度的影响，而零件质量则在一定程度上决定了产品性能、使用寿命。因而为了得到较好的机械产品性能，就需要提高机械零件加工精度。和机械加工质量紧密相关的两个参考指标主要是加工精度与表面质量。可以利用加工误差来衡量加工精度。加工误差就是指在进行机械加工时，在相关因素影响下，刀具和工件间位置和正确位置产生偏离，这样成品尺寸就和设计尺寸之间存在一定偏差。这种偏差的大小就是加工误差。

加工精度是指产品工件的尺寸参数和规划设计尺寸之间的符合度。

加工误差是指成品零件的尺寸参数和理想几何参数之间的偏差度。加工精度和加工误差之间存在负相关关系，若加工精度很高，则说明相应的误差较小，相反情况下也同样。有专门的国家标准来对加工精度进行衡量。

2 产生加工误差的主要因素

工业生产的发展对产品质量提出了更高的要求，可以利用加工精度来衡量零件质量，并通过对对比得知零件实际精度和要求精度之间的差距。这就需要确定出相关影响机械加工精度的因素，以此来尽量避免这些因素产生的影响，确保零件加工精度符合要求，。在加工过程中有很多因素都会影响到零件加工精度并产生误差，这些误差和所使用的工艺以及机械系统精度等都有关系，以下对这些相关因素进行觉分析：

2.1 加工原理误差

在机械加工过程中有时候需要用到近似的加工方法，这样就由于这所采用的方法而产生加工误差，此外若选择近似的刀具轮廓也会产生这种误差。

2.1.1 采用近似的加工运动造成的误差

在进机械加工时，工件和刀具一般存在一定的位置关系，在理论上这种关系。应是确定的，且可以确保加工的零件相关尺寸符合要求。不过在实际加工过程中这种关系可能并不能达到提升加工精度的效果。即使二者之间保持精确的关系，但也存在加工原理误差，在这种情况下机床和夹具面形状越复杂，相应的误差也会越大

2.1.2 采用近似的刀具轮廓造成的误差

为了使得工件完全符合设计要求，若想通过刀具刃口相关尺寸完全准确一般不能实现。因为若选择成形刀具来进行复杂曲面加工，则很难达到加工要求，。因而主要选择圆弧、直线等线型进行代替。举例来说如果选择滚刀滚切渐开线来加工齿轮，一般选择阿基米德基本蜗杆轮廓线，而不是直接选择展开线，这样虽然方便加工，但造成了加工原理误差。

2.2 机床几何误差及磨损其对加工精度的影响

刀具在加工机械零件时，主要在机床上进行，机床在运行过程中，工件和刀具之间产出相对运动，从而得到所要求的尺寸。这样机床的精度就直接决定了工件的加工精度。在机床系统中，影响工件精度的因素主要有这几种误差，主轴回转误差、导轨与传动链误差，以下对这些误差进行简要描述。

2.2.1 主轴回转误差

主轴回转误差会显著影响到工件的形位公差，主轴回转误差主要可分为径向跳动、轴向和角度摆动三种，具体见图1。

在误差敏感的方向，加工工件的表面不同，相应的加工误差也会因为机床主轴的径向跳动表现出较大变化。例如通过机床加工外圆时，这种跳动可能导致圆度误差，但其并不影响端面加工精度。在相反情况下，车端面时，轴向跳动则会对断面的平面度产生影响，但不会影响到圆度。如果加工螺纹也同样会造成螺距误差。而主轴的角度摆动产生的影响和径向摆动基本一致，区别在于，后者可能对工件的表面圆柱度也会有一定程度的影响。

2.2.2 导轨误差

车刀在导轨上运动，机床的导向和承载都是通过导轨来实现。一些位置基准和运动基准等都是通过导轨来满足。导轨各项误差会对工件的形状精度产生较大影响，导轨在水平上的直线误差将会直接影响到工件的法线方向精度，而相应的加工精度影响也最大。而其在垂直方向上的直线度误差则不会对加工精度产生多少影响。导轨间的平行度误差会使得工作台产生摆动，这样也会影响到刀尖的运动曲线空间，从而影响工件形状加工精度。

2.2.3 传动链误差

在进行切削时，工件表面主要通过传动链来实现。和传动相关的构件主要有蜗杆、蜗轮丝杆等。机床在使用过程中随着使用时间的延长，这些传动机构不可避免的产生各种磨损和损坏，这样也会产生相应的的误差。从而导致传动链误差。传动机构越多中间涉及到的传动路线越长，这样相应的传动链误差也越大，从而对加工精度影响越显著。

2.3 工艺系统受热变形引起的误差

机械加工中，因表面摩擦而产生大量的摩擦热，这样就会使得相关零件产生一定的热变形。由于各构件的变形程度一般不同这样就会出现变形误差，这种误差和工艺系统热源分布有紧密关系。这种原因导致的误差占到机械加工误差总比例的十分之四左右。

2.3.1 机床热变形对加工精度的影响

由于热源的影响，机床在加工过程中不可避免的产生各部件之间的温度差异，这样就随之产生热变形，因而原来的机床部件之间的位置关系就会出现变化。相应的就会影响到工件的加工精度。机床类型不同，相应的热源分布就不同，造成机床由于热源不同，对加工精度影响也不同。

2.3.2 刀具热变形对加工精度的影响

一般来说刀具是精密金属材料制作的，这样其热熔量很小，在进行切削时即使吸收的热量较少，但仍然会产生重要的影响主要表现有刀具热伸长变形等。这样就会显著影响到加工精度。如果是进行粗加工则刀具热变形的影响不会对工件精度造成多少影响，但如果是高精度的零件，这种变形造成的影响却不可忽略并导致产生形状误差。

3 提高机械加工精度的措施

3.1 加大科技投入力度

为了提高机械加工精度，需要深入分析相关影响加工精度的因素，并在全面科学分析基础上。进行较大的科技技术和资金投入，针对相关因素产生的误差而研究出一些新工艺、技术，来尽量减少这些误差，并提高加工精度。

3.2 减少原始误差

尽量选择购买一些高精度高可靠性的机床量具、夹具以及刀具。同时降低工艺系统在机械加工过程中的受力、磨损变形。以此来减小机床系统的原始误差。深入分析和加工误差相关的各种因素。并有针对性制定各种策略并采取相应的具体措施来处理这些原始误差，并达到提高机械加工精度的目的。对于精密零件的加工一般选择高精度高精密的机床。如果工件有较高的成形表面要求，则可选择一些合适的成形刀具，并尽量减少安装相关的误差。

3.3 误差预防

也可以通过误差预防来提高加工精度，这种方法主要是指采取相应措施来减少误差源。这些措施有：转移误差，误差分组，选择高精度设备等。不过这种方法有一定局限性，表现在，如果精度要求较高，则利用这种方法来提高加工精度需要花费极大的成本，因而适用范围有限。

4 总结

在机械加工的过程中，不可避免的因为各种内外因素影响而产生各种误差，需要采取科学的态度来面对误差，并深入分析误差的成因而采取合理的对策来减小加工误差，以此来达到提高加工精度的目的。确保加工的零件符合精度要求。

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