浅析机械加工精度的影响因素及提高措施

王炳瑞

[摘 要]在机械加工的过程中，最为重要的一个环节就是对精度的控制，它对整个机械的正常运行都有着十分关键的作用，但是在加工的过程中会受到诸多因素的影响，所以在这样的情况下，其加工的精度很难得到有效的控制，所以采取有效的措施来不断的提高加工的精度也成为了当前工作中十分关键的一个内容。本文主要分析了机械加工精度的影响因素及提高措施。

[关键词]加工精度；误差；提高措施

中图分类号：TH161 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）09-0023-01

1 机械加工精度和加工误差

1.1 加工精度

零件加工后的实际几何参数（尺寸、形状和位置）与理想几何参数相符合的程度。符合程度越高则加工精度就越高。加工精度包括尺寸精度、形状精度和位置精度。

1.2 加工误差

零件加工后的实际几何参数对理想几何参数的偏离程度称为加工误差。加工误差的大小表示了加工精度的高低，加工误差是加工精度的度量。在实际生产中，加工精度的高低是以加工误差的大小来衡量的。

2 加工精度的影响因素

零件加工的误差是由于工件与刀具在切削过程中相互位置发生变动而造成。加工误差包括加工原理误差、机床几何误差、夹具误差、刀具制造误差、工艺系统受力变形、工艺系统热变形、刀具磨损、残余应力引起变形、测量误差等。

2.1 加工原理误差

加工原理误差是指由于采用了近似的加工方法、近似的成形运动或近似的刀具轮廓而产生的误差。例如滚齿用的齿轮滚刀，就有两种误差，一是为了制造方便，采用阿基米德蜗杆代替渐开线基本蜗杆而产生的刀刃齿廓近似造形误差；二是由于滚刀切削刃数有限，切削是不连续的，因而滚切出的齿轮齿形不是光滑的渐开线，而是折线。

2.2 机床几何误差

机床几何误差的来源主要指机床制造、 磨损或安装带来的误差。 机床几何误差主要有：

（1）主轴回转误差：即主轴回转时实际回转轴线与理想回转轴线的偏移量。包括轴向窜动、径向跳动、角度摆动三种基本形式。主轴的轴向窜动对内、外圆的加工精度没有影响， 但加工端面时，会使加工的端面与内外圆轴线产生垂直度误差。主轴每转一周，要沿轴向窜动一次，使得切出的端面产生平面度误差。当加工螺纹时，会产生螺距误差。主轴的纯径向跳动会使镗削加工时镗出的孔为椭圆形。主轴角度摆动会造成车削外圆或内孔的锥度误差； 在镗孔时，若工件进给会使镗出的孔为椭圆形。

（2）导轨误差：导轨误差包括水平面内直线度、垂直面内直线度、前后导轨的平行度，对于卧式车床床身导轨在水平面内如果有直线度误差，使工件在纵向截面和横向截面内分别产生形状误差和尺寸误差（误差敏感方向）。而在垂直面内的直线度误差对工件的尺寸精度和形状精度影响很小（误差非敏感方向），可忽略不计。但对于平面磨床，龙门刨床及铣床等，导轨在垂直面内的直线度误差会引起工件相对于砂轮（刀具）产生法向位移，其误差将直接反映到被加工工件上，造成形状误差。

（3）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。

2.3 工艺系统的弹性变形

在外力作用下，工艺系统抵抗变形的能力称为工艺系统的刚度。机床结构复杂，组成的零部件多，各零部件之间有不同的联接和运动方式，因而机床部件的刚度问题就比较复杂。例如，配合零件的接触刚度；薄弱零件自身的变形；连接表面间的间隙、接触表面间的摩擦等。它的计算至今还没有合适的方法，需要通过实验来测定。工艺系统受力变形不但影响工件的加工精度， 而且还影响表面质量，限制切削用量和生产率的提高。

2.4 工艺系统中传动力、惯性力、加紧力和重力引起的变形

2.4.1 传动力的影响

在车床或磨床类机床上加工轴类零件时，常用单爪拨盘带动工件旋转，此时车削出来的工件是没有圆度误差，但产生圆柱度误差。

2.4.2 惯性力的影响

在高速切削时，如果工艺系统中有不平衡的高速旋转的构件存在，就会产生离心力。它和传动力一样，在工件的每一转中不断变更方向，引起工件几何轴线作上述相同形式的摆角运动，故理论上讲也不会造成工件园度误差。但是要注意的是当不平衡质量的离心力大于切削力时，车床主轴轴颈和轴承内孔表面的接触点就会不断地变化，轴承孔的圆度误差将传给工件地回转轴心。

3 提高机械加工精度的措施

3.1 直接缩小误差法

在是对误差进行控制的过程中，直接缩小和控制是非常常见的一种方法，它主要是首先对误差的产生原因进行检查和分析，然后根据原因去寻找解决这种问题的最佳办法。举例来说，在细长轴的切削加工中，因为在很长的时间内都受到了热力和外力的不良作用，通常在加工的时候都会使得工件出现变形的问题，针对这种情况，在对工件进行加工的时候，可以使用反向切削的方式，这样就使得热伸长问题发生的几率减小到最佳的水平。

3.2 误差补偿法

误差补偿法主要针对的是人为误差，这种方式主要要通过人工的方式来实现，也就是说，加工人员要对整个过程中出现的误差进行有效的处理，这样就可以将原来已经产生的误差降低到最小。比如在原始误差出现很大变动甚至出现了负值的时候，就可以采用这种方式对误差进行控制，保证加工的精确程度。

3.3 转移原始误差法

具体来说，转移误差法的原理是将工艺系统中的几何误差、受力变形或热变形进行转移。 转移的方法也有很多种，具体根据实际操作中的情况加以采用。

3.4 就地加工法

就地加工法通常也被人们称为自身加工修配法，通常就是说在对工件进行加工和制作的过程中对一些比较重要的工件不要进行深度的加工，装配之后再对其进行仔细的加工，但是再这一过程中产生误差就会使得零件之间的配合受到一定的影响，这其中并不是一个简单的联系，只是对精度进行控制，是很难解决的，采用这种方式就可以很好的对其进行控制。

4 结束语

万事万物都不能确保没有一丝错误的存在，产品的加工更是这样。实际的机械生产加工中都允许有一定的损耗，但是若要生产出高质量的机械加工零件，就要在机械加工的误差原因上多下功夫，争取从根源解决机械加工产品的误差问题，加工中采用有效的相应措施对机件精准度进行保障。

参考文献

[1] 宋昭祥.机械制造基础[M].机械工业出版社， 2010.

[2] 于阳.机械加工精度的影响因素及提高加工精度的途径[J].现代制造技术与装备，2014（02）.

[3] 嵇艳玲， 刘刚， 支秀兰.浅析影响机械加工精度的主要因素， 2011