探讨机械加工工艺对零件加工精度的影响

董哲

摘 要：随着我国经济的发展，机械加工行业的发展也越来越迅速。其中机械加工工艺直接影响着零件的加工精度。本文重点研究了主轴回转误差对于零件加工精度的影响，先是分析了主轴回转误差的形式，然后从三个方面详细阐述了如何提高主轴回转精度，以保证机械加工产品的质量。

关键词：机械加工；零件加工；精度；影响

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.24.022

现如今机械加工产品被广泛应用在各个行业之中。同时，如何加快机械加工行业的发展，提高零件加工的精度也逐渐成为人们关注的焦点。尤其是在市场经济体制条件下，提高零件加工的精度对于提高企业的核心竞争力非常重要。因而企业应当重视提升机械加工工艺，提高零件加工精度，并扩大市场的占有率，从而促进企业的可持续发展。本文以主轴回转误差对零件加工精度的影响为例，分析如何降低主轴回转误差。

1 主轴回转误差的形式

主轴回转误差的形式包括轴向窜动、径向跳动、角度摆动三种。其中轴线窜动主要是指回转轴线在轴向的位置发生了变化。轴线窜动对于加工圆柱面无影响，但是对于加工端面，会致使其产生垂直度误差，同时也会在加工螺纹时，引起螺距周期性误差。而径向跳动主要是指回转轴线以平均轴为中心线，做公转运动。平均轴线并非是中心线，而是由回转中心误差产生的错误中心线。当机械加工车削外圆时，会因为径向跳动产生圆柱度误差。角度摆动是指回转轴线以平均轴线为中心线做不平行的公转运动。角度摆动与径向跳动还是存在差异的，角度摆动主要影响的是加工工件的形状精度。当机械加工车削外圆时，同样会因为角度摆动产生圆柱度误差。对于机床主轴来说，且载荷力是固定在其中一个方向的。主轴轴颈总是压向轴承孔表面一定的位置，轴颈表面的每一点都会通过承载区，因此当发生径向跳动误差时，就会影响工件的圆度。如图1所示，工件的圆度已经发生了轻微的变化。

2 提高主轴回转误差的措施

（1）设计高精度主轴部件。随着我国科学技术的发展，机械加工技术也在逐渐发展和完善。为了提高零件加工精度，应当选用高精度、高质量的加工部件。尤其是要选择高精度的主轴部件，从根源上避免主轴回转误差的产生。

首先，应当选择高精度的轴承零件。如现在比较常用的多油楔动压轴承和静压轴承。其次，应当尽量提高加工工件表面的精度，如主轴轴颈、箱体支承孔于轴承相互配合的表面精度。再次，在装配时应当适当调节径向圆跳动方位，以保证滚动轴承和主轴锥孔之间的误差能够相互抵消，从而达到降低轴承误差对主轴回转精度的影响。如较常用的液体静压轴承和空气静压轴承主轴。前者的回转精度较高、刚度高、转动也较平稳，经常使用在大型超精密加工机床种。但是它存在热变形问题和回油气泡问题，其中热变形问题会影响到主轴的精度，而回油气泡问题会影响轴承的刚性。相对于液体静压轴承主轴，空气静压轴承主轴不会受到油温和回油的影响，其主要优点包括空气粘度小不易受热度影响，主轴刚性低，切削力度小，比较适用于中小超精密加工机床中。由此可见，为了保证零件加工的精度，机械加工企业应当选择市场上较为先进，且精度较高的主轴部件，以规避主轴回转误差，从而提高零件加工的质量，提高企业的经济效益。

（2）滚动轴承预紧。所谓滚动轴承预紧主要是在完成轴承装配后，对轴承内圈和外圈施加一定的恒力，使滚动体和内外圈能够紧密接触。在预紧之后，轴承内外圈和滚动体会相互制约。这样既能增加轴承的承载力，又能均化轴承内部误差，达到提高主轴回转精度的目的。

滚动轴承预禁的方式包括定位预禁、定压预紧和调压预紧。其中定位预紧主要是指对轴承施加外力时，保持内外圈的固定。而定压预紧则是利用弹性元件增加轴承的轴向负荷，至之产生预变性。如利用弹簧。调压预紧是指利用液压力对轴承部位施压，以改变油压力。如果在此基础上再结合现代控制技术，则可实现自动调控预紧力大小。例如在进行车床主轴轴承调整时，可按照先后再前的顺序进行轴承调整。在实际的预紧过程中可利用百分表控制轴向间隙。如果抛开百分表则需要工作人员具有足够的工作经验。另外，还应在调整前轴承时可向前推动轴承内圈，使内圈肿大，并将轴承间隙控制在一定的范围内。此外，预紧力的大小可以借助公式圆螺母旋转角度=径向间隙减小量x15x360°÷圆螺母螺距来计算。总之，在进行轴承预紧时不仅需要综合考虑预紧力的大小，还应当选择合适的预紧方式。这样才能提高主轴的回转精度。

（3）使回转精度不依赖于主轴。在实际的加工过程中，保证回转精度不受到主轴影响，是一种提高零件加工精度最简单、直接的办法。一般需要根据实际工件组成和工作原理进行合理控制。例如，如果是在外圆磨床上磨削外圆柱面时，可以在上件上采用两个固定顶尖支承，这样丰轴的主要作用就是传动。工件的轴转精度则取决于顶尖和中心孔的形状误差和同轴度误差。显然，提高顶尖和中心孔的精度是比较经济合理的。这样做不仅能够提高零件加工效率，还能直接避免工件头架主轴回转误差的影响。又如在在镗床上机械加工箱体类零件上的孔时，可采用前、后导向套的镗模，刀杆与主轴浮动连接，所以刀杆的回转精度与机床主轴回转精度也无关，仅由刀杆和导套的配合质量决定。总之，使回转精度不依赖于主轴对于提高零件加工精度具有十分重要的意义。

3 总结

综上所述，在新时期机械加工企业应当明确影响零件加工精度的因素包括哪些，然后再结合实际生产状况和施工工艺水平。如针对主轴回转误差，机械加工企业可以采用设计高精度主轴部件、滚动轴承预紧、使回转精度不依赖于主轴三种措施来提高主轴回转精度，从而保证零件加工的质量，达到提高企业经济效益的目标。

参考文献：

[1]李新，李俊杰.关于机械加工工艺对零件加工精度的影响研究[A]. 科技与企业杂志社、北京科技大学计算机与通信工程学院、北京科技大学土木与环境工程学院.

[2]郭瑞敏.机械加工工艺对零件加工精度的影响[J].中外企业家，2015（20）：175-176.

[3]李静.机械加工工艺对零件加工精度的影响[J].黑龙江科技信息，2016（24）：21.