机械加工精度的影响因素及提高方法

郭 敏

（兰州航空工业职工大学，甘肃 兰州 730000）

在我国进一步发展科学制造技术的背景下，各行各业都面临着全新发展机遇，其中具有代表性的行业就是机械加工行业。制造业领域中，机械加工零件质量在一定程度上决定着制造公司的生死存亡，与此同时，在供应商对制造公司产品标准进行判断的过程中，相应的参考依据也开始以零件加工精度为主，但在机械加工过程，受各种因素影响，很难保障零件加工精度与标准要求相符。零部件不同时，针对零部件加工精度的要求也往往会有差异化特征，并且不同企业往往会规定自身加工精度，但通常来说，各企业加工生产过程都是以国标为依据。零件加工精度主要是说经加工后的零部件，各部分数据达到预先设计标准、并且具有较高符合程度，此时则表示零件加工具有较高精度，一旦零部件不具备较高精度，必然会给机械产品性能、使用寿命等带来影响，严重情况下危及机械产品操作人员的生命安全。基于此，针对机械加工精度影响因素及提高方法的探讨十分必要。

1 影响机械加工精度的因素

1.1 加工原理误差

加工零部件的过程中，切削刃轮廓轨迹和近似成形运动都会引发形状误差问题，此类误差就是加工原理误差的充分体现。一般来说，滚刀加工误差和切削刃齿轮廓轨迹误差是常见的加工原理误差，基于理论方面进行分析，对于滚刀齿形来说，其应该是以光滑渐开线为主，但值得注意的是，在缺少足够滚刀齿数的情况下，就会有折线形齿形产生，导致理论和实际间有显著原理误差存在；对于齿轮加工来说，需要基于渐开线基本蜗杆的应用来开展加工操作，但是在加工过程，为确保加工难度得以有效降低，一般会选择直廓基本蜗杆等加以应用，因而会导致原理误差逐渐产生。

1.2 受热变形误差

加工零部件时，必然会使得机械设备处于长期运行状态中，而一旦机械设备运行，就会有大量热量产生，如切削及磨削等过程都会有热量产生，此时在工件缺乏足够刚度的情况下，工艺系统某部位就会因受热而有形变问题产生，随之产生误差最终影响零件加工精度。加工大型零件的过程中，因热变形而产生的误差，对零件加工精度产生的影响可高达50%，可见热变形误差通常会给零件加工精度带来较大影响[1]。值得注意的是，在机床受热变形的情况，因其不能均匀分布产生的热源，所以也会导致机床各部分有不同程度的热变形问题随之出现，进而会从不同角度给加工精度带来影响。

1.3 工件内应力影响

机械加工环节，基于外部荷载去除的情况下，仍然会有零部件内部体积变化等影响因素存在，此时会导致工件中存在一定的应力，而在这些应力并未全部消失的前期，工件内组织会有一定的变化发生，受这一因素影响，也会导致工件精度降低，工件内应力的产生可能会因冷加工和热加工两种加工工艺而导致，比如说切削及铸造、冷矫直等都会有内应力随之产生。此外，受冷热交替这一影响因素的存在，会导致工件有不均匀的温度问题逐渐产生，随之也会有相应的内应力形成，一旦未及时处理这些温度及内应力问题，必然会导致工程变形等问题随之产生，最终难以保障工件加工精度与标准要求相符。

1.4 机床几何误差

在机械加工过程，往往会频繁使用的机械设备就是机床，此时就会导致机床磨损程度逐渐增加，最终降低机床加工精度。在机械加工过程，以下问题都能够体现机床精度下降：首先，主轴回转误差问题的存在，机床中装夹刀具和工件的主要部位就是主轴，主轴会把动力向刀具及工件方面进行传送，而一旦主轴回转有误差问题存在，必然会导致机械加工精度受到影响[2]。其次，导轨误差，能保障机床平稳运动的主要部分就是导轨，但在机床频繁使用过程，导轨磨损情况就会愈发严峻，此时也会导致机械加工误差随之产生；值得注意的是，在机床中一旦使用了不符合标准质量的导轨，机械加工误差也会相应产生。最后，传动链误差，其在针对部件进行传动时，可能就会有误差问题产生，在操作人员判断传动链误差时，通常是以末端转角误差程度为主要依据。

1.5 人为操作失误

从目前一些机械加工企业实际情况来看，全面的自动化生产并未实现，一些机械加工环节仍然是以原始机械制造法为主，而受这些传统机械制造法应用影响，就会有一系列的弊端及不足问题产生。在传统机械加工环节，工作人员是重要的主体所在，加工过程的机械设备基本都需要由工作人员来操控，所以受人为因素影响、会导致机械加工误差随之产生[3]。此外，因各工作人员素质及水平等参差不齐，所以也会在一定程度上影响机械加工效率及质量，同时一旦加工过程的工作人员不具备较高技术水平，且加工环节有违规操作等问题出现，此时也会给机械加工精度造成较大影响。

2 机械加工精度的提高方法

2.1 直接减少误差法

目前，在机械零件加工过程，减少加工误差、提升加工精度环节使用的基本方法就是直接减少误差法，通过此种方法的应用能使得机械加工精度得以大幅度提升，并且其对误差产生原因的查找也十分有利，能确保选用针对性方式使误差得以有效消除。如基于机床量具及夹具精度的提升，能使得工艺系统受力及磨损变形情况得到有效改善，降低机床最原始的误差[4]。机床及刀具受热形变是加工误差产生的一方面因素，为降低这方面的误差，可选择高精度刀具加以应用，确保机床精度有效提升，使得加工误差逐步减少，如车削及制造细长轴时，受不均匀的受热等因素影响，一些零件会有形变问题产生，此时应对弹簧后的顶尖进行积极装设，确保受热不均匀而造成的形变问题得以有效改善和消除，保障机械加工精度。

2.2 误差补偿法

此种提高机械加工精度的方法具有显著灵活性，并且在多种误差的处理方面都能收获显著效果。在应用补偿误差法时，其原理是以正负相消为主，简单来说，就是由人为制造全新误差，借此来抵消系统中的原有误差，确保有效控制误差的目的得以良好实现，促使机械加工精度得以显著提升，此种方法主要是在借助工艺手段难以改良原有误差时进行应用[5]。值得注意的是，在选择此种方式来提高机械加工精度时，应对机械加工已经存在的误差问题进行全面清晰了解，基于误差产生的原因进行充分明确，在此基础上应用误差补偿法才能收获良好处理效果，避免因方法的盲目应用导致误差问题逐渐加剧。

2.3 误差转移及分组法

基于合理方式方法的应用转移热变形、力变形、几何误差等问题，进而确保上述误差问题能够发展到误差非敏感方面，此种方式就是误差转移。在有效转移热变形及力变形、几何误差等的情况下，能为机械加工精度提供充足保障，使得工件生产质量与要求相符。通常来说，在机械加工环节，一些误差的产生都是以敏感方向为主，一旦把这些误差敏感方向有效转移到非敏感方向，则会促使机械加工精度得以显著提升，如针对于工件表面误差这一问题来说，可将其转移到表面切线方面，借此达到误差转移目的[6]。在机械加工环节，存在的复杂性较为显著，一般加工过程经历的程序往往较多，而各程序间的联系又十分密切，一旦其中某一工序存在误差问题，极有可能会给整个加工过程带来严重影响，如受误差复映影响，会在一定程度上扩大整体工序加工误差，对此要想使得此种误差问题得以有效解决，可选择误差分组法进行应用，具体来说，应以误差大小为依据，分组上道工序加工后的零件，进而在可控范围内控制误差，之后逐一调整误差的同时，使得整体误差值逐步降低，保障加工精度。

2.4 实时补偿法

选择此种方法来提高机械加工精度时，主要是借助高准确性的补偿控制模块加以应用，进而把误差数据采集工作良好完成，在此基础上以误差大小及补偿装置微量位移情况等为依据、有效处理误差。此装置具有较强的运行稳定性，但值得注意的是，其自身通常会有局限性问题存在，如具体补偿时、往往会高要求校正装置精度，可以说校正装置精度密切关系着误差补偿精度；但是，补偿装置的优势也十分显著，在具体应用时，仅需要操作人员在数据表格中输入提前测量好的数据、即可借助加工过程的坐标把补偿数值准确找出，进而根据表格对坐标轴进行绘制，此时在对误差情况进行充分了解的情况下，即可实现精准误差的有效补偿目的，显著提升误差补偿效率和精确度的同时，大幅度提升机械加工精度。

2.5 提高人员水平

工作人员是影响机械加工精度和效率的一方面重要因素，所以在机械加工环节、应高度重视工作人员技术及素质等水平，通过定期培训教育工作的积极开展，帮助工作人员逐步提升自身技能水平，确保在机械加工环节、工作人员能对机械设备进行熟练操作，有效避免操作误差的同时，促使机械加工精度逐步提升。此外，培训过程应注意提升工作人员机械加工精度控制意识的形成，通过机械加工精度重要性、作用等的宣传，使得工作人员加工过程能有意识的控制精度，严格检验机械设备，保障误差有效降低[7]。需注意，检验环节工作人员应围绕设备可能出现的误差进行全面分析和了解，为机械设备在高精度零件加工生产中的良好应用提供保障。

2.6 控制工艺流程

首先，机械加工环节需要工作人员严格审核零部件设计图纸，充分明确设计图纸中要求的几何形状及尺寸大小等参数信息，在此基础上科学编制加工工艺流程，并明确加工过程的工序及设备使用，之后合理分类精加工及粗加工工序，基于机器设备的科学选择，确保合理有效地安排各工序加工时间，保证加工精度。其次，加工环节应以相应原则为依据，一旦加工环节并未在温度方面进行有效控制，设备或工件形变问题极有可能因此引发，影响机械加工精度，所以需要工作人员有效把握温控时间，避免热变形等误差问题产生。

2.7 引进现代技术

目前，机械加工领域已经广泛应用数控机床，而工作人员要想对数控机床进行有效科学操纵，必须要以相应的技术能力为支撑，同时基于软件操作及计算机等技术的熟练掌握，对各加工环节进行实时监控，此时一旦发现误差问题，能够以检测到的误差方向及程度等为依据，建立误差微量位移，借此对机械加工误差进行有效弥补，提高加工精度[8]。应用数控机床能有效控制加工误差问题，同时也能显著提升机械加工精度，但值得注意的是，数空机床同样有缺陷问题存在，即补偿装置惯性会在一定程度上影响数控机床运行，导致落后或停滞的补偿现象随之产生。

3 结束语

机械制造加工过程，应对零件加工标准要求进行充分明确，同时基于加工流程的合理规划，全面考量机械加工过程零件精度的影响因素，进而把预防及优化改进工作做好，确保加工环节的误差得以有效减少，为加工精度及生产过程的经济效益、生产质量等提供全面保障。