精密机械的加工精度控制探究

于洋

摘要：在忙碌的加工车间中，一件件产品会随着机械设备的运转顺利出炉，但是如果想要成为一件有价值的产品，仅仅生产出来是不够的，特别是对于精密机械行业来说，还需要符合设计尺寸要求，这才能算是一件合格的产品。改革开放以来，我国机械制造业飞速发展，但是距离国际顶尖机械加工水平还有很长的一段路要走，本文会针对加工生产中的产品生产精度的控制进行说明与探究，仅供参考。

关键词：精密机械加工;价值;设计要求;产品精度

一、机械加工精度的概述

1、精密机械加工精度的定义

所谓加工精度，就是指零部件加工后的实际几何参数（即尺寸、形状和表面间的相互位置）与设计状态的几何参数的符合程度。这里需要说明的一点就是，在实际生产过程中，由于种种因素影响，实际加工的产品不可能完全符合设计状态的尺寸参数，这里就会出现加工误差这个名词。

加工误差，就是指在加工后，零部件的实际几何参数（即尺寸、形状和表面间的相互位置）与设计状态的几何参数的偏离程度。在我们的实际生产加工过程中，在保证产品的使用性能的前提下，是允许加工的零部件有一定的加工误差的，至于这个误差允许量有多大，这个还要看实际产品的性能要求。

因此，这篇文章我们要讨论的如何提高产品加工精度的问题，实际上也可以理解为如何降低产品实际加工误差的问题。

2、精密机械加工精度的内容

加工精度的内容大致包含三个方面，即尺寸精度、形状精度与位置精度。

尺寸精度是指用来限制加工表面与其基准间尺寸误差不超过一定的范围;形状精度是指用来限制加工表面宏观几何形状误差，如圆度、圆柱度、平面度、直线度等;而位置精度则是指产品零部件的相对位置的要求。

二、影响机械加工精度的因素

1、工艺系统的原始誤差

什么是机械加工行业中的工艺系统的原始误差？在机械加工生产过程中，零部件的尺寸、外形和表面相对位置的形成，都是取决于生产工件和所用刀具在切削运动中的相对位置。而使用的工件与刀具，又分别安装在夹具和机床本体上，并受到主体的约束。所以，加工精度问题牵涉到整个工艺系统的精度问题，而我们把工艺系统的误差称之为原始误差。下文会从夹具、刀具以及机床本体三个方面进行论述他们的影响效果。

（1） 夹具的误差

所谓夹具，就是将工件固定在我们想要的位置，从而保证工件与刀具以及机床主体处于正确的相对位置上。从这点上看，如果夹具在制造过程中本身就存在加工误差，那么它将会对整个生产系统的加工精度产生很大的影响。

（2）刀具的误差

刀具在机械加工中对于加工精度的贡献主要体现在刀具本身的制造误差对于生产加工所带来的偏差，另外不同种类的刀具对于加工精度所带来的影响也是不一样的。

（3）机床主体的误差

由于机床主体本身就是一个复杂的装配总成，所以机床的误差会存在于本身 零部件的加工误差、安装过程中的零部件装配误差以及在后面使用过程中的磨损误差。

2、生产工艺系统的受力变形

工艺系统的受力变形，主要指的是本身的系统在受到外力的作用下，产生变形以及出现位移，从而对工艺系统内部的产品加工精度造成影响。对于外力的影响造成的工艺系统的变形，我们主要考虑到机床的变形以及工件的变形。无论是机床还是工件，一旦在外力作用下出现变形，那么之前已经调整好的工件与刀具的相对位置就会改变，这样就不可避免的出现不可控的加工误差，从而使加工后的产品出现不同程度的尺寸偏差以及形状误差，严重影响产品加工精度的保证。

3、生产工艺系统的热变形

工艺系统的热变形包括系统内部的热源，如切削热、摩擦热等，引起的工艺系统的热变形，还包括外部热源，如环境温度，热辐射等引起的热变形。一旦工艺系统受热出现变形，那么机床，刀具与工件之间的相对位置就会发生偏差，那么机床按照指令程序进行加工时，就不可避免产生加工偏差，所以热变形对于生产加工工艺系统的加工精度影响还是很大的。

三、提高机械加工精度的有效途径

1、减少工艺系统的原始误差

如果想要从根本上提高工艺系统的加工精度，就要从工艺系统的原始误差入手。那么什么是原始误差呢？机床主体本身的产品精度、工艺系统中的夹具，量具以及刀具本身的制造精度以及工艺系统中的变形均属于原始误差。我们在调整机床上的夹具、工件以及刀具的相对位置以保证产品的加工精度的时候，是有一个大前提的，那就是我们默认机床主体以及夹具、刀具本身的制造精度是准确的，是符合我们的设计精度需求的，如果机床主体还有夹具、刀具本身的制造精度就不足，就存在很大的加工误差，那么后续的工作都将变得毫无意义，这也是为什么说工艺系统的原始误差对于加工精度的提升有这很重要的地位。

2、工艺系统的误差补偿

所谓的补偿误差，就是指我们人为的制造一种误差，从而去抵消已经存在的一种原始误差，如果原始误差为正，那么我们的补偿误差就为负，反之亦然。通过这种办法，可以有效地提高整个工艺系统的加工精度。

3、工艺系统的分化误差

分化误差的有效使用体现在两个方面，一方面，当我们已经生产出来的产品误差过大或者说在有效成本控制下无法一次完成所需精度的产品加工，那么我们就会采用误差分化的方式，分多次加工，将误差进行逐级减弱，从而实现提高产品精度的目的;另一方面，我们在对之前产品的误差进行统计，从宏观上对误差的范围做一个定位和分类，这样在之后的生产中可以有效的改善生产中的误差，从而实现提高加工精度的目标。

结论

在我们的实际生产过程中，我们最终的目标就是用最高的效率生产出尽可能多的精度符合要求的产品，这也是我们研究如何提高产品加工精度的意义所在。而在实际生产加工的过程中，生产精度的影响因素是复杂多变的，我们只有尽可能多的了解影响加工精度的因素之后，才能够在实践过程中通过不断努力尽量消除或者减少加工误差，对于那些无法根本消除的误差，要想方设法的将其控制在不影响产品最终性能的合适公差范围内，以确保生产加工的零部件的质量符合设计要求。

参考文献

[1]李玉平，机械加工误差的分析[J]，新余高专学报，2005（4）

[2]汪尧，工艺系统几何误差对加工精度的影响分析[M].北京：科教出版社