試論提高機(jī)械加工精度的措施

林密葉　劉憲訪

摘 要：零件的加工過(guò)程會(huì)受到很多因素的影響，加工精度也會(huì)隨之發(fā)生改變。不同的機(jī)械加工工藝會(huì)大大影響零件的加工精度。本文對(duì)影響機(jī)械加工精度的因素和提高機(jī)械加工精度的措施進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：機(jī)械加工；精度；工藝

由于機(jī)械加工過(guò)程會(huì)存在各種誤差，導(dǎo)致刀具和被加工件偏離正確位置而達(dá)不到加工精度要求。加工精度是指零件加工后實(shí)際幾何參數(shù)與理想幾何參數(shù)的符合度，我們將對(duì)影響機(jī)械加工精度的不利因素進(jìn)行分析，并提出提高機(jī)械加工精度的措施。

1 影響機(jī)械加工精度的因素分析

1.1 加工原理的誤差

加工原理誤差是指因采用近似成形運(yùn)動(dòng)或者近似切削刃輪廓進(jìn)行加工而導(dǎo)致的誤差，如切削刃齒廓近似造型上的誤差或由于滾刀齒數(shù)有限所帶來(lái)的加工原理上的誤差[1]。有時(shí)候，簡(jiǎn)化機(jī)床或刀具結(jié)構(gòu)可以提高生產(chǎn)效率，即使帶來(lái)加工原理上的誤差，只要把誤差控制在規(guī)定精度范圍內(nèi)，這種簡(jiǎn)化方法仍然值得在生產(chǎn)中推廣和應(yīng)用。

1.2 機(jī)床誤差

（1）主軸回轉(zhuǎn)誤差。主軸回轉(zhuǎn)誤差是指主軸實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線和理想軸線的偏移量，一般有三種基本形式：純角度擺動(dòng)、純徑向跳動(dòng)和軸向竄動(dòng)。影響主軸回轉(zhuǎn)精度的因素源自軸承間隙、軸承本身誤差、軸承間同軸度誤差、軸孔和軸頸同軸度誤差、主軸系統(tǒng)的熱變形和剛度等，其中對(duì)主軸回轉(zhuǎn)精度的影響程度會(huì)隨著加工方式的改變而改變。

（2）機(jī)床導(dǎo)軌誤差。導(dǎo)軌是用來(lái)確定機(jī)床一些主要部件相對(duì)位置的參考基準(zhǔn)，也是運(yùn)動(dòng)基準(zhǔn)，導(dǎo)軌誤差是指導(dǎo)軌副運(yùn)動(dòng)件實(shí)際運(yùn)動(dòng)方向與理想運(yùn)動(dòng)方向的偏差，主要有：導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)的直線度誤差、水平面內(nèi)的直線度誤差、前后導(dǎo)軌的平行度誤差（扭曲）、導(dǎo)軌與主軸回轉(zhuǎn)軸線的平行度（或垂直度）誤差，這些誤差都會(huì)導(dǎo)致加工精度降低。

（3）機(jī)床傳動(dòng)鏈誤差。該誤差是指機(jī)床內(nèi)傳動(dòng)鏈?zhǔn)寄﹥啥说膫鲃?dòng)元件間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的誤差，通常用傳動(dòng)鏈末端元件轉(zhuǎn)角產(chǎn)生的誤差量來(lái)計(jì)算，其產(chǎn)生原因有很多，通常為傳動(dòng)元件的制造誤差、元件的裝配誤差和磨損等。

1.3 刀具幾何誤差以及調(diào)整誤差

刀具幾何誤差來(lái)自于刀具的制造和安裝。刀具的尺寸精度會(huì)影響工件的尺寸精度，刀具的形狀精度會(huì)影響工件的形狀精度和加工精度。

而在工序調(diào)整時(shí)所帶來(lái)的誤差叫做調(diào)整誤差，對(duì)于調(diào)整誤差而言，一次調(diào)整產(chǎn)生的誤差一般不會(huì)對(duì)一批工件造成影響，但多次調(diào)整的大批量加工過(guò)程中，由于每次的調(diào)整不可能完全相同，所以會(huì)產(chǎn)生調(diào)整誤差。

1.4 定位誤差

定位誤差通常源自于兩個(gè)方面：一是基準(zhǔn)不重合誤差，當(dāng)定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時(shí)產(chǎn)生的加工誤差稱為基準(zhǔn)不重合誤差，在加工過(guò)程中需要選取工件上的諸多幾何要素作為定位的基準(zhǔn)，如果所選用的定位基準(zhǔn)和設(shè)計(jì)的基準(zhǔn)不相符，就可能導(dǎo)致基準(zhǔn)出現(xiàn)不重合誤差；二是定位副制造不準(zhǔn)確所導(dǎo)致誤差，一般夾具上的定位元件不會(huì)絕對(duì)符合基本尺寸，而且它的實(shí)際尺寸或位置也會(huì)在規(guī)定的公差范圍內(nèi)變動(dòng)，夾具定位元件和工件定位面組成定位副，由于定位副制造不準(zhǔn)確及定位副配合間隙導(dǎo)致工件位置的最大變動(dòng)量，這種誤差稱為定位副制造不準(zhǔn)確誤差。

1.5 工藝系統(tǒng)的變形

（1）受力變形的影響。工藝系統(tǒng)在切削力、傳動(dòng)力、夾緊力、慣性力等力的作用下，會(huì)產(chǎn)生破壞切削刃和工件之間正確位置關(guān)系的變形，一般有以下幾種形式：受力點(diǎn)位置變化產(chǎn)生的工件變形、毛坯材料硬度不均改變切削力以及誤差復(fù)映等，均給工件加工帶來(lái)不可避免的誤差。

（2）熱變形的影響。工藝系統(tǒng)也會(huì)在各種熱源影響下產(chǎn)生復(fù)雜的變形，工藝系統(tǒng)的熱變形也會(huì)對(duì)加工精度產(chǎn)生影響，如：由于機(jī)床受熱源分布不均使機(jī)床部件發(fā)生不同程度的熱變形，破壞機(jī)床原有幾何精度而造成的誤差；工件的熱變形引起的誤差；刀具熱變形使切削部位溫度劇增而引起的誤差。

2 提高機(jī)械加工精度的工藝措施

2.1 減少原始誤差

減少原始的誤差可以提高加工零件時(shí)所使用的機(jī)床的精度，提高量具、夾具以及工具的本身精度，還應(yīng)控制好工藝的系統(tǒng)受熱、受力變形而帶來(lái)的誤差，同時(shí)還可以減少刀具的磨損、減小內(nèi)應(yīng)力所引起的變形誤差，盡可能的降低測(cè)量誤差等這些都是減少原始誤差的方法[2]。為了能提機(jī)械加工的精度，可以對(duì)會(huì)產(chǎn)生加工誤差的工序進(jìn)行分析，針對(duì)不同的情況導(dǎo)致加工誤差出現(xiàn)的情況提出解決的[2]。

2.2 分化或均化原始誤差

為了能提高同一批的零件的加工精度，可以采用分化一些原始誤差的方法來(lái)提高加工精度。在加工時(shí)對(duì)精度要求較高的零件表面，應(yīng)當(dāng)采取在一些方法來(lái)分化原始誤差。

（1）分化原始誤差（分組）法。根據(jù)誤差所反映出的規(guī)律，在加工時(shí)可以將工序的工件或毛坯尺寸的經(jīng)測(cè)量按大小分為幾組，每組的工件尺寸范圍就會(huì)縮減成原來(lái)的幾分之一[3]。然后再按照各組的誤差范圍來(lái)分別對(duì)刀具相對(duì)與工件的準(zhǔn)確位置進(jìn)行調(diào)整，這樣可以讓各組工件的尺寸在分散后分散中心范圍卻保持一致，從而讓整批工件的尺寸的分散范圍有明顯的縮小。

（2）均化原始誤差。這種方法的過(guò)程就是通過(guò)加工讓被加工表面上的原有誤差在加工過(guò)程中不斷被平均化的過(guò)程。其原理就是通過(guò)有一些密切相關(guān)聯(lián)的工具或工件表面的相互檢查和比較，并從關(guān)聯(lián)中找出它們之間存在的差異，然后再對(duì)其進(jìn)行修正加工或者準(zhǔn)加工。

2.3 轉(zhuǎn)移原始誤差

轉(zhuǎn)移原始誤差法的實(shí)質(zhì)就是將重要的誤差轉(zhuǎn)移到非重要的工序或者非敏感方向上面。將原始誤差轉(zhuǎn)移到非敏感方向[4]。在加工的過(guò)程中應(yīng)想辦法使其轉(zhuǎn)移到不重要的加工誤差的非敏感方向，這樣可以很大程度上提高加工的精度。

2.4 減小定位誤差

在機(jī)床上對(duì)工件進(jìn)行加工的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)選擇工件上的一些幾何要素來(lái)作為加工時(shí)的定位基準(zhǔn)，因?yàn)橐坏┧x用的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重合，就會(huì)出現(xiàn)基準(zhǔn)不重合誤差；定位副制造不準(zhǔn)確導(dǎo)致的誤差。夾具上的所有定位元件不會(huì)全部按基本尺寸做的絕對(duì)準(zhǔn)確，所做出的產(chǎn)品的實(shí)際尺寸都會(huì)在允許的公差范圍內(nèi)變動(dòng)[5]。夾具定位元件與工件定位面共同構(gòu)成了定位副，由于定位副制造時(shí)的不準(zhǔn)確性與定位副之間的配合間隙所引起的工件最大位置的變動(dòng)量，就叫定位副制造不準(zhǔn)確誤差。

2.5 減小加工誤差

機(jī)床的部件包含了很多的零件，目前還沒(méi)有一種簡(jiǎn)單的計(jì)算方法來(lái)計(jì)算機(jī)床部件的剛度，大部分都是通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法來(lái)確定機(jī)床部件的剛度[6]。

兩曲線線間所包容的面積就是卸載循環(huán)和載加載中所損耗的能量，它消耗于摩擦力所做的功和接觸變形功；在第一次卸載后，變形恢復(fù)不到第一次加載時(shí)的起點(diǎn)，這就說(shuō)明還是存有殘余變形存在，在經(jīng)多次加載于卸載之后，加載的曲線起點(diǎn)才能與卸載曲線的終點(diǎn)重合，殘余變形這才逐漸減小到零，在加工剛度不足的工件時(shí)需要增加輔助支撐，讓輔助支撐的反作用力與刀具對(duì)工件的作用力抵消，從而讓工件的變形量降低。

3 結(jié)束語(yǔ)

在機(jī)械加工中，誤差是不可避免的，只有對(duì)誤差產(chǎn)生的原因進(jìn)行詳細(xì)的分析，才能采取相應(yīng)的預(yù)防措施減少加工誤差，提高機(jī)械加工精度。

參考文獻(xiàn)

[1] 于新梅.編制機(jī)械加工工藝規(guī)程的幾點(diǎn)心得[J].經(jīng)濟(jì)技術(shù)協(xié)作信息，2008（31）.

[2] 秦云，趙超峰.機(jī)械加工中獲得零件加工精度的方法[J].中國(guó)科技信息，2009（15）.

[3] 劉傳紹.機(jī)械制造工藝學(xué)[M].電子工業(yè)出版社，2011.

[4] 李玉平. 機(jī)械加工誤差的分析[J] .新余高專學(xué)報(bào)，2005，（4）：27-30.

[5] 歐陽(yáng)雪娟，熊海良，楊愛(ài)萍. 關(guān)于工件以外圓定位的定位誤差分析[J]. 江西煤炭科技. 2007（03）

[6] 侯志楠.影響機(jī)械加工精度的幾種因素及其相關(guān)對(duì)策研究[J]. 教育教學(xué)論壇. 2010（18）