機(jī)械加工精度的影響因素及提高措施

趙征 王佳貝 尤詩(shī)程

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)物質(zhì)產(chǎn)品的質(zhì)量要求越來(lái)越高，也越來(lái)越細(xì)，而一些物質(zhì)產(chǎn)品是機(jī)械化的，所以其質(zhì)量的好壞與組成該機(jī)械產(chǎn)品的零部件的制造質(zhì)量相關(guān)，但是這些零部件在加工生產(chǎn)過(guò)程中或大或小會(huì)受到一些因素的影響。因此，研究加工生產(chǎn)精度的目的就是降低各種因素對(duì)加工生產(chǎn)精度的影響，使零部件的質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。本文就是對(duì)機(jī)械加工精度的影響因素及提高措施這兩大方面來(lái)進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：工藝系統(tǒng)；誤差的產(chǎn)生；機(jī)械加工精度；幾何誤差；提高措施

1 影響機(jī)械加工精度的因素

機(jī)械產(chǎn)品是由各種不同的零件組合而成的，所以機(jī)械產(chǎn)品的整體性能的好壞，是受各種零件所影響的。當(dāng)然，零件的好壞也決定了產(chǎn)品所能使用的年限。因此，我們想要提高機(jī)械產(chǎn)品的性能，就必須提高機(jī)械加工精度。目前，在機(jī)械加工生產(chǎn)過(guò)程中，零件的質(zhì)量會(huì)受到加工設(shè)備、工藝和其他因素的影響，而產(chǎn)生或大或小的誤差，所以想要提高機(jī)械加工精度，就要充分了解影響因素，分析、總結(jié)出能夠促進(jìn)加工質(zhì)量提高的有效措施。

1.1 工藝系統(tǒng)結(jié)合誤差的產(chǎn)生

在機(jī)械加工過(guò)程中，一個(gè)完整的系統(tǒng)包括機(jī)床、刀具、夾具和工件，也統(tǒng)稱為工藝系統(tǒng)。這些部分的結(jié)合會(huì)產(chǎn)生一些偏差，并不如預(yù)期的那樣。

（1）機(jī)床自身存在的幾何誤差。機(jī)床自身的誤差主要包括3方面的誤差；主軸回轉(zhuǎn)誤差、傳動(dòng)鏈誤差和導(dǎo)軌誤差。

①主軸回轉(zhuǎn)誤差；機(jī)床的主動(dòng)軸是安裝道具或工件的基準(zhǔn)，同時(shí)把動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)傳給刀具或工件，所以主動(dòng)軸產(chǎn)生誤差的話，就會(huì)使加工精度受到影響而產(chǎn)生誤差。

②傳動(dòng)鏈誤差：傳動(dòng)鏈誤差就是指?jìng)鲃?dòng)鏈頭尾兩端的傳動(dòng)元件之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的誤差，其中對(duì)傳動(dòng)鏈誤差影響最大的是末端的傳動(dòng)元件。

③導(dǎo)軌誤差：導(dǎo)軌是機(jī)床整體運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)。導(dǎo)軌自身的生產(chǎn)制造和安裝質(zhì)量都會(huì)對(duì)其產(chǎn)生一定的誤差。

（2）夾具的幾何誤差。夾具誤差主要包括夾具的導(dǎo)向元件、夾具的定位和夾具體等的裝配和加工誤差。夾具能夠保證機(jī)床和刀具始終處在正確的位置。一旦夾具出現(xiàn)誤差，就會(huì)使刀具偏移，從而影響加工的精度。但是夾具的磨損對(duì)加工精度的影響并不是很大。

（3）刀具的幾何誤差。刀具誤差主要包括刀具的安裝、制造及磨損的誤差。刀具又可以分成一般刀具、成型刀具和定尺寸刀具。在切削過(guò)程中，一般刀具產(chǎn)生的磨損對(duì)工件加工的精度有影響；成型刀具產(chǎn)生的磨損對(duì)工件的形狀精度會(huì)產(chǎn)生影響；而定尺寸刀具所產(chǎn)生的磨損則對(duì)加工工件的尺寸精度有影響。

1.2 內(nèi)應(yīng)力因重新分布而引起的誤差

內(nèi)應(yīng)力是指在無(wú)外力作用的情況下而存在于機(jī)械內(nèi)部的應(yīng)力。當(dāng)加熱零件或冷校直的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，使工件金屬處于一種不穩(wěn)定的狀態(tài)，從而無(wú)法達(dá)到所需要的精度，所以為了降低因內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生而引起的誤差，我們應(yīng)該合理安排加工零件的處理程序。

1.3 工藝系統(tǒng)受熱或受力變形而引起的誤差

機(jī)械工件的總誤差的40%～70%都是因?yàn)楣に囅到y(tǒng)熱變形而引起的。在工藝系統(tǒng)之間相互作用的過(guò)程中會(huì)向周?chē)挛锷l(fā)熱量，而引起工藝系統(tǒng)發(fā)生熱變形，從而產(chǎn)生誤差；但當(dāng)它在單位時(shí)間內(nèi)傳入的熱量和它所散發(fā)的熱量相同時(shí)，工藝系統(tǒng)就達(dá)到了一種熱平衡的狀態(tài)。同時(shí)在機(jī)械加工的過(guò)程中，工藝系統(tǒng)也會(huì)受到多種外力的作用，從而產(chǎn)生不同程度的變形，使所處位置發(fā)生變化，導(dǎo)致零件加工的精度降低。

2 提高機(jī)械加工精度的措施

根據(jù)以上對(duì)影響機(jī)械加工精度因素的了解和分析，我們針對(duì)在實(shí)際操作過(guò)程中所會(huì)產(chǎn)生的誤差提出了一些提高措施，主要包括機(jī)床自身的精度（直接減少誤差）、誤差的均化、誤差的控制、誤差的補(bǔ)償和誤差的轉(zhuǎn)移5種方法。

2.1 機(jī)床自身的精度（直接減少誤差）

影響零件加工質(zhì)量的主要因素就是機(jī)床的精度。機(jī)床精度的提高有助于提升工具的精度，我們可以通過(guò)加強(qiáng)對(duì)工具的有效控制，加強(qiáng)機(jī)床的安裝質(zhì)量的控制，以及對(duì)誤差的全面監(jiān)控，來(lái)達(dá)到降低原始誤差的效果。在零件加工的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)盡可能對(duì)會(huì)產(chǎn)生的原始誤差進(jìn)行檢測(cè)和分析，并采取一定的措施加強(qiáng)對(duì)機(jī)床的安裝質(zhì)量的控制及加工處理過(guò)程中熱變形的控制，還有對(duì)安裝過(guò)程中的誤差控制和刀具的質(zhì)量和形狀的控制，通過(guò)上面的多重監(jiān)控方法來(lái)達(dá)到降低原始誤差的效果。

2.2 誤差的均化

在機(jī)械加工的過(guò)程中，將零件加工表面的誤差不斷的平均化。通過(guò)對(duì)密切相關(guān)的零件表面進(jìn)行互相的比較和檢驗(yàn)，從而找出其中的誤差，從而不斷做出修正，不斷縮小誤差，最后是誤差被均化。

2.3 誤差的控制

在機(jī)械加工的過(guò)程中，可以通過(guò)采用積極的控制方法，如偶件配合加工和主動(dòng)測(cè)量等，解決處理加工中的問(wèn)題，從而降低誤差，提高機(jī)械加工的精度。

2.4 誤差的補(bǔ)償

誤差的補(bǔ)償包括誤差補(bǔ)償法和誤差抵消法，主要都是通過(guò)人為控制制造一些新的誤差來(lái)抵消原本就有的誤差，如給磨床床身導(dǎo)軌安上橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)和操縱箱，后者是找相同重量的配重來(lái)代替這些部件，使床身在變形的情況下進(jìn)行精細(xì)加工。

2.5 誤差的轉(zhuǎn)移

通過(guò)誤差轉(zhuǎn)移的方法，在機(jī)床的精度達(dá)不到的情況下，能夠用主軸精度較低的機(jī)床進(jìn)行精細(xì)加工，如在機(jī)床主軸與鏜模之間采用浮動(dòng)夾頭進(jìn)行連接，用鏜模來(lái)決定鏜孔的加工精度，從而與機(jī)床主軸誤差無(wú)關(guān)，也可以通過(guò)將原始誤差中敏感的誤差轉(zhuǎn)移到不敏感的誤差上，從而有效地提高機(jī)械加工的精度。

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（作者單位：湖北省武漢市武漢科技大學(xué) 機(jī)械學(xué)院）