機(jī)械零部件加工精度影響因素分析

楊磊

摘 要：工業(yè)是一個國家發(fā)展的基礎(chǔ)，隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展我國的工業(yè)步入了高速發(fā)展期，大量的工業(yè)機(jī)械設(shè)備被應(yīng)用于生產(chǎn)加工制造中的各個環(huán)節(jié)。做好機(jī)械設(shè)備的加工確保其質(zhì)量是機(jī)械加工中的重點(diǎn)也是難點(diǎn)，機(jī)械設(shè)備是由大量的機(jī)械零部件所組成的，零部件在加工制造中所產(chǎn)生的誤差會不斷累積，從而對機(jī)械設(shè)備的加工質(zhì)量造成極大的影響。因此在機(jī)械零部件的加工制造中，需要對影響機(jī)械零部件加工精度的影響因素進(jìn)行分析，并在此基礎(chǔ)上采取合理的措施來對影響機(jī)械零部件加工精度的影響因素進(jìn)行控制以提高機(jī)械零部件的加工精度，確保機(jī)械設(shè)備的制造質(zhì)量和使用壽命。

關(guān)鍵詞：機(jī)械零部件；加工精度；提高措施

中圖分類號：TH161 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

機(jī)械設(shè)備是由大量的機(jī)械零部件所組成的，尤其是對于一些復(fù)雜的大型的機(jī)械設(shè)備其更是需要大量的機(jī)械零部件并對機(jī)械零部件的加工精度提出了較高的要求。單機(jī)械零部件的加工精度出現(xiàn)問題將會導(dǎo)致在機(jī)械設(shè)備的裝配過程中這一誤差會不斷地累積，并最終對機(jī)械設(shè)備的加工制造精度及使用壽命及使用質(zhì)量產(chǎn)生極大的影響。因此在機(jī)械零部件的加工制造中需要注意其加工精度，機(jī)械零部件的加工精度在機(jī)械零部件的加工過程中會受到多種影響因素的影響，應(yīng)當(dāng)采用合理的措施來對影響機(jī)械零部件加工精度的各種影響因素進(jìn)行規(guī)避以使得機(jī)械零部件的加工精度得到盡可能地提高。

1.機(jī)械零部件的加工精度

機(jī)械零部件的加工精度指的是機(jī)械零部件在完成加工后實(shí)際的各項尺寸及幾何參數(shù)與圖紙中所標(biāo)注的尺寸之間的符合度，而機(jī)械零部件的加工誤差則主要指的是機(jī)械零部件完成機(jī)械加工后機(jī)械零部件的各項實(shí)際尺寸與設(shè)計圖紙中所標(biāo)注的各項尺寸之間的偏離程度。在機(jī)械零部件的加工過程中應(yīng)當(dāng)盡可能地提高機(jī)械零部件的加工精度以減少機(jī)械零部件的加工誤差，從而提高機(jī)械設(shè)備的制造精度及使用壽命。

2.機(jī)械零部件加工中影響加工精度的因素分析

2.1 機(jī)械零部件加工中的誤差種類的分析

在機(jī)械零部件的加工過程中對于機(jī)械零部件加工精度的影響因素眾多，根據(jù)造成機(jī)械零部件加工誤差種類的不同可以將機(jī)械零部件加工誤差分為以下幾種類型：

（1）理論誤差

在機(jī)械零部件的加工過程中由于采用近似的方法而導(dǎo)致的機(jī)械零部件的加工所出現(xiàn)的誤差。

（2）裝夾誤差

機(jī)械零部件在加工過程中需要進(jìn)行裝夾定位，而由于在機(jī)械零部件的裝夾過程中由于裝夾不到位而導(dǎo)致的機(jī)械零部件加工過程中所出現(xiàn)的誤差被稱之為裝夾誤差。

（3）機(jī)床誤差

機(jī)械零部件加工主要使用機(jī)床來進(jìn)行加工，因此，機(jī)械零部件在加工的過程中會受到機(jī)床本身加工精度的重要的影響，而當(dāng)機(jī)床本身所具有的各種誤差將會對機(jī)械零部件的加工精度產(chǎn)生較大的影響，其中在機(jī)床自身的誤差中主要有機(jī)床主軸誤差、導(dǎo)軌誤差以及導(dǎo)軌的定位精度誤差等多種影響因素。

（4）加工刀具所產(chǎn)生的誤差

在機(jī)械零部件的加工制造中，刀具作為主要的切削用具其制造精度、裝夾精確度以及磨損程度等都會對機(jī)械零部件的加工精度產(chǎn)生較大的影響。

（5）機(jī)械零部件的加工工藝不當(dāng)所引起的機(jī)械零部件的加工誤差

在機(jī)械零部件的加工過程中，機(jī)床、機(jī)械零部件夾具、加工刀具以及所需要加工的工件共同在機(jī)械零部件的加工過程中組成了一個統(tǒng)一的體系，這一體系被稱之為工藝體系，工藝體系在受到力與熱的外作用時都會導(dǎo)致機(jī)械零部件的機(jī)械加工受到較大的影響，而當(dāng)工藝體系受到外界力與熱的作用時會導(dǎo)致機(jī)械零部件產(chǎn)生一定的形變，而這種形變最終或?qū)е聶C(jī)械零部件的加工精度受到較大的影響。

（6）機(jī)械零部件加工后的工件殘余應(yīng)力所導(dǎo)致的機(jī)械零部件的加工誤差

在機(jī)械零部件的加工過程中由于刀具與工件之間的作用會使得機(jī)械零部件在加工完成后在機(jī)械零部件的內(nèi)部積聚有一定的殘余應(yīng)力，而這一殘余應(yīng)力在機(jī)械零部件的加工完成后導(dǎo)致機(jī)械零部件出現(xiàn)一定的形變，這種形變在薄壁類零部件以及機(jī)械加工過程中受到較大機(jī)械力作用的機(jī)械零部件加工后極為明顯。

（7）測量誤差

造成機(jī)械零部件加工精度誤差的測量誤差主要是由于在機(jī)械零部件的加工過程中量具本身或是測量方法不當(dāng)所引起的。

（8）操作不當(dāng)所引起的機(jī)械零部件的加工誤差

在機(jī)械零部件的加工過程中需要對機(jī)床的進(jìn)刀量、對刀誤差等進(jìn)行控制，而當(dāng)基礎(chǔ)操作者缺乏經(jīng)驗或是其他一些原因都會導(dǎo)致機(jī)械零部件在加工的過程中出現(xiàn)一定的機(jī)械加工誤差。加工誤差的存在會對機(jī)械零部件的加工質(zhì)量造成較好的影響，需要在總結(jié)分析機(jī)械零部件加工誤差原因的基礎(chǔ)上采取相應(yīng)的措施對機(jī)械零部件的加工誤差進(jìn)行相應(yīng)的控制，提高機(jī)械零部件的加工精度。

3.機(jī)械零部件加工中影響機(jī)械零部件加工精度常見誤差因素分析

3.1 加工原理誤差

在機(jī)械零部件的加工制造過程中近似的加工方法在機(jī)械零部件的加工過程中被廣為采用，而在這一加工過程中近似的加工運(yùn)動或是近似的刀具輪廓會導(dǎo)致近似誤差的產(chǎn)生。在近似加工的過程中為了使得加工工件達(dá)到理想的表面要求往往需要在工件和刀具之間建立其相應(yīng)的聯(lián)系，而這種聯(lián)系是建立在準(zhǔn)確的運(yùn)動聯(lián)系之上的，但是這種準(zhǔn)確的聯(lián)系往往會導(dǎo)致機(jī)械零部件的加工過程中產(chǎn)生加工原理誤差，機(jī)械零部件加工過程中所使用的夾具的要求也極高，而夾具加工時所產(chǎn)生的誤差也會累積在機(jī)械零部件加工的原理誤差中。此外，在機(jī)械零部件的加工過程中為取得符合理論曲線的輪廓在使用刀具來對復(fù)雜的曲面進(jìn)行加工時往往多采用的是圓弧、直線等簡單近似的線型來代替相應(yīng)的理論曲線，而這種代替往往會導(dǎo)致加工原理誤差的產(chǎn)生。

3.2 機(jī)床自身精度誤差所導(dǎo)致的機(jī)械零部件的加工誤差

機(jī)床是機(jī)械零部件的主要的加工設(shè)備，其精度的高低直接影響到機(jī)械零部件的加工質(zhì)量。下面將就常見的會對機(jī)械零部件的加工精度產(chǎn)生影響了較大影響的機(jī)床數(shù)據(jù)進(jìn)行介紹：

（1）機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)精度，在機(jī)械零部件的加工過程中機(jī)械零部件的形狀和位置精度受到機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)誤差的直接影響，其中機(jī)床主軸在回轉(zhuǎn)的過程中會主要會產(chǎn)生徑向跳動、軸向竄動以及角度擺動等幾個方向的問題，這些跳動及竄動的存在會對機(jī)械零部件的加工產(chǎn)生較大的影響，尤其是當(dāng)在對機(jī)械零部件進(jìn)行不同表面的加工過程中，由于其所受到的力的不同會導(dǎo)致機(jī)械零部件的加工誤差也會隨著主軸的跳動方向的不同而產(chǎn)生不同方向的誤差。比如說在使用車床來對機(jī)械零部件的外圓或是內(nèi)孔進(jìn)行機(jī)械加工時，機(jī)床主軸所產(chǎn)生的徑向跳動將會使得機(jī)械零部件產(chǎn)生圓度方面的誤差，而徑向跳動則不會對斷面車削質(zhì)量產(chǎn)生影響。而當(dāng)在對機(jī)械零部件的斷面進(jìn)行車削時主軸如存在軸向竄動將會對機(jī)械零部件端面的平面度以及機(jī)械零部件端面相對于內(nèi)、外圓的垂直度產(chǎn)生較大的影響。而主軸角度擺動的對機(jī)械零部件所產(chǎn)生的加工誤差則與主軸徑向跳動所產(chǎn)生的誤差相類似。

（2）機(jī)床導(dǎo)軌誤差對機(jī)械零部件加工誤差的影響，機(jī)床主要依靠的是導(dǎo)軌來進(jìn)行平面內(nèi)的線性運(yùn)動的，同時機(jī)床導(dǎo)軌也是機(jī)床主要的承載部件，機(jī)械零部件的加工形狀精度會受到機(jī)床導(dǎo)軌各項誤差的直接影響，在機(jī)械零部件被加工工件表面的法線方向上，導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的直線誤差將會被直接地反映出來，對機(jī)械零部件的加工精度影響最大，導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)的直線度誤差盡管也會對機(jī)械零部件的加工精度產(chǎn)生一定的影響，但是其影響效果較小。當(dāng)機(jī)床前后導(dǎo)軌的平行度出現(xiàn)誤差時將會導(dǎo)致工作臺在前后移動的過程中產(chǎn)生較大的擺動，刀具在切削運(yùn)動的過程中將不再沿著直線進(jìn)行運(yùn)動，而是在運(yùn)動的過程中在空間形成了一條空間的曲線，從而使得加工后的工件的形狀產(chǎn)生較大的偏差。

（3）機(jī)床傳動鏈誤差對機(jī)床精度的影響，機(jī)床的運(yùn)動依靠的是一整套的傳動機(jī)構(gòu)來加以實(shí)現(xiàn)的，而當(dāng)這一傳動鏈在運(yùn)動的過程中出現(xiàn)磨損時將會對機(jī)械零部件的加工產(chǎn)生一定的影響。

3.3 機(jī)械零部件加工中的工藝系統(tǒng)變形所導(dǎo)致的加工誤差

在機(jī)械零部件的裝夾及加工過程中機(jī)械零部件會受到外界的切削力、夾緊力以及機(jī)械零部件自身的重力等多種力的疊加的影響，而這些力的存在會使得機(jī)械零部件在加工完成后產(chǎn)生受力變形，此外在機(jī)械零部件的機(jī)械加工的過程中，刀具與工件之間切削所產(chǎn)生的切削熱會使得機(jī)械零部件容易產(chǎn)生熱變形。此外，在機(jī)械零部件的加工過程中，工件加工后機(jī)械零部件的殘余應(yīng)力、機(jī)械零部件加工過程中的測量誤差以及操作誤差等都會對機(jī)械零部件的加工精度產(chǎn)生較大的影響。

4.提高機(jī)械零部件加工精度的措施

4.1 減少機(jī)械零部件加工時的原始誤差

機(jī)床是機(jī)械零部件加工的基礎(chǔ)也是機(jī)械零部件加工精度的重要影響因素，為降低機(jī)床對于機(jī)械零部件加工精度的影響，需要努力提高機(jī)床的幾何精度和相應(yīng)工件的量具、夾具的精度，減少機(jī)械零部件在加工的過程中所受到的額外的附加力的影響以及其他的磨損變形、內(nèi)應(yīng)力等所造成的原始誤差。要做好對于機(jī)床的保養(yǎng)和日產(chǎn)的檢修，使用角尺、檢驗棒等對機(jī)床的各項精度指標(biāo)進(jìn)行檢測，對于發(fā)現(xiàn)問題的要及時予以解決，提高機(jī)床的機(jī)械精度、幾何精度以及剛度等，并在機(jī)械零部件加工過程中采用合適的措施來控制機(jī)械零部件的加工熱變形。對于具有成形表面的機(jī)械零部件的加工則最主要的是要降低成形刀和刀具安裝不當(dāng)所產(chǎn)生的機(jī)械零部件的加工誤差。

4.2 采用誤差補(bǔ)償和轉(zhuǎn)移的方法來提高機(jī)械零部件的加工精度

誤差補(bǔ)償法是一種人為的故意造出一種新的原始誤差，依靠這一原始誤差來對機(jī)械零部件加工制造過程中的工藝系統(tǒng)中的固有的原始誤差進(jìn)行補(bǔ)償?shù)窒囊环N措施以實(shí)現(xiàn)減少加工誤差提高機(jī)械零部件加工精度的目的。比如說，在機(jī)械零部件的加工過程中如原始的誤差是負(fù)向的，則在機(jī)械零部件的加工過程中，機(jī)械零部件加工操作人員可以再加工是通過對加工操作進(jìn)行改變而故意的制造出與原始誤差絕對值相等的正方向的偏差，從而實(shí)現(xiàn)對于機(jī)械零部件加工中所產(chǎn)生的原始誤差的補(bǔ)償?shù)窒?，從而?shí)現(xiàn)提高機(jī)械零部件加工精度的目的。而誤差轉(zhuǎn)移指的是機(jī)械零部件在加工的過程中，針對機(jī)械零部件加工過程中可能出現(xiàn)的熱變形、殘余應(yīng)力變形以及幾何誤差等通過采用合理的工藝措施來將上述因素所導(dǎo)致的機(jī)械零部件的加工誤差轉(zhuǎn)移到對機(jī)械零部件的機(jī)械加工精度沒有影響的方向，從而實(shí)現(xiàn)對于機(jī)械零部件加工誤差的規(guī)避，以實(shí)現(xiàn)提高機(jī)械零部件加工精度的目的。比如說在機(jī)械零部件的車削加工過程中，如采用的是多工位或是轉(zhuǎn)位刀架等的加工工序來實(shí)現(xiàn)對于機(jī)械零部件的車削加工，為避免刀架轉(zhuǎn)動和分度誤差對機(jī)械零部件表面加工精度的影響，機(jī)床操作人員可以將刀具在刀架上的安裝方式更改為垂直安裝，從而將車削加工過程中刀架轉(zhuǎn)位所產(chǎn)生的重復(fù)定位誤差將會被轉(zhuǎn)移到機(jī)械零部件加工內(nèi)孔的表面誤差上，從而實(shí)現(xiàn)了對于機(jī)械零部件機(jī)械加工誤差的一定規(guī)避。

在機(jī)械零部件的加工過程中，除了通過提高機(jī)械零部件毛坯件的加工精度或是提高上道工序加工精度等的措施外，為提高機(jī)械零部件的加工精度，還可以通過將機(jī)械零部件的毛坯件按照其尺寸的誤差的大小來對其進(jìn)行分組，從而將待加工的機(jī)械零部件毛坯件的誤差縮小為原先的1/N，通過根據(jù)各組的平均尺寸來實(shí)現(xiàn)對于機(jī)械零部件加工時的刀具和相應(yīng)的夾具位置、精度的調(diào)整，從而可以實(shí)現(xiàn)對于機(jī)械零部件毛坯件的尺寸誤差分散范圍的縮小，為后續(xù)機(jī)械零部件的加工帶來方便的同時也提高了機(jī)械零部件的加工效率，確保了機(jī)械零部件的加工質(zhì)量。

結(jié)語

機(jī)械零部件是構(gòu)成機(jī)械設(shè)備的重要的組成部分，其加工精度對于機(jī)械設(shè)備的制造質(zhì)量有著直接的影響。在機(jī)械零部件的機(jī)械加工中會受到機(jī)床本身、加工工藝、機(jī)械受力以及熱應(yīng)力等多種因素的影響，本文在分析機(jī)械零部件加工過程中常見的影響機(jī)械零部件加工質(zhì)量因素的基礎(chǔ)上對如何提高機(jī)械零部件的加工質(zhì)量的相關(guān)措施進(jìn)行分析闡述。

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