淺析機械加工精度

翟旭東

【摘 要】在機械加工過程中，有許多因素影響機械加工的精度，最終導致機械零件的質量不高。因此，盡可能減少這些因素對加工精度的影響是在機械加工之前首先應當考慮的問題。文章就從影響機械加工精度的因素出發，就提高機械加工精度的有效措施進行探討，以為實際加工提供借鑒。

【關鍵詞】機械加工；精度；誤差

機械產品是各種不同的零件組合而成的，每個零件都對機械產品整體性能的發揮起著重要的作用。零件質量的好壞是保證產品性能、使用壽命的關鍵。所以提高機械零件的加工質量是保障機械產品質量的關鍵。衡量機械加工質量的指標有兩個，即加工精度與表面質量，在機械加工過程中，由于各種因素的影響，使刀具和工件間的正確位置發生偏移，因而加工出來的零件不可能與理想的要求完全符合，兩者的符合程度可用機械加工精度和加工誤差來表示。

加工精度是指零件加工后的實際幾何參數（尺寸、形狀和位置）與理想幾何參數的符合程度。實際加工不可能做得與理想零件完全一致，總會有大小不同的偏差，零件加工后的實際幾何參數對理想幾何參數的偏離程度，稱為加工誤差。

一、機械加工產生誤差主要原因

1、工藝系統幾何精度的影響分析

工藝系統幾何精度的影響包括加工原料誤差、機床誤差、刀具幾何誤差、調整誤差四個方面。加工原理誤差指的是采用近似的切削刃輪廓或近似的成形運動進行加工時所形成的誤差。此種誤差只要控制在精度的范圍之內，仍可廣泛地應用于生產；機床誤差總體來講可以歸納為機床轉動鏈誤差、機床主動回轉誤差、機床導軌導向誤差；刀具幾何誤差包括刀具安裝誤差、刀具裝夾部制造誤差和刀具切削部誤差，可以表述為：刀具的尺寸精度會對工件尺寸的精度產生直接影響，刀具的形狀精度會對工件形狀的精度產生直接影響，刀刃的形狀精度會對元件加工的精度產生直接影響，刀具的制造精度不會直接作用于工件的加工精度；在調整供工序的工作當中，加工的批量決定了每次加工的零件不可能完全相同，因調整而形成的為偶然性的誤差。

2、 刀具誤差

不管哪一種刀具在作業的時候，難以避免的會出現破損，這就會致使作業成果的大小與形態發生細微變化。準確抉擇刀具原料，有效地確定刀具具體參數與作業量，確切的保護與維護刀具，適時的運用冷凍液等，都可以在最可能的程度上降低刀具實際上的破損。如果覺得需要還應運用填補方法對刀具磨損的部位實施填補。

3、裝夾和夾具誤差

部件組裝在夾具上實施械器作業的時候，這個作業程序中導致作業準確程度受損的元素具體有：定位不準確、夾緊程度不準確、對刀不準確、夾具在械器上組裝和作業程序中的不準確。

4、工藝系統受力變形的影響分析

在工藝系統的加工過程當中，會受到重力、夾緊力、慣性力、傳動力、切削力等一些力，而在這些力的作用下，工藝系統也將隨之發生相應的形變。形變的產生破壞了工件同切削刃間已經調整好的正確位置關系，進而形成加工誤差。工藝系統剛度在影響加工精度方面可以歸結為以下形式：因受力點的位置改變而形成的工件形狀誤差；不均勻的毛坯材料硬度使切削力發生改變，進而引起工藝系統受力形變而發生加工誤差；工藝系統當中，某些環節因受其他作用力而發生形變所導致的加工誤差。

5、工藝系統受熱變形引起的誤差

機械加工中，在各種熱源的共同作用下，工藝系統容易產生一定的熱變形。工藝系統各部分的變形產生差異主要是由各個環節的材料和結構有所不同，工藝系統熱源分布的不均勻性所導致的。其中熱變形引起的加工誤差中精密加工占總加工誤差的十分之四到十分之七左右。

（1）機床熱變形對加工精度的影響

由于熱源的影響，機床各部分的溫度會有所變化，熱源分布的不均勻和機床機構的復雜性，機床的各部件發生不同程度的熱變形，機床原有的各部件之間的相互位置關系被破壞，加工精度受到影響。不同類型的機床由于熱源不同，對加[精度影響也不同。

（2）刀具熱變形對加工精度的影響

刀具的尺寸和熱熔量都較小，這使得切削加工過程中雖然摻人道具的熱量較小，故而對刀具來說，同樣會產生重要的影響，如刀具熱伸長，刀具熱變形等，導致加工精度受到影響。進行粗加工時加工精度受刀具熱變形的影響可以忽略不計，但對于某些高精度的零件，刀具的這種熱變形帶來的影響卻是巨大的，對加工表面造成形狀誤差。

二、提高機械加工精度的措施

1、減少原始誤差

這種方法是生產中應用較廣的一種基本方法。它是在查明產生加工誤差的主要因素之后，設法消除或減少這些因素。例如細長軸的車削，現在采用了大走刀反向車削法，基本消除了軸向切削力引起的彎曲變形。若輔之以彈簧頂尖，則可進一步消除熱變形引起的熱伸長的影響。

2、補償原始誤差

誤差補償法，是人為地造出一種新的誤差，去抵消原來工藝系統中的原始誤差。當原始誤差是負值時人為的誤差就取正值，反之，取負值，并盡量使兩者大小相等；或者利用一種原始誤差去抵消另一種原始誤差，也是盡量使兩者大小相等，方向相反，從而達到減少加工誤差，提高加工精度的目的。

3、均分原始誤差法

對配合精度要求很高的軸和孔，常采用研磨工藝。研具本身并不要求具有高精度，但它能在和工件作相對運動過程中對工件進行微量切削，高點逐漸被磨掉最終使工件達到很高的精度。這種表面間的摩擦和磨損的過程，就是誤差不斷減少的過程。這就是誤差均化法。它的實質就是利用有密切聯系的表面相互比較，相互檢查從對比中找出差異，然后進行相互修正或互為基準加工，使工件被加工表面的誤差不斷縮小和均。在生產中，許多精密基準件都是利用誤差均化法加工出來的。

4.、誤差轉移法

在加工的過程當中，采取一定的措施將加工誤差轉移到非敏感的方向，即加工表面切線方向，便可使得加工精度大大提升。在大型機床中，因橫梁較差，在重力作用下易發生變形和扭曲，進而形成加工誤差。為了消除這一誤差，可在機床的結構基礎上再添加一根用于承受重力的附加梁，以承受來自橫梁自身重力的作用，達到提高機械加工精度的目的。

5、就地加工法

機床零件裝到工作位置上再精加工，消除誤差影響。如牛頭刨、龍門刨工作臺面裝配在自身機床上進行“自刨自”精加工，以保證對滑枕、橫梁的平行度；平面磨床工作臺面在裝配后作“自磨自”精加工；在機床上修正卡盤平面的平直度，卡爪的同軸度。

6、加大科技投入力度

在針對影響加工精度的各種原因進行充分分析的基礎之上，加大科技投入和研發資金，針對各個環節所造成的誤差。通過研究創造新工藝、新手段、新方法等措施，來努力提高加工精度。

結語：

在機械加工的過程當中，會由于一些因素的影響，導致工件和刀具間位置發生偏移，直接導致生產出來的零件不理想。加工精度指的是實際的零件加工參數同理想參數的相符程度，因此，提高機械加工精度成為擺在機械加工企業面前的重要課題，直接決定著其未來的長足發展。

參考文獻：

[1]楊叔子.機械加工工藝師手冊[M].機械工業出版社.

[2]鄭修本.機械制造工藝學[M].北京：機械工業出版社，2012.

[3]吳玉華.金屬切削加工技術[M].北京：機械工業出版社，2013.