谈机械加工的误差因素及提高加工精度的方法

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　　摘要:影响机加工工件质量的因素很多，机床精度和产品结构工艺是两个重要影响因素，着重分析了在修配车间加工过程中，因机床精度引起的常见加工缺陷及消除方法，并详细阐述了提高加工工艺的方法。
　　关键词: 机械加工误差因素 提高精度
　　Abstract: the effect factors on the quality of the workpiece machining many, machine precision and product structure technology are two important factors, the article analyses the repair match means in processing workshop in, because the machine precision of the common defects caused processing and eliminate method, and detailed how to improve the processing technology of the method.
　　Keywords: mechanical processing error factor improve precision
　　
　　
　　中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：
　　随着科学技术水平的提高,社会要求提高产品的质量。而加工精度是衡量零件加工质量的重要指标,所以保证零件的加工精度很重要。这就要求我们来了解影响机械加工精度的因素,从而提高加工精度。在加工过程中工艺系统会产生各种误差,这些误差与工艺系统本身的结构状态和切削过程有关。
　　一、机床几何误差因素
　　加工中刀具相对于工件的成形运动一般都是通过机床完成的,因此工件的加工精度在很大程度上取决于机床的精度。机床制造误差对工件加工精度影响较大的有:主轴回转误差、导轨误差和传动链误差。
　　1.主轴回转误差。主轴的回转误差直接影响被加工工件的形状和位置精度,可分解为径向跳动、轴向跳动和角度摆动。由于存在误差敏感方向,加工不同表面时,主轴的径向跳动所引起的加工误差也不同。例如,在车床上加工外圆或内孔时,主轴的径向跳动将引起工件的圆度误差,但对于端面加工没有直接影响。车端面时,主轴的轴向跳动将造成工件端面的平面度误差,以及端面相对于内、外圆的垂直度误差；车螺纹时,会造成螺距误差。主轴的轴向跳动对加工外圆或内孔的影响不大。主轴的角度摆动对加工误差的影响与主轴径向跳动对加工误差的影响相似,主要区别在于主轴的角度摆动不仅影响工件加工表面的圆度误差,而且影响工件加工表面的圆柱度误差。
　　2.导轨误差。导轨在机床中起导向和承载作用,它既是确定机床主要部件相对位置的基准,也是运动的基准。它的各项误差直接对形状精度产生影响。导轨在水平面内的直线度误差将直接反映在被加工工件表面的法线方向(误差敏感方向)上,对加工精度的影响最大。导轨在垂直平面内的直线度误差对加工精度影响很小,一般可忽略不计。前后导轨的平行度误差会使工作台在运动过程中产生摆动,刀尖的运动轨迹为一条空间曲线,使工件产生形状误差。
　　3.传动链误差。切削过程中,工件表面的成形运动,是通过一系列的传动机构来实现的。传动机构的传动元件有齿轮、丝杆、螺母、蜗轮及蜗杆等。这些传动元件由于其加工、装配和使用过程中磨损而产生误差,这些误差就构成了传动链的传动误差。传动机构越多,传动路线越长,则传动误差越大。机床传动链误差是影响表面加工精度的主要原因之一。
　　4.刀具、夹具的制造误差及磨损。刀具误差对加工精度的影响随刀具的种类不同而不同。一般刀具(如车刀、镗刀及铣刀等)的制造误差,对加工精度没有直接的影响；定尺寸刀具(如钻头、铰刀、拉刀及槽铣刀等)的尺寸误差,直接影响被加工零件的尺寸精度；成形刀具(成形刀、成形铣刀以及齿轮滚刀等)的误差,主要影响被加工面的形状精度。而刀具的磨损会直接影响刀具相对被加工表面的位置,造成被加工零件的尺寸误差,夹具的作用是使工件相对于刀具和机床具有正确的位置,因此夹具的制造误差对工件的加工精度(特别是位置精度)有很大影响。夹具的制造误差由定位误差、夹紧误差、夹具的安装误差、导引误差、分度误差以及夹具的磨损组成。夹具的磨损会引起工件的定位误差。
　　5.工艺系统受力变形产生的误差。一是工件刚度。工艺系统中如果工件刚度相对于机床、刀具、夹具来说比较低，在切削力的作用下，工件由于刚度不足而引起的变形对加工精度的影响就比较大。二是刀具刚度。外圆车刀在加工表面法线（y）方向上的刚度很大，其变形可以忽略不计。镗直径较小的内孔，刀杆刚度很差，刀杆受力变形对孔加工精度就有很大影响。三是机床部件刚度。机床部件由许多零件组成，机床部件刚度迄今尚无合适的简易计算方法，目前主要还是用实验方法来测定机床部件刚度。变形与载荷不成线性关系，加载曲线和卸载曲线不重合，卸载曲线滞后于加载曲线。两曲线线间所包容的面积就是载加载和卸载循环中所损耗的能量，它消耗于摩擦力所做的功和接触变形功；第一次卸载后，变形恢复不到第一次加载的起点，这说明有残余变形存在，经多次加载卸载后，加载曲线起点才和卸载曲线终点重合，残余变形才逐渐减小到零。
　　6.工艺系统受热变形引起的误差。工艺系统热变形对加工精度的影响比较大，特别是在精密加工和大件加工中，由热变形所引起的加工误差有时可占工件总误差的50%。机床、刀具和工件受到各种热源的作用，温度会逐渐升高，同时它们也通过各种传热方式向周围的物质和空间散发热量。
　　二、提高加工精度的方法
　　 保证和提高加工精度的方法，大致可概括为以下几种：减小原始误差法、补偿原始误差法、转移原始误差法、均分原始误差法、均化原始误差法等。
　　1.减少原始误差。这种方法是生产中应用较广的一种基本方法。它是在查明产生加工误差的主要因素之后，设法消除或减少这些因素。例如细长轴的车削，现在采用了大走刀反向车削法，基本消除了轴向切削力引起的弯曲变形。若辅之以弹簧顶尖，则可进一步消除热变形引起的热伸长的影响。
　　2.补偿原始误差。误差补偿法，是人为地造出一种新的误差，去抵消原来工艺系统中的原始误差。当原始误差是负值时人为的误差就取正值，反之，取负值，并尽量使两者大小相等；或者利用一种原始误差去抵消另一种原始误差，也是尽量使两者大小相等，方向相反，从而达到减少加工误差，提高加工精度的目的。
　　3.转移原始误差。误差转移法实质上是转移工艺系统的几何误差、受力变形和热变形等。误差转移法的实例很多。如当机床精度达不到零件加工要求时，常常不是一味提高机床精度，而是从工艺上或夹具上想办法，创造条件，使机床的几何误差转移到不影响加工精度的方面去。如磨削主轴锥孔保证其和轴颈的同轴度，不是靠机床主轴的回转精度来保证，而是靠夹具保证。当机床主轴与工件之间用浮动联接以后，机床主轴的原始误差就被转移掉了。
　　4.均分原始误差。在加工中，由于毛坯或上道工序误差（以下统称“原始误差”）的存在，往往造成本工序的加工误差，或者由于工件材料性能改变，或者上道工序的工艺改变，引起原始误差发生较大的变化，这种原始误差的变化，对本工序的影响主要有两种情况：误差复映，引起本工序误差；定位误差扩大，引起本工序误差。
　　解决这个问题，最好是采用分组调整均分误差的办法。这种办法的实质就是把原始误差按其大小均分为n组，每组毛坯误差范围就缩小为原来的1/n，然后按各组分别调整加工。
　　5.均化原始误差。对配合精度要求很高的轴和孔，常采用研磨工艺。研具本身并不要求具有高精度，但它能在和工件作相对运动过程中对工件进行微量切削，高点逐渐被磨掉最终使工件达到很高的精度。这种表面间的摩擦和磨损的过程，就是误差不断减少的过程。这就是误差均化法。它的实质就是利用有密切联系的表面相互比较，相互检查从对比中找出差异，然后进行相互修正或互为基准加工，使工件被加工表面的误差不断缩小和均。在生产中，许多精密基准件都是利用误差均化法加工出来的。
　　在机械加工中，误差是不可避免的，只有对误差产生的原因进行详细的分析，才能采取相应的预防措施减少加工误差，提高机械加工精度。
　　
　　

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