浅析机械加工精度的影响因素及提高措施
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作者: 姚嘉鑫
摘要：工件从加工到最后合格投入使用，需要经过很多步骤，在这个过程中有很多因素影响机械加工工件的质量，机械加工前的首先考量因素就是尽量避免或减少各种因素对加工精度的影响。本文针对机械加工过程中积累的经验，对影响机械加工的精度的主要因素进行分析，提出一些尽量避免机械加工误差的具体措施。为进一步提高机械加工精度创造条件。
关键词：机械加工；加工精度；避免误差
中图分类号：TQ320.67+1 文献标识码：A
1引言
机械产品是由各种不同的零件组合而成的，每个零件都对机械产品整体性能的发挥起着重要的作用。零件质量的好坏是保证产品性能、使用寿命的关键，所以提高机械零件的加工质量是保障机械产品质量的关键。衡量机械加工质量的指标有两方面即加工精度与表面质量,在机械加工过程中,由于各种因素的影响,使刀具和工件间的正确位置发生偏移,因而加工出来的零件不可能与理想的要求完全符合,两者的符合程度可用机械加工精度和加工误差来表示。
加工精度是指零件加工后的实际几何参数 (尺寸、形状和位置)与理想几何参数的符合程度。
加工误差是指零件加工后的实际几何参数(尺寸、形状和位置)与理想几何参数的偏离程度。加工精度越高,则加工误差越小,反之越大。加工精度的高低以国家有关公差标准来表示。
２随着国民经济实力和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，产生加工误差的主要因素有：
2.1 加工原理误差
近似的加工方法在加工过程中被广泛的采用，加工误差也由近似的加工运动或近似的刀具轮廓而产生。
2.1.1 采用近似的加工运动造成的误差
工件和刀具在运动之间为了达到对工件表面理想的要求往往建立了某种必然的联系。这种联系的建立从理论上讲应该是完全准确的运动联系。但这种准确的联系却似乎往往起不到理想的提升加工精度的效果，在这种准确的联系下，容易造成加工原理误差，机床和夹具面的更加复杂，制造变得更加困难。
2.1.2 采用近似的刀具轮廓造成的误差
要使刀具刃口做得完全符合理论曲线的轮廓，用成形刀具加工复杂的曲面时，往往非常困难，一般多会采用圆弧、直线等简单近似的线型代替理论曲线。如用滚刀滚切渐开线齿轮时，为了滚刀的制造方便，多用阿基米德基本蜗杆或法向直廓基本蜗杆来代替渐开线基本蜗杆，从而产生了加工原理误差。
2.2 机床几何误差及磨损其对加工精度的影响
机床是加工中刀具对工件进行加工运动的活动场所，工件的成型运动得益于机床的运行，这使得，机床的精度高低直接影响加工工件精度的高低。在机床制造误差中对工件加工精度影响较大的，主要有主轴回转误差、导轨误差和传动链误差三种。
2.2.1 主轴回转误差
工件的形状和位置精度主要受到主轴的回转误差直接影响，可分解为径向跳动、轴向跳动和角度摆动。在对不同表面加工的时候，由于存在误差敏感方向，加工误差也随主轴的径向跳动而有所不同。例如，通过车床对外圆或内孔加工过程中，主轴的径向跳动将引起工件的圆度误差，但对于端面加工却未有直接的影响。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。主轴的角度摆动与主轴的径向跳动对加工误差的影响较为相似。主要区别在于主轴的角度摆动除对工件加工表面的圆度可能造成误差外，对工件加工表面的圆柱度也可能造成误差。
2.2.2 导轨误差
机床的导向和承载作用均由导轨来承担，确定机床主要部件相对位置的基准和运动的基准也由导轨来完成。形状精度受导轨各项误差的直接影响较为明显。在被加工工件表面的法线方向上，导轨在水平面内的直线误差将被直接反应出来，对加工精度的影响最大。导轨在垂直平面内的直线度误差虽然对加工精度产生影响，但影响很小，可忽略不计。前后导轨的平行度误差致使工作台在运动过程中产生摆动，刀尖的运动形成一条空间曲线，它使得工件形状发生变化。
2.2．3 传动链误差
传动链是切削过程中，工件表面的成形运动的主要实现场所，传动机构主要由蜗杆、蜗轮、螺母、齿轮、丝杆等传动元件等基础部分构成。在加工、装配、和使用的过程中容易对这些基础元件造成磨碎，从而产生误差，这边是引起传动链误差的基础。传动误差因传动机构越多，传动路线越长而越大，机床传动链误差是影响表面加工精度的主要原因之一。
2.3 工艺系统受热变形引起的误差
机械加工中，在各种热源的共同作用下，工艺系统容易产生一定的热变形。工艺系统各部分的变形产生差异主要是由各个环节的材料和结构有所不同，工艺系统热源分布的不均匀性所导致的。其中热变形引起的加工误差中精密加工占总加工误差的十分之四到十分之七左右。
2.3.1 机床热变形对加工精度的影响
由于热源的影响，机床各部分的温度会有所变化，热源分布的不均匀和机床机构的复杂性，机床的各部件发生不同程度的热变形，机床原有的各部件之间的相互位置关系被破坏，加工精度受到影响。不同类型的机床由于热源不同，对加工精度影响也不同。
2.3.2 刀具热变形对加工精度的影响
刀具的尺寸和热熔量都较小，这使得切削加工过程中虽然掺入道具的热量较小，故而对刀具来说，同样会产生重要的影响，如刀具热伸长，刀具热变形等，导致加工精度受到影响。进行粗加工时加工精度受刀具热变形的影响可以忽略不计，但对于某些高精度的零件，刀具的这种热变形带来的影响却是巨大的，对加工表面造成形状误差。
3 提高机械加工精度的措施
3.1 加大科技投入力度
在针对影响加工精度的各种原因进行充分分析的基础之上，加大科技投入和研发资金，针对各个环节所造成的误差，通过研究创造新工艺、新手段、新方法等措施，来努力提高加工精度。
3.2 减少原始误差
努力提高机床的几何精度和量具、夹具的精度，进一步降低工艺的系统受力、磨损变形、以及内应力等方面，所造成的原始误差。要具体问题具体分析，针对导致加工各项误差的原因不同进行分析，有针对性的采取各种不同的具体措施解决主要的原始误差，提高机械加工的精度。对于精密零件的加工应尽可能提高所使用精密机床的几何精度、刚度和控制加工热变形；对具有成形表面的零件加工，则主要是如何减少成形刀具形状误差和刀具的安装误差。
3.3 误差预防
是指减少误差源或改变误差源至加工误差之间的数量转变关系。常用的方法有：直接减少原始误差法、误差转移法、采用先进工艺和设备法、误差分组法、就地加工法和误差平均法等。实践与分析表明，精度要求高于某一程度后，利用误差预防技术来提高加工精度所花费的成本将成指数增长。
4总结
现代化机械加工的生产工艺，要有生产出高质量的的机械零部件，努力提高机械加工精度，尽量避免加工误差，保障机械加工工件产量和质量。现在我国机械加工生产领域还存在很多问题，我们必须地在工作实践中通过不断的努力发现问题解决问题，把我国机械加工精度提升到一个新的高度。
参考文献
[1]郑修本.机械制造工艺学[M].北京:机械工业出版社,2004.
[2]李华.机械制造技术[M].北京:高等教育出版社,2000.
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