机械加工精度的影响因素和提高措施探析
[摘 要]在机械加工过程中，误差的存在虽是必然的，但是可以将误差控制在允许的范围内。本文从机械加工精度概述入手，在分析机械加工精度影响因素的基础上，对机械加工精度提高措施进行了相应的分析，以减少加工误差，提高加工精度。
[关键词]机械加工，加工精度，影响因素，提高措施
中图分类号：TH161 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）11-0295-01
在机械加工中，由于受到各种因素的影响，刀具和工件间的正确位置容易发生偏移，因而加工出来的零件难以与标准要求完全符合，两者符合程度主要通过加工精度和加工误差来表示。加工精度主要是指零件生产加工后的几何参数与标准零件几何参数的符合程度。加工误差主要指零件生产加工后的实际几何参数与标准几何参数的偏离程度。加工误差的大小决定了加工精度的高低，加工误差越小，加工精度越高，反之则越低。
一、机械加工精度概述
机械加工精度是指零件生产加工后的几何参数，如尺寸，几何形状以及相互位置等与标准零件几何参数的符合程度。他们之间存在的偏离程度就是加工误差，加工误差的大小决定了加工精度的高低。加工精度的内容主要涉及到以下几个方面：第一，尺寸精度，检测加工表面与标准件尺寸产生的误差值。第二，几何形状精度，检测加工表面的宏观几何形状与标准件尺寸产生的误差值，比如：圆度，圆柱度，平面度，直线度等。第三，相互位置精度，检测加工表面与标准件的相互位置误差值，比如：平行度，垂直度，同轴度，位置度等等。在机械加工中，误差的存在是必然的，但是可以将误差控制在允许的范围内。因此，我们需要通过对误差产生的情况进行分析，严格掌握误差变化的基本规律，采用科学有效的方法，减少加工误差，提高加工精度。但是由于加工过程中影响加工精度的因素众多，因此，需要根据当时的环境，条件，实时调整，精心操作，细心调节，选取最恰当的切削参数进行加工，才能使得加工精度最大化。
二、机械加工精度的影响因素分析
（1）加工原理的误差
加工原理误差是指在加工中采用了近似成形运动或者近似切削轮廓进行加工而造成的误差。比如：滚齿加工用的齿轮滚刀就会产生两种误差，一是近似切削刃齿廓造成的误差，由于制作工艺上的困难，通常采用阿基米德基本蜗杆或者直廓基本蜗杆代替渐开线基本蜗杆。二是由于滚刀刀齿数量有限，在实际加工中的齿形是一条折线，和理论的光滑渐开线存在必然差异。虽然在加工中采用了近似成形运动或者近似切削刃轮廓进行加工也会产生必然的加工原理误差，但是却可以简化机床或者刀具的结构，大大的提高生产效率，因此，只要严格控制误差在规定精度要求范围内即可。
（2）机床误差
机床误差主要包括主轴回转误差，机床导轨误差和机床传动链误差。主轴回转误差主要是实际回转轴线和理想回转轴线产生偏移，主要有包括：纯径向跳动，纯角度摆动，轴向窜动三种基本形式。产生主轴回转误差的主要影响因素包括轴承本身的误差，轴承间隙，轴承间同轴度的误差，以及各段轴颈、轴孔的同轴度误差和主轴系统的刚度和热变形等。机床导轨误差是指由于导轨产生的误差，导轨是确定主要部件相对位置和运动的基准，比如在车削时导轨如果在水平面内产生弯曲，向前凸出，机械加工时就会产生鼓形误差，如果向后凸出，机械加工时就会产生鞍形误差。因此主要从导轨的水平面直线度，垂直面直线度，前后导轨平行度等方面提高导轨的精确度。机床传动链是切削过程中，由于结构组成复杂，容易产生误差，其传动机构主要包括蜗杆、蜗轮、螺母、齿轮、丝杆等传动元件构成。因此在加工、装配、和使用的过程中容易对这些基础元件造成磨损，产生误差。
（3）刀具与夹具产生的误差
刀具的制造误差对加工精度并没有直接的影响，只是在使用过程中，由于定尺寸刀具的尺寸误差会对加工零件的尺寸精度产生误差，而成形刀具产生的误差，则会对加工面的形状精度产生误差，刀具的磨损也会造成刀具相对加工表面的位置产生尺寸误差。夹具用于确定刀具和机床的相对位置，因此夹具的制造误差对工件的加工精度具有极大的影响。夹具的制造误差，定位误差，夹具的安装误差，分度误差以及夹具的磨损都会影响机械加工的精度。
三、提高机械加工精度的主要措施
（1）减少原始误差
对生产过程中产生加工误差的各项原始误差进行数据收集和分析，根据因不同的情况引起的原始误差采用不同的解决措施，从而提高零件加工的精度。比如提高使用机床的几何精度，提高夹具，量具以及机床工具本身的精度，控制工艺系统受力，受热变形等情况对零件加工成形表面的误差影响，控制刀具磨损，减少成形刀具形状误差和刀具的安装误差等都是有效减少原始误差的措施。
（2）分化或均化原始误差
分化原始误差主要根据误差的反映规律，在测量毛坯或上道工序的工件尺寸后将其按照大小顺序分成n组， 并将每组工件的尺寸范围缩减到原来的1/n。然后根据各组误差范围对刀具相对工件的准确位置进行调整，使各组工件的尺寸分散范围与其中心保持一致。在日常生产中，大部分精密基准件都是通过误差均化法加工而成。均化原始误差，就是通过精加工将加工表面原有的误差不断缩小和平均化，其原理是通过对密切联系的工件进行比较和检查，从中寻找出它们之间的差异，然后再进行相互修正加工。对于一些加工精度要求高的零件表面，可在不断试切、加工过程中，采用均化原始误差，这样有利于减小误差对加工精度的影响。
（3）实时补偿控制
补偿控制技术在传动精度要求较高的机床中得到广泛运用，其补偿控制装置通常由校正尺和接收附加运动的螺母组成。实时补偿控制主要通过高精度测量装置在加工过程中定时将误差数据采集出来，并以误差的方向和大小作为补偿控制装置控制刀架走一个微量位移的主要依据。实时补偿控制装置较为复杂，其补偿精度主要取决于校正尺的制作精度。实时补偿控制采集到的误差数据主要是当前状态下的实际误差数据，尽管补偿装置的机枕惯性会滞后补偿的位置，但具有较高的补偿精度。在数控机床上通常会采用软件补偿进行，通过将事先测量好的误差数据放在数据表中，当数控系统成每一次的精差补后，会直接按照坐标位置将误差补偿值从数据表中查找出来，以控制坐标轴附加的运动，这种补偿方式不仅操作简单，而且可以随时调整误差数据。
（4）转移原始误差
转移原始误差主要是将原始误差从误差敏感方向至误差非敏感方向转移。由于各种原始误差反映到零件加工误差上的程度与其是否在误差敏感方向上有着密不可分的联系，因而在加工过程中将原始误差转移到加工误差的非敏感方向，机械加工精度将会得到很大地提高，从而使工件的质量得到保证。
总之，在机械加工过程中误差是难以避免的，工作人员只有深入分析误差产生的原因，掌握误差变化的基本规律，不断提高机械加工工艺技术，采取科学合理的预防措施，才能将加工误差降到最低，进而提高机械加工精度，确保机械产品的加工质量和工作性能。
参考文献
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