机械加工常见影响因素及提高加工精度的策略

　　1 概述。

　　机械产品寿命以及零件的工作性能的保证是以机械加工质量作为保障的。而加工精度以及工件的表面质量是衡量加工质量的主要指标。但是受到各类因素的影响，机械加工时工件同刀具之间的位置会发生变化，因此工件不能达到理想的标准，人们通过加工精度以及加工误差进行工件同刀具位置是否符合理想要求的标识。

　　2 加工精度获取方法。

　　（1）尺寸精度的获取方式主要有三种，若产品的批量相对较小可以用试切法进行获得；若大批量生产工件则可以用调整法进行获取；若刀具制造相对复杂则可以利用定尺寸刀具法进行获取；而补偿调整的精度测量则可以使用自动控制法。

　　（2）形状精度的获得方式主要有三种，即轨迹法、展成法以及成形刀具法。轨迹法是利用刀尖进行运动，从而获得实际工件表面形状。而展成法则是利用刀刃包络面获得工件形状。而成形刀具法则是利用了刀刃的形状。

　　（3）位置精度的获取方式需要借由夹具精度、机床精度以及夹装精度等予以保证。

　　3 影响精度的因素。

　　3.1 几何精度的影响。

　　3.1.1 加工原理的误差。

　　加工原理误差是指采用了近似的成形运动或近似的切削刃轮廓进行加工而产生的误差，如滚齿加工用的齿轮滚刀有两种误差：

　　（1）切削刃齿廓近似造形误差，由于制造上的困难，采用阿基米德基本蜗杆或法向直廓基本蜗杆代替渐开线基本蜗杆；（2）由于滚刀刀齿数有限，实际加工出的齿形是一条折线，和理论的光滑渐开线有差异。通过采用近似的成形运动或近似的切削刃轮廓，虽然会带来加工原理误差，但往往可简化机床或刀具的结构，提高生产效率，有时反而能得到较高的加工精度。因此，只要误差不超过规定的精度要求、在生产中仍能得到广泛的应用。

　　3.1.2 机床的误差。

　　此种误差是由于机床受到各类因素的影响而出现的误差，主要的误差种类可以总结为三种，即主轴回转误差、导轨导向误差以及传动链误差。

　　（1）主轴回转误差。主要是由于加工过程中回转轴线实际的位置同理想的位置没有重合，发生了一定的偏移，主轴回转偏移主要有纯角度摆动、径向跳动以及轴向窜动三种形式。而主轴发生回转误差主要受到轴承间隙、轴度和轴承间误差、轴承自身误差、主轴刚度改变、主轴热变形等因素的影响。但实际加工中，加工方式不同，则回转精度受到上述因素的影响不同。

　　（2）导轨导何误差。工件的相对位置由机床导轨确定，而导轨误差是影响加工运动基准的主要因素。被加工工件因此受到影响，而产生误差。一旦导轨发生扭曲，即前后导轨的水平面、垂直面直线度不同，就会发生导轨误差，切削过程中，工件表面会发生内弯曲或向前凸出。从而影响工件的加工精度。

　　（3）传动链误差。主要是机床两端始末传动链元件同工件之间出现相对运动误差造成，其误差衡量指标主要为元件转角误差进行衡量，其产生的原因主要有传动元件、装配和磨损。

　　3.1.3 刀具的几何误差。

　　刀具的几何误差主要有安装误差、制造误差等。对于定尺寸刀具的机械加工中，工件尺寸精度会直接受到刀具精度的影响。工件形状会受到刀具形状的影响。而刀刃形状在展成刀具加工中，会直接对工件加工精度产生影响。在一般刀具机械加工中，制造精度对工件加工精度无直接影响。

　　3.2 受力变形的影响。

　　在机械加工过程中，产生的力主要有：夹紧力、中立、传动力以及切削力和惯力等。受到上述力的作用，加工系统便会产生不同的变形。而变形的出现会改变工件同切削刃之间已经确定的位置关系，加工误差便会出现。而工艺加工精度受到系统刚度的影响会产生以下几种形式的误差：工件形状受到受力点位置变化而出现的误差；切削力由于毛坯材料的硬度不均而出现变化，使得系统受力不均，产生受力变形，因而出现加工误差；误差复映；在其它作用力的影响下，某些加工环节会出现手动变形，因而出现误差。

　　3.3 热变形的影响。

　　在机械加工中，各类热源都会影响加工精度，使得工件产生诸多形变，因而出现加工误差。在机械加工中，加工精度受到热变形的影响主要有以下几种。（1）机床热变形。这种加工误差是由机床受到热源影响使得机床各部分温升不均，而机床结构又相对较为复杂，受到分布不均的热源影响，各个部件发生热变形，且程度各异，使得机床几何精度被破坏，机床加工精度因此而降低。（2）工件热变形。

　　切削热是令工件发生热变形的主要热源，其次则是外部热源。在机械加工过程中，加工的方法不同，工件的结构、尺寸以及材料不同，则工件的热变形也不相同。（3）刀具热变形。切削热是刀具热变形的主要原因，切削过程中，虽然切削作用下传递给刀具的热量很少，但刀具体积相对较小，而热容量也相对较小，热量容易集中在刀刃，因而刀具切削部分很容易在切削过程中发生热变形。

　　4 提高加工精度方法。

　　（1）直接法。在生产中较为常用的方式是直接减少误差法。这种方式的应用需要对误差产生原因予以明确，从而直接消除造成误差的原因，或者对误差进行降低。例如，在车削细长轴过程中，工件受力受热而出现弯曲变形，那么可以利用大进给反向切削、弹簧后顶尖的方式，对热伸长危害予以消除。（2）误差补偿法。该种方式是通过一种误差去抵消另一种误差，通过人为的制造误差，从而令原有加工中的误差消除，这种方式有益于误差的降低以及加工精度的提高。（3）转移误差。该种方式是通过对误差进行转移，使之不会对加工精度造成影响。主要是对受力变形、几何误差以及热变形等进行转移。例如，对具有分度或转位的多工位加工工序或采用转位刀架加工的工序，其分度、转位误差将直接影响零件有关表面的加工精度。若将刀具垂直安装，可将转塔刀架转位时的重复定位误差转移到零件内孔加工表面的误差非敏感方向，可减少加工误差的产生，提高加工精度。（4）均分原始误差法。提高毛坯精度或上道工序的加工精度，往往是不经济的。这时，可把毛坯（或上道工序的工件）按尺寸误差大小分为 n 组，每组毛坯的误差就缩小为原来的 1/n,然后按各组的平均尺寸分别调整刀具与工件的相对位置或调整定位元件、就可大大缩小整批工件的尺寸分散范围。在生产中会遇到这种情况：本工序的加工精度稳定，工序能力也足够，但毛坯或上道工序加工的半成品精度太低，引起定位误差或复映误差过大，因而不能保证加工精度。（5）就地加工法。机床零件装到工作位置上再精加工，消除误差影响。如牛头刨、龙门刨工作台面装配在自身机床上进行精加工，以保证对滑枕、横梁的平行度；平面磨床工作台面在装配后作精加工；在机床上修正卡盘平面的平直度，卡爪的同轴度。

　　5 结束语。

　　误差是机械加工中无法避免的问题，在机械加工中应当尽可能的避免误差，以保证加工工件的质量。在加工过程中，只有依照实际情况，分析误差产生的具体原因，有针对性的采取措施，减少误差，以此提高机械加工质量，确保工件精度，使得工件误差符合零件加工误差范围，保证机械加工质量。

　　参考文献。

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