影響機械加工精度的因素與優化方法綜述

摘要：在機械加工中，機床、刀具以及工件之間構成了一個完整的工藝系統，零件的加工精度問題勢必也就牽涉到整個工藝系統。因此，也可以說影響機械加工精確度的因素復雜且多變。而研究加工精確的實質，則是為了將加工誤差控制在可接受的范圍之內，并最大限度的降低誤差，提高加工精度。所以，文本筆者結合個人實踐工作經驗，從影響機械加工精確度的主要因素入手，對提高機械加工精確度提出幾點具體建議，以供參考。

關鍵詞：機械加工；精確度；誤差

機械加工精度是指零件加工后的實際幾何參數與理想幾何參數相符合的程度。任何加工方法所得到的實際參數都不會絕對準確，從零件的功能看，只要加工誤差在零件圖要求的公差范圍內，就認為達到了加工精度。

一、影響機械加工精確度的主要因素

（一） 機床引發的幾何誤差

在機械加工中，工件的成形運動一般都是通過機床完成的。因此，機床的精確度在很大程度上影響著工件加工的精確度。而通過大量的實踐證明，影響工件加工精度的機床誤差主要表現在以下三個方面：第一，主軸回轉誤差；第二，導軌誤差；第三，傳動鏈誤差。尤其是主軸回轉誤差對加工工件的精確度影響較大，且存在誤差敏感方向問題，所以，由主軸的徑向跳動所引起的加工誤差也盡不同，需針對實際情況實際分析。例如，在車床上加工外圓或內孔時，主軸的徑向跳動將引起工件的圓度誤差，但對于端面加工沒有直接影響。

（二）刀具、夾具引發的誤差

在機械加工過程中刀具和夾具的制造誤差直接影響到工件的精確度。尤其是刀具誤差，由于其影響因素的不確定性，因此，其對加工件的精度度影響隨著刀具種類的不同，也不盡相同。例如：一般的刀具制造誤差，對加工件的精確度不存在直接的影響。定尺刀具的尺寸誤差，則直接影響到工件的尺寸精度。而成形刀具誤差，則直接影響到工件的工面形狀精確度。同時刀具在生產中所產生的磨損，也會直接影響刀具與工件之間的表面相對位置，造成加工零件的尺寸誤差。

夾具制造誤差也是影響工件精確度的重要因素之一。因為在實際機械加工中，夾具擔任著確保刀具與機床能夠處于正確位置的重要作用。所以，一旦夾具在定位、安裝、分度上產生誤差勢必連帶引發工件與刀具、工件與機床之間的定位誤差，降低加工件的精確度。

（三）熱變形引發的誤差

在機械加工的實際過程中，由于整個加工工藝系統均處于各種熱源的作用之下，不可避免的會產生一定的熱變形。而恰恰是由于熱源主體的不同，因此，所產生的熱源作用力也不同，其對加工件的精度影響自然也不盡相同。例如：由于加工件的材料、結構不同，以至于所產生的熱源分布不同，其對加工件各個部分所產生的變形差異勢必也不相同，致使刀具與工件之間的準確位置及運動關系遭到破壞，從而產生加工誤差；又如在機械加工中由于摩擦、切割等作業，致使機床始終處于熱源的作用之下，而由于機床機構的復雜性與熱源分布的布均勻性，致使機床各個部分的零件所發生的熱變形程度不同，嚴重破壞了機床各個部件之間相互對已位置，從而影響到機械加工的精確度。此外值得注意的是，在機械加工中，刀具的熱變形對加工件的精確度影響，在粗加工中是可以忽略不計的。

二、提高機械加工精確度的優化方法

針對影響機械加工精度因素的分析，在技術上提出提高機械加工精確度的優化方法。

（一）減少原始誤差：提高零件加工所使用機床的幾何精度，提高夾具、量具及工具本身精度，控制工藝系統受力、受熱變形、刀具磨損及內應力引起的變形和測量誤差等均屬于直接減少原始誤差。為了提高機械加工精度，需對產生加工誤差的各項原始誤差進行分析，根據不同情況對造成加工誤差的主要原始誤差采取不同的措施解決。對于精密零件的加工應盡可能提高所使用精密機床的幾何精度、剛度和控制加工熱變形；對具有成形表面的零件加工，則主要是如何減少成形刀具形狀誤差和刀具的安裝誤差。

（二）分化或均化原始誤差：為了提高一批零件的加工精度，可采取分化某些原始誤差的方法。對加工精度要求高的零件表面，還可以采取在不斷試切加工過程中，逐步均化原始誤差的方法。

1、分化原始誤差法：根據誤差反映規律，將毛坯或上道工序的工件尺寸經測量按大小分為n 組，每組工件的尺寸范圍就縮減為原來的1Pn。然后按各組的誤差范圍分別調整刀具相對工件的準確位置，使各組工件的尺寸分散范圍中心基本一致，以使整批工件的尺寸分散范圍大大縮小。

2、均化原始誤差：均化原始誤差的過程，就是通過加工過程使被加工表面原有誤差不斷縮小和平均化的過程。均化的原理就是通過有密切聯系的工件或工具表面的相互比較和檢查，從中找出它們之間的差異，然后再進行相互修正加工或基準加工。

（三）轉移原始誤差，這種方法的實質就是將原始誤差從誤差敏感方向轉移到誤差非敏感方向上去。

1、轉移原始誤差至非敏感方向。各種原始誤差反映到零件加工誤差上的程度與其是否在誤差敏感方向上有直接關系。若在加工過程中設法使其轉移到加工誤差的非敏感方向（即加工表面的切線方向） ，則可大大提高加工精度。

2、轉移原始誤差至其他對加工精度無影響的方面。在大型龍門式機床中，由于橫梁較長，故在其上的主軸箱等部件重力的作用下產生彎曲和扭曲變形。使用這類機床時，橫梁變形即為產生加工誤差的主要原始誤差之一。為了消除這項原始誤差的影響，可在機床結構上再增添一根主要承受主軸箱部件重力的附加梁。

（四）誤差補償法，對工藝系統的一些原始誤差，若無適當措施使其減少時，則可采取誤差補償的方法以控制其對零件加工誤差的影響。

1、誤差補償法：這種方法就是人為地造出一種新的原始誤差，去補償或抵消原來工藝系統中固有的原始誤差，從而達到減少加工誤差，提高加工精度的目的。

2、誤差抵消法：利用原有的一種原始誤差去部分或全部地抵消原有原始誤差或另一種原始誤差。

文章對影響機械加工精度的因素及提高途徑進行一些探討，使我們更加清楚的認識到，在機械加工工藝中，影響加工精度的因素復雜而有多變。不僅僅與零件的尺寸與幾何圖形有關，更與工件與道具在切割過程中的位置有著密切的關系。所以說在加工過程中，機械加工精度牽涉到整個工藝系統的精確度。因此，在機械加工過程中，為了加工出更加符合設計要求的零件。我們在充分了解影響機械加工精確度重要因素的基礎上，更應該在機械加工中，不斷總結、分析產生誤差的因素及原因，將機械加工誤差控制在可接受的范圍之內，從而提高實際幾何參數與理想幾何參數的相符程度，在提高機械加工精確度的同時，保證零件的加工質量。

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