影響機械加工精度的因素及提高措施探析

高偉

山西汾西重工有限責任公司 山西太原 030027

1 概述

近幾年來，隨著我國技術改造的深入和先進技術的引進，一些精密機床的加工精度已接近國外先進水平。但從總體上看，我國制造生產水平仍然比較落后。目前我國機械加工的精度普遍約比國外低1-2級。在機械加工實際生產過程中，影響加工精度的因素是復雜的。零件的尺寸、幾何狀和表面間相對位置的形成，取決于工件和刀具在切削過程中相互位置關系，而工件和刀具是安裝在夾具和機床上，并受其約束。在加工時，機床、刀具和工件便構成完整系統，加工精度問題也就牽涉到整個工藝系統的精度問題。

2 影響機械加工精度的因素

2.1 機床的幾何誤差分析

第一點，主軸回轉出現誤差，機床的主軸是進行刀具、裝夾工件的部位，其可以將動力傳送給刀具及工件，如果主軸回轉存在誤差的情況，則會導致工件加工出現相應的誤差；第二點，導軌出現誤差，導軌可以對機床運動平穩進行保障，如果導軌出現磨損的情況會產生一定的誤差，并且導軌的質量不符合標準也會產生相應誤差。

2.2 工件定位中的誤差分析

第一點，基準重合度出現的誤差，將位置以及表面尺寸注明在零部件設計圖上，相關人員根據設計圖進行生產。工件在加工時，通過多種幾何要素才能確定制造中的定位標準，如果沒有采用科學、規范的定位標準，那就會與原來的設計不符，進而出現基準誤差；第二點，定位副制造不科學造成的誤差。一些不準確的因素存在于夾具上的定位元件，這就可以允許其在相應的范圍內變動。

2.3 受到熱變形的影響

在機械零件加工過程中會出現摩擦發熱現象，受到熱力的影響，加工系統也會逐漸發熱，機械零件在發生變形以后會影響機械設備零件以及刀具，從而逐漸降低機械零件的加工精度，受變形主要來源于內部熱源以及外部熱源，內部熱源會在加工設備與刀具工作過程中摩擦產生的熱量，但外部熱源是由于受到太陽與輻射產生的熱量。受到熱量的影響，機械零件會出現變形情況，這對機械加工工作也有著不利影影響，影響機械加工精度的因素眾多，需要機械加工企業高度重視。機械加工精度的影響因素詳見表1。

表1

由表1能夠看出影響機械加工的主要因素為人為因素，占比為45%，其中設備因素占比為26%，加工過程影響占比為29%。

3 提高措施

3.1 保證設備質量，避免原始誤差出現

為了提升機械加工精度與質量需要保證設備質量，避免原始誤差出現，在機械加工過程中使用的機床工具與夾具都需要符合標準，防止測量出現問題，避免受熱變形與受力變形等問題，加強對設備的管理，需要機械加工人員高度重視，一旦發現機械加工過程中出現誤差一定要及時提出并解決，依據機械加工真實情況降低誤差。在加工細長軸時可以通過反向車削法改正削力點，在切削刀上安裝彈簧可以避免溫度升高，保證機械加工的精度與質量，在加工精密零件時還要提升機床的精度，避免機械變形與發熱。提升機械加工精度的方法詳見表1。

由表1可以看出通過消除原始誤差與轉移原始誤差、均分原始誤差能夠提升機械加工精度，其中均分原始誤差重要性占比為40%，轉移原始誤差占比為25%，消除原始誤差占比為35%。

3.2 處理好誤差補償問題

人為誤差和系統原始誤差是兩種主要的誤差，誤差補償主要是利用人為可控的人為誤差對系統原始誤差進行補救的措施和技術手段，誤差補償問題主要是針對具有比較固定的誤差數值，如尺寸相同的人為和系統誤差，或利用兩種誤差中性質相同、方向互補這兩個性質的誤差進行補救，從而有效的提高零件的加工精度。但具有固定數值的誤差參數在實踐加工操作的過程中是較少存在的，針對情況多樣的誤差可以通過在線監測和偶件自動配磨這兩種方式，提升加工零件的精度，降低誤差。

3.3 增加科技投入，進行零件數據管理

通過加大科學技術創新力度和投入是提高加工機械精度、降低誤差最有效的方式，高科技的投入對降低加工系統的原始誤差具有重要影響的方式。在加工實踐的基礎上，不斷創新加工手段和研究新方法，直接推翻原先落后的工藝流程和機械設備實現加工質量的飛躍。

3.4 對零件進行就地加工

對零件的就地加工主要是針對首次加工后不能滿足零件預期設定的精度要求和技術指標的零件進行二次加工，就地加工是實施二次加工最有效的方式，其中主要的優勢是可以避免零件二次加工因環境和加工系統的改變造成的新的誤差。針對需要批量二次加工零件可以在整改優化整個加工系統后實施就地加工，實現零件整體的精度。

3.5 分化原始誤差

為了提高一批零件的加工精度，可用分化某些原始誤差的方法。根據誤差規律，將毛坯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1/n。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。如精加工齒形中為保證加工后齒圈與齒輪內孔的同軸度，采取各種類型心軸定位。對一批齒輪工件來說，加工后齒圈與內孔之間的位置精度主要取決于這一批齒輪內孔與心軸的配合間隙。可以通過齒輪內孔尺寸分組并相應和多擋尺寸的心軸配合使其配合間隙縮小數倍而提高齒輪齒形的加工精度。

總之，實際的機械生產加工中都允許有一定的損耗，但是若要生產出高質量的機械加工零件，就要在機械加工的誤差原因上多下功夫，爭取從根源解決機械加工產品的誤差問題，加工中采用有效的相應措施對機件精準度進行保障。