機械加工中加工精度的影響因素與控制

李恒 吳慶林 成東衛

摘 要：在機械加工中，由于會受到加工中的誤差、工藝系統問題以及內部應力等的影響，使零件的加工精度不夠準確，最終導致加工的零件質量不合格。為此，就需要相關工作人員采取積極的措施，探索出影響加工精度的各種因素，進而根據自身的實踐經驗，提出提高機械加工精度的措施，為后期機械加工的精準生產創設條件。

關鍵詞：機械加工;加工精度;影響因素;控制措施

前言

在運用機械加工設備對不同零件進行加工時，設備的各個裝置、加工的部件、加工的環境以及操作人員等因素都參與其中，并且在實際加工時，各種因素在不同零件的加工過程中影響程度也會存在差異。機械加工的精度就是指在經過各種加工過程后還能保持其形狀、尺寸以及表面粗糙程度等與設計值之間有相符合的程度。首先在加工表面和尺寸誤差方面符合設計的要求;其次，零件加工的表面自身的幾何形狀存在的誤差不大;最后在零件加工的表面與基準之間的位置之間誤差也要在允許的范圍內。一般來說，機械加工的誤差難以避免，但是可以結合實際的加工經驗，掌握誤差的變化規律，操作人員采取合理的措施減少加工誤差，有效提高機械加工精度的目的。

一、機械加工中對其精度的影響因素分析

（一）加工原理誤差的影響

在對零件進行加工的過程中，常常會出現零件的成形運動或者切削刃輪廓軌跡運動所造成的加工后的零件實際形狀與預期設計形狀之間存在不相符的情況，這就是加工原理誤差。一般來說，在機械加工中出現的加工原理誤差主要來源于切削刃的齒輪軌跡誤差，一般在進行加工時，加工企業為了減少加工的困難，往往采用阿基米德基本蝸桿代替齒輪加工原理中的漸開線基本蝸桿;在加工時滾刀的齒形呈現出一個折線型，蝸桿的螺距計算一般為一個無理數，在進行計算時會對數值進行簡化，進而導致螺距出現誤差。因此，在機械加工過程要保證這個原理誤差在允許的范圍內。

（二）工藝系統幾何誤差的影響

工藝系統的幾何誤差涵蓋了機床、刀具以及夾具等在使用的過程中受到磨損和調整，最終將這種誤差反應到加工的零件身上。對于零件的加工，一般都是通過機床進行的，機床制造的精度也決定了零件加工的精度。對于零件精度影響最大的因素就是主軸回轉、導軌以及機床傳動鏈造成的誤差，對于主軸回轉主要會受到彎曲撓度、同軸度以及軸承誤差等的影響，導軌誤差主要有包括制造、磨損以及安裝誤差等，傳動鏈誤差則是設備在進行傳動的各個環節中制造和裝配造成的誤差，同時，刀具和夾具的誤差也是由這個因素造成的。

（三）工藝系統引起的誤差影響

工藝系統引起的誤差主要表現為受力變形和受熱變形兩種，受力變形主要是在零件加工時劊受到重力、慣性力以及切削里等影響進而導致其發生變形，導致零件和切削刃的位置發生改變，進而出現加工誤差。但是操作人員可以通過提高接觸剛度、零件剛度以及機床剛度以及對夾具的合理利用等來減少這種誤差的出現，而受熱變形主要是在零件工藝生產時系統會受到外界熱源的影響進而導致其變形，總體來說工藝系統發生熱變形的原因為：機床長時間處于運行狀態，散熱不均勻導致其各個部位的溫度不同，變形程度也將有所差異;零件加工過程會產生摩擦并有其他外力作用的影響，進而產生發熱的加工誤差;刀具的熱容量和體積都比較小，熱量都將集中在切削的部位，這樣較高的溫度就會使得零件產生誤差。

（四）零件內應力的影響

零件的內應力是指在去除零件的外載荷后，零件內部仍殘存的應力，主要是由于金屬零件的內部組織分布不均勻，特別是內部具有應力的零件，組織內部會不斷發生變化，直到內部應力逐漸消失，在內部應力不斷變化的過程中，也會帶動零件原有的加工精度發生變化。內部應力主要是在冷熱加工中產生的，在毛坯時通過鑄造還會有殘余的應力，切削中產生的應力等。零件在加工中不斷受到外界應屬于的影響產生冷熱不均勻的內應力，如果不進行及時的處理，內應力也將逐步消失，導致零件的變形。在實際的加工過程中，一般會通過對零件的結構進行合理的設計、要求生產工藝的合理化等手段消除零件的內應力。

二、提高機械加工精度的措施和建議

通過實踐經驗發現，對于零件的加工過程其誤差難以避免，就需要采取有效的措施提高機械加工的精度。一般都是通過減少原始誤差法、誤差補償法、誤差分組法以及誤差轉移法等。

（一）減少原始誤差法

在機械加工中，減少原始誤差法是最為常用的一種提高機械加工精度的方法。一般操作人員在查明產生加工誤差的主要因素之后，通過有效的措施去消除和減少這些因素。例如在進行細長軸的車削過程中，能夠消除軸向切削力引起的彎曲變形，這時將車床的頂尖用彈簧頂尖進行取代，能夠有效消除因變形產生的誤差。總的來說，就是在進行機械加工時，對于某種具體零件加工所產生的誤差可以進行具體的分析，并在滿足此零件的加工精度要求的前提下，重新制定相關的工藝加工方案，對零件的加工誤差進行控制，提高機械加工精度控制的目的。

（二）補償誤差法

所謂補償誤差就是在機械加工過程中通過人為的制造出一種新的誤差，進而有效抵消工藝生產中的固有誤差，這種措施主要是用于對目前機械加工的工藝進行改良和控制，進而有效將其存在的固有誤差進行抵消的過程。操作人員要對其中可能存在的誤差成因進行全面的了解和分析，不能盲目制定誤差方案，否則將會進一步增加誤差的值，達不到抵消誤差的目的。

（三）誤差分組法

在對零件進行加工的過程中，由于其是一個循序漸進的過程，會經歷很多道工序，并且在一道工序完成后才會轉入到下一道工序，在上道工序的零件加工中產生的誤差也會給本次工序造成一定的影響。一般誤差復映主要是由于成本所造成的誤差擴大，而定位誤差主要是造成此次工序位置變化而導致的誤差擴大。基于這個問題，就需要企業在進行大批量對零件進行加工時，采用誤差分組法，即將一道工序在零件加工后將其按照誤差的大小分成N組，這樣會使每一組的誤差范圍縮小為原來的1/N，通過對各小組的誤差進行調整，以減小加工誤差，提高機械加工的精度。

（四）誤差轉移法

誤差轉移法就是在對機械加工時，通過采取某種措施將工藝系統中的幾何誤差、受力變形以及熱變形等轉移到誤差不夠敏感的方向，使機械加工過程的不會對其精度造成嚴重的影響，進而達到提高機械加工過程精度的目的。在機械加工時誤差難以避免，在這個過程中的誤差特指敏感方向的誤差，如零件的表面，只要采取措施將其轉移到非敏感的方向，如在加工表面將誤差轉移到切線方向，這樣就能在很大程度上提高機械加工的精度。

總結

總之，在對零件進行機械加工時，其存在的誤差往往都是存在的，這就需要相關操作人員對誤差存在的具體原因進行有效的分析，并采取合理的對策盡量減小誤差，進而達到提高機械加工精度的目的。很多時候，影響誤差的因素是多種多樣的，操作人員就需要結合生產實踐對關鍵影響因素進行中分析，進而采取有針對性的措施進行控制，為機械的高精度加工提供了技術支撐。

參考文獻：

[1]田泊凝.機械零件加工精度的影響因素及應對策略分析[J].內燃機與配件，2018（24）：82-83.

[2]牛一力.機械加工精度的影響因素及提高對策[J].決策探索（中），2017（12）：79-80.

[3]李雨田.機械加工工藝對金屬零件加工精度產生的影響分析[J].建材與裝飾，2019（08）：210-211.