機械加工精度的影響因素及提高方法

郭 敏

（蘭州航空工業職工大學，甘肅 蘭州 730000）

在我國進一步發展科學制造技術的背景下，各行各業都面臨著全新發展機遇，其中具有代表性的行業就是機械加工行業。制造業領域中，機械加工零件質量在一定程度上決定著制造公司的生死存亡，與此同時，在供應商對制造公司產品標準進行判斷的過程中，相應的參考依據也開始以零件加工精度為主，但在機械加工過程，受各種因素影響，很難保障零件加工精度與標準要求相符。零部件不同時，針對零部件加工精度的要求也往往會有差異化特征，并且不同企業往往會規定自身加工精度，但通常來說，各企業加工生產過程都是以國標為依據。零件加工精度主要是說經加工后的零部件，各部分數據達到預先設計標準、并且具有較高符合程度，此時則表示零件加工具有較高精度，一旦零部件不具備較高精度，必然會給機械產品性能、使用壽命等帶來影響，嚴重情況下危及機械產品操作人員的生命安全?；诖?，針對機械加工精度影響因素及提高方法的探討十分必要。

1 影響機械加工精度的因素

1.1 加工原理誤差

加工零部件的過程中，切削刃輪廓軌跡和近似成形運動都會引發形狀誤差問題，此類誤差就是加工原理誤差的充分體現。一般來說，滾刀加工誤差和切削刃齒輪廓軌跡誤差是常見的加工原理誤差，基于理論方面進行分析，對于滾刀齒形來說，其應該是以光滑漸開線為主，但值得注意的是，在缺少足夠滾刀齒數的情況下，就會有折線形齒形產生，導致理論和實際間有顯著原理誤差存在；對于齒輪加工來說，需要基于漸開線基本蝸桿的應用來開展加工操作，但是在加工過程，為確保加工難度得以有效降低，一般會選擇直廓基本蝸桿等加以應用，因而會導致原理誤差逐漸產生。

1.2 受熱變形誤差

加工零部件時，必然會使得機械設備處于長期運行狀態中，而一旦機械設備運行，就會有大量熱量產生，如切削及磨削等過程都會有熱量產生，此時在工件缺乏足夠剛度的情況下，工藝系統某部位就會因受熱而有形變問題產生，隨之產生誤差最終影響零件加工精度。加工大型零件的過程中，因熱變形而產生的誤差，對零件加工精度產生的影響可高達50%，可見熱變形誤差通常會給零件加工精度帶來較大影響[1]。值得注意的是，在機床受熱變形的情況，因其不能均勻分布產生的熱源，所以也會導致機床各部分有不同程度的熱變形問題隨之出現，進而會從不同角度給加工精度帶來影響。

1.3 工件內應力影響

機械加工環節，基于外部荷載去除的情況下，仍然會有零部件內部體積變化等影響因素存在，此時會導致工件中存在一定的應力，而在這些應力并未全部消失的前期，工件內組織會有一定的變化發生，受這一因素影響，也會導致工件精度降低，工件內應力的產生可能會因冷加工和熱加工兩種加工工藝而導致，比如說切削及鑄造、冷矯直等都會有內應力隨之產生。此外，受冷熱交替這一影響因素的存在，會導致工件有不均勻的溫度問題逐漸產生，隨之也會有相應的內應力形成，一旦未及時處理這些溫度及內應力問題，必然會導致工程變形等問題隨之產生，最終難以保障工件加工精度與標準要求相符。

1.4 機床幾何誤差

在機械加工過程，往往會頻繁使用的機械設備就是機床，此時就會導致機床磨損程度逐漸增加，最終降低機床加工精度。在機械加工過程，以下問題都能夠體現機床精度下降：首先，主軸回轉誤差問題的存在，機床中裝夾刀具和工件的主要部位就是主軸，主軸會把動力向刀具及工件方面進行傳送，而一旦主軸回轉有誤差問題存在，必然會導致機械加工精度受到影響[2]。其次，導軌誤差，能保障機床平穩運動的主要部分就是導軌，但在機床頻繁使用過程，導軌磨損情況就會愈發嚴峻，此時也會導致機械加工誤差隨之產生；值得注意的是，在機床中一旦使用了不符合標準質量的導軌，機械加工誤差也會相應產生。最后，傳動鏈誤差，其在針對部件進行傳動時，可能就會有誤差問題產生，在操作人員判斷傳動鏈誤差時，通常是以末端轉角誤差程度為主要依據。

1.5 人為操作失誤

從目前一些機械加工企業實際情況來看，全面的自動化生產并未實現，一些機械加工環節仍然是以原始機械制造法為主，而受這些傳統機械制造法應用影響，就會有一系列的弊端及不足問題產生。在傳統機械加工環節，工作人員是重要的主體所在，加工過程的機械設備基本都需要由工作人員來操控，所以受人為因素影響、會導致機械加工誤差隨之產生[3]。此外，因各工作人員素質及水平等參差不齊，所以也會在一定程度上影響機械加工效率及質量，同時一旦加工過程的工作人員不具備較高技術水平，且加工環節有違規操作等問題出現，此時也會給機械加工精度造成較大影響。

2 機械加工精度的提高方法

2.1 直接減少誤差法

目前，在機械零件加工過程，減少加工誤差、提升加工精度環節使用的基本方法就是直接減少誤差法，通過此種方法的應用能使得機械加工精度得以大幅度提升，并且其對誤差產生原因的查找也十分有利，能確保選用針對性方式使誤差得以有效消除。如基于機床量具及夾具精度的提升，能使得工藝系統受力及磨損變形情況得到有效改善，降低機床最原始的誤差[4]。機床及刀具受熱形變是加工誤差產生的一方面因素，為降低這方面的誤差，可選擇高精度刀具加以應用，確保機床精度有效提升，使得加工誤差逐步減少，如車削及制造細長軸時，受不均勻的受熱等因素影響，一些零件會有形變問題產生，此時應對彈簧后的頂尖進行積極裝設，確保受熱不均勻而造成的形變問題得以有效改善和消除，保障機械加工精度。

2.2 誤差補償法

此種提高機械加工精度的方法具有顯著靈活性，并且在多種誤差的處理方面都能收獲顯著效果。在應用補償誤差法時，其原理是以正負相消為主，簡單來說，就是由人為制造全新誤差，借此來抵消系統中的原有誤差，確保有效控制誤差的目的得以良好實現，促使機械加工精度得以顯著提升，此種方法主要是在借助工藝手段難以改良原有誤差時進行應用[5]。值得注意的是，在選擇此種方式來提高機械加工精度時，應對機械加工已經存在的誤差問題進行全面清晰了解，基于誤差產生的原因進行充分明確，在此基礎上應用誤差補償法才能收獲良好處理效果，避免因方法的盲目應用導致誤差問題逐漸加劇。

2.3 誤差轉移及分組法

基于合理方式方法的應用轉移熱變形、力變形、幾何誤差等問題，進而確保上述誤差問題能夠發展到誤差非敏感方面，此種方式就是誤差轉移。在有效轉移熱變形及力變形、幾何誤差等的情況下，能為機械加工精度提供充足保障，使得工件生產質量與要求相符。通常來說，在機械加工環節，一些誤差的產生都是以敏感方向為主，一旦把這些誤差敏感方向有效轉移到非敏感方向，則會促使機械加工精度得以顯著提升，如針對于工件表面誤差這一問題來說，可將其轉移到表面切線方面，借此達到誤差轉移目的[6]。在機械加工環節，存在的復雜性較為顯著，一般加工過程經歷的程序往往較多，而各程序間的聯系又十分密切，一旦其中某一工序存在誤差問題，極有可能會給整個加工過程帶來嚴重影響，如受誤差復映影響，會在一定程度上擴大整體工序加工誤差，對此要想使得此種誤差問題得以有效解決，可選擇誤差分組法進行應用，具體來說，應以誤差大小為依據，分組上道工序加工后的零件，進而在可控范圍內控制誤差，之后逐一調整誤差的同時，使得整體誤差值逐步降低，保障加工精度。

2.4 實時補償法

選擇此種方法來提高機械加工精度時，主要是借助高準確性的補償控制模塊加以應用，進而把誤差數據采集工作良好完成，在此基礎上以誤差大小及補償裝置微量位移情況等為依據、有效處理誤差。此裝置具有較強的運行穩定性，但值得注意的是，其自身通常會有局限性問題存在，如具體補償時、往往會高要求校正裝置精度，可以說校正裝置精度密切關系著誤差補償精度；但是，補償裝置的優勢也十分顯著，在具體應用時，僅需要操作人員在數據表格中輸入提前測量好的數據、即可借助加工過程的坐標把補償數值準確找出，進而根據表格對坐標軸進行繪制，此時在對誤差情況進行充分了解的情況下，即可實現精準誤差的有效補償目的，顯著提升誤差補償效率和精確度的同時，大幅度提升機械加工精度。

2.5 提高人員水平

工作人員是影響機械加工精度和效率的一方面重要因素，所以在機械加工環節、應高度重視工作人員技術及素質等水平，通過定期培訓教育工作的積極開展，幫助工作人員逐步提升自身技能水平，確保在機械加工環節、工作人員能對機械設備進行熟練操作，有效避免操作誤差的同時，促使機械加工精度逐步提升。此外，培訓過程應注意提升工作人員機械加工精度控制意識的形成，通過機械加工精度重要性、作用等的宣傳，使得工作人員加工過程能有意識的控制精度，嚴格檢驗機械設備，保障誤差有效降低[7]。需注意，檢驗環節工作人員應圍繞設備可能出現的誤差進行全面分析和了解，為機械設備在高精度零件加工生產中的良好應用提供保障。

2.6 控制工藝流程

首先，機械加工環節需要工作人員嚴格審核零部件設計圖紙，充分明確設計圖紙中要求的幾何形狀及尺寸大小等參數信息，在此基礎上科學編制加工工藝流程，并明確加工過程的工序及設備使用，之后合理分類精加工及粗加工工序，基于機器設備的科學選擇，確保合理有效地安排各工序加工時間，保證加工精度。其次，加工環節應以相應原則為依據，一旦加工環節并未在溫度方面進行有效控制，設備或工件形變問題極有可能因此引發，影響機械加工精度，所以需要工作人員有效把握溫控時間，避免熱變形等誤差問題產生。

2.7 引進現代技術

目前，機械加工領域已經廣泛應用數控機床，而工作人員要想對數控機床進行有效科學操縱，必須要以相應的技術能力為支撐，同時基于軟件操作及計算機等技術的熟練掌握，對各加工環節進行實時監控，此時一旦發現誤差問題，能夠以檢測到的誤差方向及程度等為依據，建立誤差微量位移，借此對機械加工誤差進行有效彌補，提高加工精度[8]。應用數控機床能有效控制加工誤差問題，同時也能顯著提升機械加工精度，但值得注意的是，數空機床同樣有缺陷問題存在，即補償裝置慣性會在一定程度上影響數控機床運行，導致落后或停滯的補償現象隨之產生。

3 結束語

機械制造加工過程，應對零件加工標準要求進行充分明確，同時基于加工流程的合理規劃，全面考量機械加工過程零件精度的影響因素，進而把預防及優化改進工作做好，確保加工環節的誤差得以有效減少，為加工精度及生產過程的經濟效益、生產質量等提供全面保障。