談如何提高機械加工精度

王伯融

摘 要： 機械加工精度是指相關工件在加工完成后所具有的包括尺寸大小、 幾何形狀以及各表面相互位置等參數的實際值， 與其預先設計應具備的理想幾何參數需求比對的相符程度。本文通過影響機械加工精度主要因素的分析，探討了提高機械加工精度的措施。

關鍵詞：機械加工;精度;原因;措施

機械加工精度是指相關工件在加工完成后所具有的包括尺寸大小. 幾何形狀以及各表面相互位置等參數的實際值， 與其預先設計應具備的理想幾何參數需求比對的相符程度。 加工精度通常包括尺寸精度. 形狀精度和位置精度等方面的內容， 尺寸精度用來限制加工表面與其基準間尺寸誤差的范圍， 形狀精度用來限制加工表面宏觀幾何形狀誤差， 位置精度用來限制加工表面與其基準間的平行度. 垂直度. 同軸度等相互位置誤差。 由于加工機械的性能. 技術方法. 生產條件等因素的不同影響， 機械加工出來的相關零件在其尺寸. 形狀和表面相互位置參數與理想參數總是存在一定的偏離誤差， 在數值上通常采用加工誤差的大小來表示加工精度。機械元件的加工精度和表面質量等加工質量. 是保證相關機械產品裝配質量的基礎， 加工誤差的大小反映了加工精度的高低。

一、機械加工產生誤差主要原因

1.機床磨損及幾何誤差對加工精度的影響

（1）主軸回轉誤差

加床存在的主軸回轉誤差將對工件的具體性狀以及工件加工的具體位置造成最為直接的影響。 主軸的回轉誤差可以被分解為徑向與軸向跳動以及主軸角度擺動，在具體的加工工作中受加工工件具體表面位置的不同以及主軸回轉誤差變現的不同，而導致的加工誤差也各有不同 。

（2）導軌誤差

機床中導軌主要起著承載和導向的作用，它既是運動的基準，也是確定機床主要部件相對位置的基準，因此它的誤差會對工件的形狀精度產生直接的影響。

（3）傳動鏈的誤差

工件在切削的過程中，其表面的成形運動是靠一系列的傳動機構實現的。該傳動機構包括齒輪.螺母.蝸桿.絲桿等傳動元件。

2.刀具.夾具的誤差

刀具種類的不同，對于加工精度的影響程度也不同， 普通的刀具比如車刀.銑刀等，其制造誤差幾科對加工精度沒有直接的影響;而定尺寸刀具的尺寸誤差，則直接影響著工件的尺寸精度;成形刀具則會影響到工件的形狀精度。刀具的磨損則直接影響到工件與刀具的相對位置，從而造成尺寸誤差。此外，由于夾具是保證工件相對于機床刀具有正確位置，所以夾具對工件的位置精度有很大影響，夾具的磨損會造成工件定位的誤差。

3.工藝系統受力變形導致的誤差

（1） 切削過程中受力點位置變化引起的

加工誤差。在切削過程中，工藝系統的剛度隨切削力著力點位置的變化而變化，引起系統變形的差異，使被加工表面產生形狀誤差。

（2）切削力大小變化引起的加工誤差--誤差復映。

工件的毛坯外形雖然具有粗略的零件形狀，但它在尺寸. 形狀以及表面層材料硬度上都有較大的誤差。 毛坯的這些誤差在加工時使切削深度不斷發生變化，從而導致切削力的變化，進而引起工藝系統產生相應的變形，使得零件在加工后還保留與毛坯表面類似的形狀或尺寸誤差。 當然，工件表面殘留的誤差比毛坯表面誤差要小得多 這種現象稱為 “誤差復映規律” ，所引起的加工誤差稱為“ 誤差復映”除切削力外，傳動力 .慣性重力 .夾緊力等其他作用力也會使工藝系統的變形發生變化，從而引起加工誤差，影響加工精度。

4.工藝系統受熱變形導致的誤差

機械加工過程中，工藝系統會在各種熱源的作用下產生一定的熱變形。因為工藝系統的熱源分布不均勻，各個環節的材料和結構也不同，從而導致工藝系統各部分變形產生誤差，破壞工件和刀具的運動關系和準確位置，最終產生加工誤差。特別是精密加工，熱變形誤差占總誤差的百分之四十到七十的比重。

（1）機床熱變形 （2）刀具熱變形 （3）工件熱變形

二、提高機械加工精度的措施

保證和提高加工精度的方法，大致可概括為以下幾種：減小原始誤差法 .補償原始誤差法 .轉移原始誤差法. 均分原始誤差法. 均化原始誤差法. 就地加工法。

1.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. 內應力引起的變形. 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。

2.補償原始誤差

誤差補償法，是人為地造出一種新的誤差，去抵消原來工藝系統中的原始誤差 當原始誤差是負值時人為的誤差就取正值，反之，取負值，并盡量使兩者大小相等;或者利用一種原始誤差去抵消另一種原始誤差，也是盡量使兩者大小相等，方向相反，從而達到減少加工誤差，提高加工精度的目的。

3.轉移原始誤差

誤差轉移法實質上是轉移工藝系統的幾何誤差 .受力變形和熱變形等。 誤差轉移法的實例很多： 如當機床精度達不到零件加工要求時，常常不是一味提高機床精度，而是從工藝上或夾具上想辦法，創造條件，使機床的幾何誤差轉移到不影響加工精度的方面去。 如磨削主軸錐孔保證其和軸頸的同軸度，不是靠機床主軸的回轉精度來保證，而是靠夾具保證。 當機床主軸與工件之間用浮動聯接以后，機床主軸的原始誤差就被轉移掉了。

4.均分原始誤差

在加工中，由于毛坯或上道工序誤差（以下統稱 “原始誤差”）的存在，往往造成本工序的加工誤差，或者由于工件材料性能改變，或者上道工序的工藝改變，引起原始誤差發生較大的變化，這種原始誤差的變化，對本工序的影響主要有兩種情況：誤差復映，引起本工序誤差;定位誤差擴大，引起本工序誤差。解決這個問題，最好是采用分組調整均分誤差的辦法。 這種辦法的實質就是把原始誤差按其大小均分為 n 組，每組毛坯誤差范圍就縮小為原來的1/n，然后按各組分別調整加工。

5.均化原始誤差

對配合精度要求很高的軸和孔，常采用研磨工藝。 研具本身并不要求具有高精度，但它能在和工件作相對運動過程中對工件進行微量切削，高點逐漸被磨掉最終使工件達到很高的精度。 這種表面間的摩擦和磨損的過程，就是誤差不斷減少的過程。 這就是誤差均化法。 它的實質就是利用有密切聯系的表面相互比較，相互檢查從對比中找出差異，然后進行相互修正或互為基準加工，使工件被加工表面的誤差不斷縮小和均化。 在生產中，許多精密基準件都是利用誤差均化法加工出來的。

6.就地加工法

在加工和裝配中有些精度問題，牽涉到零件或部件間的相互關系，相當復雜，如果一味地提高零. 部件本身精度，有時不僅困難，甚至不可能，若采用就地加工法，就可能很方便地解決看起來非常困難的精度問題 。就地加工法在機械零件加工中常用來作為保證零件加工精度的有效措施。

在任何一種機械加工中，出現誤差都是不可避免的，作為實際的操作者一定要對誤差產生的原因進行詳細的分析，在分析的基礎上采取相應的預防措施，從而減少加工誤差，盡可能的提高機械加工精度。

參考文獻：

[1] 劉濤. 機械加工精度誤差分析及提高措施[J]. 寧夏機械， 2009，（04） .

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