王明冬

摘要：利用文獻(xiàn)資料法，結(jié)合日常工作實踐，分析了形成機(jī)械加工精度誤差的主要原因，同時提出了對策措施。

關(guān)鍵詞：機(jī)械加工精度措施

一、前言：

零件精度是指零件加工后的實際物理尺寸及形狀位置尺寸與設(shè)計值的符合程度。實際的加工值不可能做得與設(shè)計完全一致，總會有大小不同的偏差，零件加工后的實際參數(shù)值（尺寸，形狀和位置）與設(shè)計值相應(yīng)參數(shù)的差值程度，稱為加工誤差。加工誤差按照來源可分如下幾類。

1 “近似原理”帶來的加工誤差

一是零件與刀具運動聯(lián)系帶來的誤差。理論上，工件與刀具之間所形成的運動關(guān)系應(yīng)該是完全精確的，但實際加工過程很難實現(xiàn)這種“高精準(zhǔn)確”。因為加工時，為了滿足加工的基本原則，需要在被加工件與刀之間形成一定的運動關(guān)系，以求獲得適當(dāng)?shù)募庸っ?。實際加工時，受機(jī)床和夾具多樣性的影響，工件與刀具之間的運動很難保持相對穩(wěn)定，加上加工本身為近似運動，便導(dǎo)致加工精度誤差的出現(xiàn)。二是刀具輪廓運動采用近似加工帶來的加工誤差。在實際加工中運用圓弧、直線這些相對簡單但與設(shè)計曲線形似的線形逼近甚至替代。這樣因?qū)嶋H加工與設(shè)計及理論的近似、替代就帶來了誤差，加工精度就會受影響，甚至?xí)霈F(xiàn)近似替代不當(dāng)導(dǎo)致質(zhì)量缺陷的風(fēng)險。

2 機(jī)床本身的幾何誤差

工件的加工制造主要是通過各種機(jī)床完成的。為此，機(jī)床本身的精度對工件加工精度起著至關(guān)重要的影響。一是主軸回轉(zhuǎn)誤差。主軸回轉(zhuǎn)誤差將對工件的形狀及位置公差有著最為直接的影響。主軸的回轉(zhuǎn)誤差可以被認(rèn)為是主軸角度擺動，徑、軸向跳動構(gòu)成。隨著具體加工工件表面位置的差異及主軸回轉(zhuǎn)誤差表現(xiàn)的差異在，而導(dǎo)致的加工誤差差別也各有不同。例如，工件加工時，由于主軸徑向跳動誤差，會對工件的外圓的精度造成一定影響。二是機(jī)床導(dǎo)軌誤差。導(dǎo)軌一旦存在誤差，都會對工件加工精度產(chǎn)生不良影響。導(dǎo)軌的主要作用是其導(dǎo)向以及承載功能，同時能對定位機(jī)床的主要零部件，并明確零件相對運動基準(zhǔn)，所以機(jī)床導(dǎo)軌的誤差對加工工件的外形尺寸帶來重大影響。其最大的莫過于水平面直線度誤差，該誤差將能直接的反映在加工工件表面的外法線上。導(dǎo)軌縱向截面的直線誤差對加工工件精度影響比較小，甚至可以忽略。三是機(jī)床傳動鏈誤差。機(jī)床的傳動機(jī)構(gòu)能完成工件的切削加工。齒輪、螺母、絲桿、蝸桿以及蝸輪等基礎(chǔ)元件是構(gòu)成傳動機(jī)構(gòu)的主要零部件，他們在整個切削加工的過程中都會出現(xiàn)不同程度的磨損，這些磨損會對整個傳動機(jī)構(gòu)的正常運轉(zhuǎn)造成不利影響。

3 刀具的制造誤差、磨損及夾具的制造誤差

刀具制作本身的誤差對加工精度的影響視刀具種類而各異。普通刀具的制造誤差一般對加工精度影響較小，但其安裝的尺寸誤差將直接影響加工工件的精度；成形刀具的誤差影響的主要是加工面形狀精度。刀具使用過程中都會磨損，磨損會直接影響加工表面的位置精度而導(dǎo)致尺寸誤差。夾具的功能是保證工件相對于刀具和機(jī)床的位置準(zhǔn)確，固夾具制造的誤差會對工件的誤差有直接影響。

4 加工受力變形帶來的誤差

一是切削過程中受力點位置變化。在切削過程中，隨著切削力著力點位置的變化，會引起系統(tǒng)變形的差異，對工件加工表面帶來形狀誤差。二是切削力變化引起的加工 誤差。工件的毛坯有這些特性：外形尺寸，形狀大小，表面層材料硬度都相差較大；這些差別在加工時使切削刀具力不斷變化，這樣切削力的也會隨著變化，一定速度下導(dǎo)致工件發(fā)生相應(yīng)的變形，也就是工件在完成加工后還保留與毛坯時類似的行位或尺寸誤差，盡管工件表面殘留的誤差比毛坯表面誤差要小得多。這種狀況就是所謂的“誤差復(fù)映“。其他作用力，如傳動力、慣性重力、夾緊力等也會使工件的發(fā)生變形，進(jìn)而引起加工誤差。

5 工件受熱變形帶來的誤差

一是機(jī)床熱變形對加工精度的影響。由于機(jī)床各功能機(jī)構(gòu)差異大，熱源也呈不均勻分布，機(jī)床各功能機(jī)構(gòu)的熱變形也差別大，這些變形破壞了各部件原有的相互位置關(guān)系，從而影響加工精度。不同功能的機(jī)床由于熱源差異，對加工精度的影響也各不相同。二是刀具熱變形對加工精度的影響。加工中刀具與工件在一定速度下接觸運動，熱量會產(chǎn)生并傳遞給刀具和工件。盡管傳遞給刀具的熱量很小，但由于刀具具有的小尺寸和小熱容特性，固會有很高的溫升，從而引起熱變形，并帶來加工誤差。對于工件加工要求越高，這種由于刀具的熱變形而帶來的加工誤差就越大。

6 加工生熱對加工精度產(chǎn)生的影響

工件被切削時，工件與刀具因摩擦?xí)植慨a(chǎn)生大量的熱，局部熱量集中導(dǎo)致工件和刀具受熱局部剛性不足而產(chǎn)生變形。如下列舉了幾種情況：1）工件被切削時表面受熱不均勻，當(dāng)加工結(jié)束后加工零件的局部受熱逐漸冷卻后，工件受熱部便會冷卻收縮，便會帶來尺寸誤差。2）細(xì)長工件（長度>5倍直徑）的切削加工也會出現(xiàn)類似的情況：剛開始加工時工件受熱比較小，變形也??；但隨著時間的累積，被加工工件表面的熱量迅速累積，而導(dǎo)致工件受熱直徑變大，所以此時被切去的部分就變多，待加工完成后隨著溫度的冷卻工件直徑將會出現(xiàn)一頭大一頭小的現(xiàn)象，這就是尺寸誤差，也會帶來圓柱度誤差。3）當(dāng)對工件進(jìn)行磨削加工時，加工的區(qū)域往往受熱多，其他地方則受熱少，由于受熱不均會帶來工件的翹曲變形，加工完成后冷卻下來變形會加劇，這種情況對于薄片類工件尤為突出。

二、提高機(jī)加工精度的措施

鑒于以上對于誤差來源的分析，結(jié)合實際的加工經(jīng)驗，對于如何降低誤差保證精度大致概括為減小原始誤差法，補償原始誤差法，均化或分化原始誤差法。

1）減少原始誤差。在進(jìn)行了以上誤差來源分析后，要對實際加工中的誤差來源做一個系統(tǒng)分析從而具體問題具體對待。如因為刀具磨損導(dǎo)致走刀不暢而導(dǎo)致偏離或加工表面粗糙時應(yīng)及時更換刀具；對于要求緊密的工件加工時要使用加工精度高的機(jī)床；對于有特定表面成型要求的工件，可以考慮設(shè)計如何走刀能避免或降低因刀具帶來的誤差。

2）補償原始誤差法。補償?shù)姆椒梢允侨藶楣室馓砑拥恼`差，用以補償或減少，甚至能抵消原始誤差以達(dá)到提高精度的目的。

3）均化或分化原始誤差法。這種方法是將加工誤差因加工工序而采取分化的手段。即“分組調(diào)整均分誤差法”：“根據(jù)誤差反映規(guī)律，將毛坯或上道工序的工件尺寸經(jīng)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(diào)整刀具相對工件的準(zhǔn)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?！边€可以使均化原始誤差，它的實質(zhì)是利用工件或工件表面相互比較，在對比中找到差異后及時修正或互為加工基準(zhǔn)，使其在加工中誤差不斷縮小。

三、小結(jié)

機(jī)械加工中的誤差是不可避免的，在對誤差之所以產(chǎn)生作出正確分析后采取相對應(yīng)的預(yù)防措施可減少誤差從而能提高精度。

參考文獻(xiàn)：

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