改进机械加工精度的方法研究

摘 要：机械加工精度指的是零件在加工之后的实际的尺寸、位置、形状等参数和理想的尺寸、位置和形状之间的差距。本文对机械加工工艺流程进行了阐述，还对机械加工的精度进行了分析，进而提出了能够改进机械加工精度的措施，这对于工程的实践有积极的指导作用。

关键词：机械加工 措施 精度

中图分类号：TH161 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）08（c）-0082-01

1 对机械加工精度和误差的分析

1.1 机械加工精度的内容

（1）尺寸精度。主要是表示零件经过机械加工之后的长度、直径等的真实尺寸和理想尺寸之间的相符合程度。

（2）位置精度。零件经过机械加工后的真实几何位置和理想的几何位置之间的相符程度。位置的误差必须要小于零件的尺寸公差。

（3）形状精度。零件经过机械加工之后的真实的几何形状和理想的几何形状之间的相符程度。

1.2 机械加工工艺流程

机械加工工艺流程是工件或零件制造加工的步骤，采用机械加工的方法，直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量等。为保障生产的均衡和合理，必须要以工艺实验和工艺原理为基础，根据实际的机械零件的生产需要来制定明确的工艺流程，避免生产出质量低、效率低的零件。对于工艺过程的拟定，要多角度、全方位的对其进行分析，比如对于图纸的技术需要、零件形状和位置以及加工过程的热处理、辅助的程序等等的设计进行全面的衡量，最后制定出一个最合适的加工工艺流程。

1.3 机械加工的误差分析

首先，在零件加工之前，可能存在（1）机床的调整误差。比如模版的制造中的误差以及元件的位置误差。（2）加工原理存在的误差。比如采取轮廓相似的刀具进行加工引起的形状误差。（3）机床的几何误差。主要包括：机床主轴回转误差、导轨导向误差、传动链传动误差等。

其次，零件在加工过程中由于受力变形和受热变形也会产生一些误差。当工件刚度低于机床、刀具和夹具的刚度时，其在夹紧力、切削力和惯性力的作用下会产生变形，该变形又导致加工的稳定性不足，进而产生相对位置变动，加大误差。另外，由于切削热、摩擦热以及工作环境中热源的影响，工艺系统会发生变形，进而导致加工误差的产生。

再次，要保证加工表面的尺寸、形状以及位置等符合一定的精度，就需要对零件的加工工艺系统进行调整，但是调整的误差又会对加工的精度带来一定影响。零件加工之后，测量零件时用的测量方法和测量工具、测量力等都会产生误差，工件使用之后的残余力有时候也会带来误差。

2 影响机械加工精度的因素

2.1 工艺系统的制造精度和磨损程度的影响

不同的构成对机械加工精度有不同的影响，产生的误差主要包括导轨的制造误差以及导轨的磨损和质量误差、轴承本身的误差以及主轴的绕度等产生的回转误差、由于各个环节的装配误差引起的传动链误差、制造的误差、夹具的定位不准确产生的误差等等。导轨误差，因为导轨是机床中的确定部件位置的基准，其各项误差会对被加工物件的精度。在车床上，如果导轨向前突出的时候会产生鼓形的加工误差，如果导轨向后突出的时候，会产生鞍形的加工误差。导轨误差还会导致传动链的两端的相对运动误差。要保证精度，就必须减少传动件的数量，缩短工件传动的路线。

2.2 工艺过程中的测量和调整误差产生的影响

机械工件在加工的过程中需要对其进行检验，但是量具在测量时候的各个因素会产生误差。其次，为了获得零件加工之后的尺寸、形状和位置等要素，要对其进行多次定位，定位基准的调整也会产生误差。

2.3 加工工艺的受热变形产生的影响

加工工艺系统会受到摩擦、切削热和日光等热源影响。这种受热影响可以分为以下三种，（1）机床因为受热变形，使得机床的几何精度发生改变。（2）刀具因为高温受热变形，进而影响被加工件的精度。如果刀具连续工作时间过长，会产生圆柱度以及平面度的误差。（3）某些工件因为切削产生的热源而变形，热变形之后的工件会产生各类误差。如果受热变形比较均匀，会使得尺寸发生变化。如果受热不均匀，会引起部分形状变化。

3 改进机械加工精度的措施

3.1 误差抵消法

误差抵消法，就是人为地制造一种新误差，去抵消或补偿原来工艺系统中的原始误差。当原始误差是负值时，产生的人工误差就取正值，反之，如果原始误差是负值，则人工误差就取正值，并尽量使两者大小相等。除此之外，可以利用一种原始误差去抵消另一种原始误差，也是尽量使两者大小相等方向相反，从而达到减少加工误差，提高机械加工精度的目的。

3.2 原始误差的改进

（1）平均原始误差。有些精度要求很高的零件，可以通过加工使得零件加工表面的原始误差均匀化。通过有密切联系的工件和工具表面的相互比较和检查，从中找出它们的差异，进而再对零件进行修正或者按照基准进行加工。在实际的生产过程中，直尺、端齿分度盘和平板等都是采用将原始误差平均化的原理来加工的。

（2）转移原始误差。将机械零件的原始误差从敏感方向转移到非敏感方向，进而达到将机械工艺的受力变形、几何误差以及热变形等原始误差转移的目的。原始误差能否直接在加工误差上反映出来，是否能够提高零件的精度，决定于其是否在误差的敏感方向上。比如，机床的主轴和工件之间采取浮动联接之后，就会将机床主轴上的原始误差转移。

（3）减少原始的误差。通过提高量具和夹具的本身精度，减少加工工艺系统的受热、受力和刀具的磨损以及测量误差，都能实现减少原始的误差的目的。如果想要提高机械的加工精度，就要对各个原始误差都进行研究，对于不同的误差采用不同的方式进行解决。对于有固定形状的零件的加工，要减少刀具安装和刀具的具体形状的误差，对于一些很精密的零件的加工，要提高所用的精密机床的刚度以及精度。

（4）分化原始误差法。采取一些分化原始误差的方法，能够提高零件的加工精度。该方法依据误差的反映规律，将毛坯或工序上的具体工件尺寸分成n个组，每个组的尺寸范围被缩小为原来的1/n。，然后依据具体的误差范围分别调整刀具相对工件的正确位置，从而缩小整批工件的分散范围。

4 结语

从理论和实践上来看，加工误差具有必然性，且不可避免。为了将误差控制在合理的可接受范围内，并提高加工精度，必须对产生误差的具体原因进行分析研究，采取相应的措施，多管其下，最大限度的减少误差，提高机械加工精度。研究机械加工精度的提高措施，对于机械制造业的发展以及目前的市场需要具有重要意义。

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