省級期刊機(jī)械工程師投稿推薦期刊《機(jī)械管理開發(fā)》雜志是由山西省機(jī)械電子工業(yè)行業(yè)管理辦公室主管、山西省機(jī)械工程學(xué)會主 辦、各理事單位及機(jī)械電子行業(yè)企業(yè)參加協(xié)辦、有國家正式刊號(CN14—1134/TH、ISSN1003—773X)、廣告經(jīng)營許可證(晉工商廣字 1400004000052)、準(zhǔn)許國內(nèi)外公開發(fā)行的科技期刊。發(fā)行周期為雙月刊。
　　【摘 要】在機(jī)械加工過程中，由機(jī)床、夾具、刀具和工件組成的工藝系統(tǒng)，會不可避免的產(chǎn)生各種各樣的誤差，并影響到工件的加工精度。本文以教學(xué)實踐經(jīng)驗及相關(guān)理論為基礎(chǔ)，對影響機(jī)械加工精度的各種因素進(jìn)行了具體科學(xué)的分析，最后對如何減少各種各樣因素對加工精度的影響提出了相應(yīng)的對策、建議和改進(jìn)措施，提高機(jī)械加工精度。

　　【關(guān)鍵詞】省級期刊機(jī)械工程師,機(jī)械加工,加工精度,加工誤差

　　1 概述

　　1.1加工精度與加工誤差

　　加工精度是指機(jī)械零件加工后的實際幾何參數(shù)(尺寸、形狀和位置)與零件圖紙所規(guī)定的理想幾何參數(shù)相符合的程度。符合程度越高則加工精度就越高，它們之間的差異稱為加工誤差。加工誤差產(chǎn)生的大小反映了機(jī)械加工精度的高低，誤差越大則加工精度就越低，誤差越小則加工精度就越高。

　　1.2機(jī)械加工產(chǎn)生誤差的主要原因

　　機(jī)械加工中凡是能直接引起加工誤差的因素都稱為原始誤差。原始誤差主要有工藝系統(tǒng)的幾何誤差、定位誤差、工藝系統(tǒng)受力變形和工藝系統(tǒng)受熱變形引起的加工誤差、刀具磨損、加工后工件內(nèi)應(yīng)力重新分布引起的變形及加工原理誤差、測量誤差等。原始誤差的存在，使工藝系統(tǒng)各組成部分之間的位置關(guān)系或速度關(guān)系偏離了理想狀態(tài)，致使加工后的零件產(chǎn)生了加工誤差。

　　2 工藝系統(tǒng)的幾何誤差

　　工藝系統(tǒng)的幾何誤差主要是指機(jī)床、刀具和夾具本身在制造時所產(chǎn)生的誤差，以及使用中產(chǎn)生的磨損和調(diào)整誤差。這類原始誤差在加工過程開始之前已經(jīng)客觀的存在，并在加工過程中反映到工件上去。

　　2.1機(jī)床誤差

　　機(jī)床設(shè)備的精度在很大程度上影響了加工精度，因為刀具相對于工件的成形運(yùn)動一般都是通過機(jī)床設(shè)備來完成的。機(jī)床制造誤差對工件加工精度的主要影響有：主軸回轉(zhuǎn)誤差、導(dǎo)軌誤差、傳動鏈誤差。另外，機(jī)床磨損會使機(jī)床工作精度降低。

　　2.1.1主軸回轉(zhuǎn)誤差

　　機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)誤差是指實際回轉(zhuǎn)軸線對于理想回轉(zhuǎn)軸線的漂移。主要包括主軸端面圓跳動、主軸徑向圓跳動、主軸幾何軸線傾角擺動。其次是使主軸回轉(zhuǎn)的誤差不反映到工件上。

　　2.1.2導(dǎo)軌誤差

　　導(dǎo)軌導(dǎo)向精度――導(dǎo)軌副運(yùn)動件實際運(yùn)動方向與理想運(yùn)動方向的符合程度。

　　2.1.3傳動鏈誤差

　　傳動鏈誤差是指機(jī)床內(nèi)傳動鏈?zhǔn)寄﹥啥藗鲃釉�件間相對運(yùn)動的誤差。一般用傳動鏈末端元件的轉(zhuǎn)角誤差來衡量。

　　2.2刀具的幾何誤差

　　刀具誤差對加工精度的影響根據(jù)刀具的種類不同而異。任何刀具在切削過程中，都不可避免地產(chǎn)生磨損引起刀具誤差。

　　2.3夾具的幾何誤差

　　夾具的作用是使工件相當(dāng)于刀具和機(jī)床具有正確的位置，因此夾具的制造誤差對工件的加工精度(特別是位置精度)有很大影響。夾具誤差主要是指定位誤差、夾緊誤差、夾具安裝誤差和對刀誤差以及夾具的磨損等。

　　3 定位誤差

　　定位誤差是指一批工件采用調(diào)整法加工時因定位不正確而引起的尺寸或位置的最大變動量。

　　3.1基準(zhǔn)不重合誤差

　　在機(jī)床上對工件進(jìn)行加工時，須選擇工件上若干幾何要素作為加工的定位基準(zhǔn)，如果所選用的定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)(在零件圖上用來確定某一表面時，定位所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn))不重合，就會產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差�；鶞�(zhǔn)不重合誤差即工序基準(zhǔn)相對定位基準(zhǔn)理想位置的最大變動量。

　　3.2定位副制造不準(zhǔn)確誤差

　　工件在夾具中的正確位置是由夾具上的定位元件來確定的。工件定位面與夾具定位元件共同構(gòu)成了定位副，而工件的定位面和夾具定位元件不可能制造的絕對準(zhǔn)確，不可避免的存在制造誤差。所以由于定位副制造得不準(zhǔn)確和定位副間的配合間隙引起的工件最大位置變動量，稱為定位副制造不準(zhǔn)確誤差。定位副制造不準(zhǔn)確誤差只有在采用調(diào)整法加工時才會產(chǎn)生，在試切法加工中不會產(chǎn)生。

　　4 工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差

　　工藝系統(tǒng)在切削力、夾緊力、傳動力、重力和慣性力等外力作用下，會產(chǎn)生變形，破壞刀具和零件之間的正確位置關(guān)系，使零件產(chǎn)生加工誤差。

　　4.1工件剛度

　　工藝系統(tǒng)中工件剛度相對于機(jī)床、刀具、夾具來說比較低，但在切削力的作用下，工件由于剛度不足而引起的變形對加工精度的影響就比較大，形狀規(guī)則、簡單的工件剛度可用有關(guān)力學(xué)公式推算。

　　4.2機(jī)床部件的剛度

　　機(jī)床的結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜，各部件受力影響變形各不相同，且變形后對工件加工精度的影響也不同。

　　5 工藝系統(tǒng)受熱變形引起的誤差

　　工藝系統(tǒng)在切削熱和摩擦熱等各種熱源的影響下，機(jī)械加工時會產(chǎn)生復(fù)雜的變形，破壞了工藝系統(tǒng)間的相對位置精度，造成了加工誤差。

　　6 工件內(nèi)部的殘余應(yīng)力引起的誤差

　　殘余應(yīng)力也稱內(nèi)應(yīng)力，是指在沒有外力作用下或去除外力后工件內(nèi)存留的應(yīng)力。具有殘余應(yīng)力的零件處于一種不穩(wěn)定的狀態(tài)，零件將會不斷緩慢地翹曲變形，原有的加工精度會逐漸喪失。

　　7 加工現(xiàn)場環(huán)境影響

　　加工現(xiàn)場往往有許多細(xì)小的金屬屑，這些金屬屑如果存在與零件定位面或定位孔位置就會影響零件的加工精度，對于高精度機(jī)械加工，一些細(xì)小到目視不到的金屬屑都會影響到加工精度。

　　8 提高機(jī)械加工精度的措施

　　(1)減少原始誤差。提高零件加工所使用機(jī)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(tǒng)受力、受熱變形、刀具磨損、內(nèi)應(yīng)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(jī)械加工精度，需對產(chǎn)生加工誤差的各項原始誤差進(jìn)行分析，根據(jù)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(yīng)盡可能提高所使用精密機(jī)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)誤差補(bǔ)償法。對工藝系統(tǒng)的一些原始誤差，可采取誤差補(bǔ)償?shù)姆椒ㄒ钥刂破鋵α慵�加工誤差的影響。①誤差補(bǔ)償法：此法是人為地造出一種新的原始誤差，從而補(bǔ)償或抵消原來工藝系統(tǒng)中固有的原始誤差，達(dá)到減少加工誤差，提高加工精度的目的。②誤差抵消法：利用原有的一種原始誤差去部分或全部地抵消原有原始誤差或另一種原始誤差。

　　(3)分化或均化原始誤差。為了提高一批零件的加工精度，可采取分化某些原始誤差的方法。對加工精度要求高的零件表面，還可以采取在不斷試切加工過程中，逐步均化原始誤差的方法。①分化原始誤差(分組)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。②均化原始誤差：此法過程為通過加工使被加工表面原有誤差不斷縮小和平均化的過程。均化的原理就是通過有密切聯(lián)系的工件或工具表面的相互比較和檢查，從中找出它們之間的差異，然后再進(jìn)行相互修正加工或基準(zhǔn)加工。

　　(4)轉(zhuǎn)移原始誤差。這種方法的實質(zhì)就是將原始誤差從誤差敏感方向轉(zhuǎn)移到誤差非敏感方向上去。轉(zhuǎn)移原始誤差至非敏感方向。各種原始誤差反映到零件加工誤差上的程度與其是否在誤差敏感方向上有直接關(guān)系。若在加工過程中設(shè)法使其轉(zhuǎn)移到加工誤差的非敏感方向，則可大大提高加工精度。轉(zhuǎn)移原始誤差至其他對加工精度無影響的方面。

　　9 采用現(xiàn)代化的機(jī)械加工技術(shù)，實現(xiàn)實時加工誤差控制

　　隨著機(jī)械加工技術(shù)的不斷提高，現(xiàn)代化的數(shù)控機(jī)床已經(jīng)得到了普及和廣泛的應(yīng)用。在數(shù)控機(jī)床機(jī)械加工中，通過計算機(jī)技術(shù)進(jìn)行軟件編程及程序化操作，我們能夠?qū)崟r監(jiān)測到工件在加工工藝系統(tǒng)中的每一個過程的幾何參數(shù)，從而實現(xiàn)了實時的加工誤差控制和補(bǔ)償。實時加工誤差控制是在高精度的測量裝備儀器中，對加工過程中的每一個環(huán)節(jié)采集工件加工的誤差數(shù)據(jù)，實時了解到工件在加工的當(dāng)前狀態(tài)下的實際幾何參數(shù)，然后根據(jù)被監(jiān)測到的工件誤差的方向和程度，由補(bǔ)償控制裝置構(gòu)建一個誤差的數(shù)據(jù)位移，進(jìn)行實時的誤差補(bǔ)償。在這種技術(shù)狀態(tài)下，實時的誤差補(bǔ)償受補(bǔ)償裝置慣性的影響，導(dǎo)致補(bǔ)償措施有些滯后，但這種減少加工誤差，提高加工精度的方法效率高，而且其效果也很好，值得被推廣和應(yīng)用。

　　10 結(jié)束語

　　在機(jī)械加工中，誤差是不可避免的，只有對誤差產(chǎn)生的原因進(jìn)行詳細(xì)的分析，才能采取相應(yīng)的預(yù)防措施減少加工誤差，提高機(jī)械加工精度。提高機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量和性能，是當(dāng)前機(jī)械生產(chǎn)企業(yè)提高市場競爭力的重要手段。目前，我國機(jī)械加工生產(chǎn)領(lǐng)域還存在著一些問題，尤其是加工工藝技術(shù)還有待提高。因此，我們必須通過不斷的實踐，發(fā)現(xiàn)機(jī)械加工工藝系統(tǒng)中存在的問題，加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新，提高機(jī)械加工精度，提高市場競爭力。

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