影響機械加工精度的相關因素
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摘要：機械加工的精度是影響產品質量的最關鍵因素，尤其是精密儀器的制造對精度的要求更高。圍繞加工精度展開討論，介紹概念、影響加工精度的因素，給出提升精度的有效措施。
1加工精度概念、重要性介紹
1.1定義概述
（1）精度和誤差都是評價機械性能的重要指標，在孔、軸等的加工中，需要嚴格按照公差等級。公差等級也是精度高低的重要體現(xiàn)，精度越高公差數(shù)值越小。機械加工的誤差只能被不斷縮小，并不能完全消除。精度是將加工好的機械幾何參數(shù)與設計圖紙比較而得出的，精度包括機械的表面尺寸，需要將其與設計基準對比，在基準允許的范圍內波動，精度則達到要求；形狀精度，如圓柱度、直線度等，嚴格控制形狀精度可以有效保證機械形狀的質量；位置精度，這是和基準平面作比較得出來的，平行度、垂直度等都是位置精度。（2）加工時不僅需要按照各項標準進行操作，還要考慮加工時的具體情況。在標準允許的范圍內，做出相應的調整。精度的提高意味著生產成本的增加，在提升精度時要根據(jù)工廠的實際情況制定合理加工方案，確保以最小的成本投入取得最大的精度提升。隨著科技的發(fā)展和進步，我國的機械加工行業(yè)引進了很多先進的技術和生產設備，在縮小加工誤差的同時有效提升機械質量，企業(yè)也可獲得較大的經濟效益。
1.2加工精度提升帶來的好處
機械加工的目的是為了能夠更好的服務社會，尤其是零件的加工精度。作為機械設備的主要組成部分，零件的精度決定著機械的質量。加工精度達不到要求，很可能在機械組裝過程中出現(xiàn)零件不配套的現(xiàn)象。為保證機械組裝過程的順利，必須提高機械的加工精度。精度的提升可以使機械在后期投入使用時更加順暢，零件之間的磨損會減少，從而使得機械有較長的使用壽命。相關企業(yè)對機械的維修投入會減少很多，工廠的生產效率大大提升，企業(yè)的經濟效益顯著增加。此外對機械加工精度的提升，是順應現(xiàn)代社會和國家發(fā)展需求的，因此對加工精度的提高勢在必行。
2降低加工精度的主要原因
（1）原理誤差。此種誤差產生的原因是加工過程中未使用規(guī)定的加工設備，而是用其他原理相似的設備代替的。例如，滾齒加工時，有的工廠對滾齒的制作水平還未達到標準要求，就會造成滾刀誤差。滾刀誤差表現(xiàn)為兩方面，一是齒廓造型使用的并不是標準的漸開線基本蝸桿法，此方法加工滾齒的難度過大。工廠通常會用其他方法代替，從而導致誤差。二是近似成形法制造出來的滾齒，其表面不是特別光滑。滾刀齒數(shù)的限制，使得制造出來的齒形呈現(xiàn)出折線狀態(tài)。該種誤差在實際生產過程中是允許存在的，可對機床的制造工序和刀具起到很大的簡化作用，可有效加快制造速度。（2）回轉誤差概述。該誤差是機床主軸產生的，其相當于基準，對工件、刀具的安裝有著一定的指導作用。安裝完成后，主軸會帶動工件、道具等做相應的回轉運動，回轉運動中就會出現(xiàn)誤差。在回轉運動中，軸線可能會出現(xiàn)變動，軸線的變動范圍若超出允許值，就會造成較大的加工誤差。徑向運動、軸向運動和角度的偏擺共同組成回轉運動，因此導致加工誤差的原因很多。主要表現(xiàn)在：軸本身就存在誤差，如同軸度、繞度等不達標，這會影響軸的徑向運動的精準程度；軸肩、軸承的端面與軸的垂直度不夠，會對軸向運動產生較大影響。此外，機械加工方式的變化，產生的回轉誤差的大小各不相同，因此需要根據(jù)工廠生產的實際情況，選擇合適的加工方式。（3）刀具、夾具導致加工誤差。通常刀具、夾具對精度的影響是很小的，幾乎可以忽略不計。但對于設定尺寸的刀具，其存在的誤差會在制造過程中傳給零件。成形刀具對零件精度的影響表現(xiàn)在加工面上，零件表面的形狀精度會出現(xiàn)明顯變化，且相對于基準位置出現(xiàn)偏差。夾具是固定零件毛坯的工具，在制造過程中極易被磨損。若不及時更換夾具，零件的原有定位會出現(xiàn)誤差，機床各部位的相對位置也會產生變動，很多誤差累積在一起使得成形零件的精度大大降低。（4）導軌和傳動鏈對加工精度的影響。導軌的主要作用是承載壓力和加工導向，也能對機床各部位零件進行定位。在直線加工中，工件表面法線和導軌運動軌跡偏差過大，會導致較大的加工誤差。平行誤差的存在會使機床工作臺出現(xiàn)劇烈搖擺現(xiàn)象，這會導致刀尖偏離原有軌跡，從而影響加工精度。傳動鏈的作用是將各個傳動系統(tǒng)連接在一起，若在組裝過程中沒有嚴格控制裝配精度，齒輪傳動、蝸桿傳動等系統(tǒng)傳動時磨損會非常嚴重，對整個機械的質量和使用壽命都是極為不利的。（5）溫度升高引起加工誤差。溫度升高是機械加工過程中常見的現(xiàn)象，在大型零件的加工中，產生的熱量不會對成形零件產生很大影響。但在精密、復雜零件的加工過程中，散發(fā)熱量的多少是技術人員必須高度重視的問題。有些零件的加工材料受溫度的影響較大，機床單位時間內的散熱量若小于加工的產熱量，零件就會在熱量的作用下發(fā)生形變，從而出現(xiàn)較大的形狀誤差。若想改善這一問題，必須將產生的熱量控制在相對平衡的狀態(tài)。（6）定位不準導致加工誤差。產生定位誤差的原因有2種：基準未重合在一起。其又分為設計和加工基準，前者是零件加工前設計人員規(guī)定的，后者是實際加工中確定的。若進行機械加工時未按照設計圖紙選擇相應的基準位置，設計基準和加工基準就不能重合在一起，兩者相差的角度大小就反應加工誤差的大小；定位副自身問題。組成定位副的是加工面和夾具，夾具的制造誤差若超出規(guī)定的公差范圍，在定位加工面的時候不夠準確，兩者之間的配合間隙增大，會產生較大的加工誤差。（7）受力導致加工誤差。工件受力體現(xiàn)在2個方面：工藝系統(tǒng)和零件的內應力。前者系統(tǒng)具有彈性，受到較大的外力作用時變形位移也逐漸增大，工藝系統(tǒng)的剛度越小，抵抗外力的能力就越差。系統(tǒng)的變形位移增加，刀具和工作面之間的相對位置也會發(fā)生變化。若將加工過程中的切削力、夾緊力等維持在相對平衡的狀態(tài)，可有效減少彈性系統(tǒng)的受力。成形零件中殘余應力又被稱為內應力，零件內部的體積變化不規(guī)律是出現(xiàn)內應力的主要原因。做到零件的結構對稱、厚度均勻就能有效減少內應力，對零件內部的組織結構起到一定的保護作用。
3提升精度的有效方法
（1）直接法。該方法在目前的生產加工中經常用到，即直接檢查加工設備和工藝過程，對其進行分析找到誤差出現(xiàn)的環(huán)節(jié)，針對產生誤差的環(huán)節(jié)和部位制定具體的改進方案。如夾具誤差，因夾具的嚴重磨損而導致較大誤差，對此可以縮短更換夾具的周期，以解決夾具加工時帶來的誤差。長度較長的軸在車削時，夾具、刀具以及工作面的摩擦都會產生很多熱量，在彈簧后面安裝頂尖能夠很好的平衡產熱量和散熱量。由此可見直接法能夠取得很好的精度提升效果。（2）補償法。該種方法與直接法有著本質的區(qū)別，補償法從相反的方向對加工精度進行提升。針對某種加工誤差，技術人員會人工制造出新的誤差，通過原有誤差和新誤差的混合抵消作用，可實現(xiàn)對誤差的合理控制。此種處理方法對原來的誤差并未進行直接改善，使用補償法抵消原有加工誤差時，工作人員必須對原有誤差進行深入了解，掌握其發(fā)生的原理。在此基礎上才能使用補償法有針對性的提升加工精度，若對原有加工誤差知之甚少，盲目的用補償法消減誤差，可能會起到相反的作用。（3）轉移法。通常零件加工過程中，誤差出現(xiàn)的部位都很敏感。轉移法的本質就是將敏感部位的誤差轉移到非敏感方向，以此達到提升加工精度的目的。在實施時需要綜合分析加工現(xiàn)場的情況，再決定轉移的部位?？筛鶕?jù)誤差對精度影響的高低程度，可將其進行分類，按照誤差類型、產生機理分組再逐組解決。（4）實時補償。該方法的實現(xiàn)需要建立在對加工過程的實時監(jiān)控上，且對機床各部位的變化進行記錄。通過動態(tài)的數(shù)據(jù)分析，對出現(xiàn)誤差的部位及時調節(jié)，達到控制誤差的目的。該種方法需要成套的監(jiān)測設備，成本投入大，實際生產中很少有企業(yè)選擇這種誤差控制方式。
4結束語
機械加工過程中，誤差的出現(xiàn)是必然現(xiàn)象，完美的加工過程是不存在的。將誤差范圍縮小，提升加工質量和精度，以目前我國的科技水平還是可以做到的。誤差是影響加工精度最直接的因素，將誤差控制在合理范圍內，加工精度能夠得到很大的保證。近年來我國在誤差處理技術的研究上已取得很大進步，而更有效的控制方法還有待進步探索。
參考文獻
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作者:樊強博 單位:西安航天新宇機電裝備有限公司
