劉志興

[摘 要]工件從加工到最后合格投入使用，需要經(jīng)過(guò)很多步驟，在這個(gè)過(guò)程中有很多因素影響機(jī)械加工工件的質(zhì)量，機(jī)械加工前的首先考量因素就是盡量避免或減少各種因素對(duì)加工精度的影響。本文針對(duì)機(jī)械加工過(guò)程中積累的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)影響機(jī)械加工的精度的主要因素進(jìn)行分析，提出一些盡量避免機(jī)械加工誤差的具體措施。為進(jìn)一步提高機(jī)械加工精度創(chuàng)造條件。

[關(guān)鍵詞]機(jī)械加工 加工精度 避免誤差

中圖分類號(hào)：TH161 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）25-0281-01

1 引言

機(jī)械產(chǎn)品是由各種不同的零件組合而成的，每個(gè)零件都對(duì)機(jī)械產(chǎn)品整體性能的發(fā)揮起著重要的作用。零件質(zhì)量的好壞是保證產(chǎn)品性能、使用壽命的關(guān)鍵，所以提高機(jī)械零件的加工質(zhì)量是保障機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。衡量機(jī)械加工質(zhì)量的指標(biāo)有兩方面即加工精度與表面質(zhì)量， 在機(jī)械加工過(guò)程中， 由于各種因素的影響，使刀具和工件間的正確位置發(fā)生偏移，因而加工出來(lái)的零件不可能與理想的要求完全符合，兩者的符合程度可用機(jī)械加工精度和加工誤差來(lái)表示。加工精度是指零件加工后的實(shí)際幾何參數(shù) （尺寸、形狀和位置）與理想幾何參數(shù)的符合程度。加工誤差是指零件加工后的實(shí)際幾何參數(shù)（尺寸、形狀和位置）與理想幾何參數(shù)的偏離程度。加工精度越高，則加工誤差越小，反之越大。加工精度的高低以國(guó)家有關(guān)公差標(biāo)準(zhǔn)來(lái)表示。

2 隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)實(shí)力和科學(xué)技術(shù)水平的提高，社會(huì)要求提高產(chǎn)品的質(zhì)量。而加工精度是衡量零件加工質(zhì)量的重要指標(biāo)，所以保證零件的加工精度很重要。這就要求我們來(lái)了解影響機(jī)械加工精度的因素，從而提高加工精度。在加工過(guò)程中工藝系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生各種誤差，這些誤差與工藝系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)狀態(tài)和切削過(guò)程有關(guān)，產(chǎn)生加工誤差的主要因素有：

2.1 加工原理誤差

近似的加工方法在加工過(guò)程中被廣泛的采用，加工誤差也由近似的加工運(yùn)動(dòng)或近似的刀具輪廓而產(chǎn)生。

2.1.1 采用近似的加工運(yùn)動(dòng)造成的誤差

工件和刀具在運(yùn)動(dòng)之間為了達(dá)到對(duì)工件表面理想的要求往往建立了某種必然的聯(lián)系。這種聯(lián)系的建立從理論上講應(yīng)該是完全準(zhǔn)確的運(yùn)動(dòng)聯(lián)系。但這種準(zhǔn)確的聯(lián)系卻似乎往往起不到理想的提升加工精度的效果，在這種準(zhǔn)確的聯(lián)系下，容易造成加工原理誤差，機(jī)床和夾具面的更加復(fù)雜，制造變得更加困難。

2.1.2 采用近似的刀具輪廓造成的誤差

要使刀具刃口做得完全符合理論曲線的輪廓，用成形刀具加工復(fù)雜的曲面時(shí)，往往非常困難，一般多會(huì)采用圓弧、直線等簡(jiǎn)單近似的線型代替理論曲線。如用滾刀滾切漸開(kāi)線齒輪時(shí)，為了滾刀的制造方便，多用阿基米德基本蝸桿或法向直廓基本蝸桿來(lái)代替漸開(kāi)線基本蝸桿，從而產(chǎn)生了加工原理誤差。

2.2 機(jī)床幾何誤差及磨損其對(duì)加工精度的影響

機(jī)床是加工中刀具對(duì)工件進(jìn)行加工運(yùn)動(dòng)的活動(dòng)場(chǎng)所，工件的成型運(yùn)動(dòng)得益于機(jī)床的運(yùn)行，這使得，機(jī)床的精度高低直接影響加工工件精度的高低。在機(jī)床制造誤差中對(duì)工件加工精度影響較大的，主要有主軸回轉(zhuǎn)誤差、導(dǎo)軌誤差和傳動(dòng)鏈誤差三種。

2.2.1 主軸回轉(zhuǎn)誤差

工件的形狀和位置精度主要受到主軸的回轉(zhuǎn)誤差直接影響，可分解為徑向跳動(dòng)、軸向跳動(dòng)和角度擺動(dòng)。在對(duì)不同表面加工的時(shí)候，由于存在誤差敏感方向，加工誤差也隨主軸的徑向跳動(dòng)而有所不同。例如，通過(guò)車床對(duì)外圓或內(nèi)孔加工過(guò)程中，主軸的徑向跳動(dòng)將引起工件的圓度誤差，但對(duì)于端面加工卻未有直接的影響。車端面時(shí)，主軸的軸向跳動(dòng)將造成工件端面的平面度誤差，以及端面相對(duì)于內(nèi)、外圓的垂直度誤差；車螺紋時(shí)，會(huì)造成螺距誤差。主軸的軸向跳動(dòng)對(duì)加工外圓或內(nèi)孔的影響不大。主軸的角度擺動(dòng)與主軸的徑向跳動(dòng)對(duì)加工誤差的影響較為相似。主要區(qū)別在于主軸的角度擺動(dòng)除對(duì)工件加工表面的圓度可能造成誤差外，對(duì)工件加工表面的圓柱度也可能造成誤差。

2.2.2 導(dǎo)軌誤差

機(jī)床的導(dǎo)向和承載作用均由導(dǎo)軌來(lái)承擔(dān)，確定機(jī)床主要部件相對(duì)位置的基準(zhǔn)和運(yùn)動(dòng)的基準(zhǔn)也由導(dǎo)軌來(lái)完成。形狀精度受導(dǎo)軌各項(xiàng)誤差的直接影響較為明顯。在被加工工件表面的法線方向上，導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的直線誤差將被直接反應(yīng)出來(lái)，對(duì)加工精度的影響最大。導(dǎo)軌在垂直平面內(nèi)的直線度誤差雖然對(duì)加工精度產(chǎn)生影響，但影響很小，可忽略不計(jì)。前后導(dǎo)軌的平行度誤差致使工作臺(tái)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生擺動(dòng)，刀尖的運(yùn)動(dòng)形成一條空間曲線，它使得工件形狀發(fā)生變化。

2.2.3 傳動(dòng)鏈誤差

傳動(dòng)鏈?zhǔn)乔邢鬟^(guò)程中，工件表面的成形運(yùn)動(dòng)的主要實(shí)現(xiàn)場(chǎng)所，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由蝸桿、蝸輪、螺母、齒輪、絲桿等傳動(dòng)元件等基礎(chǔ)部分構(gòu)成。在加工、裝配、和使用的過(guò)程中容易對(duì)這些基礎(chǔ)元件造成磨碎，從而產(chǎn)生誤差，這邊是引起傳動(dòng)鏈誤差的基礎(chǔ)。傳動(dòng)誤差因傳動(dòng)機(jī)構(gòu)越多，傳動(dòng)路線越長(zhǎng)而越大，機(jī)床傳動(dòng)鏈誤差是影響表面加工精度的主要原因之一。

2.3 工藝系統(tǒng)受熱變形引起的誤差

機(jī)械加工中，在各種熱源的共同作用下，工藝系統(tǒng)容易產(chǎn)生一定的熱變形。工藝系統(tǒng)各部分的變形產(chǎn)生差異主要是由各個(gè)環(huán)節(jié)的材料和結(jié)構(gòu)有所不同，工藝系統(tǒng)熱源分布的不均勻性所導(dǎo)致的。其中熱變形引起的加工誤差中精密加工占總加工誤差的十分之四到十分之七左右。

2.3.1 機(jī)床熱變形對(duì)加工精度的影響

由于熱源的影響，機(jī)床各部分的溫度會(huì)有所變化，熱源分布的不均勻和機(jī)床機(jī)構(gòu)的復(fù)雜性，機(jī)床的各部件發(fā)生不同程度的熱變形，機(jī)床原有的各部件之間的相互位置關(guān)系被破壞，加工精度受到影響。不同類型的機(jī)床由于熱源不同，對(duì)加工精度影響也不同。

2.3.2 刀具熱變形對(duì)加工精度的影響

刀具的尺寸和熱熔量都較小，這使得切削加工過(guò)程中雖然摻入道具的熱量較小，故而對(duì)刀具來(lái)說(shuō)，同樣會(huì)產(chǎn)生重要的影響，如刀具熱伸長(zhǎng)，刀具熱變形等，導(dǎo)致加工精度受到影響。進(jìn)行粗加工時(shí)加工精度受刀具熱變形的影響可以忽略不計(jì)，但對(duì)于某些高精度的零件，刀具的這種熱變形帶來(lái)的影響卻是巨大的，對(duì)加工表面造成形狀誤差。

3 提高機(jī)械加工精度的措施

3.1 加大科技投入力度

在針對(duì)影響加工精度的各種原因進(jìn)行充分分析的基礎(chǔ)之上，加大科技投入和研發(fā)資金，針對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)所造成的誤差，通過(guò)研究創(chuàng)造新工藝、新手段、新方法等措施，來(lái)努力提高加工精度。

3.2 減少原始誤差

努力提高機(jī)床的幾何精度和量具、夾具的精度，進(jìn)一步降低工藝的系統(tǒng)受力、磨損變形、以及內(nèi)應(yīng)力等方面，所造成的原始誤差。要具體問(wèn)題具體分析，針對(duì)導(dǎo)致加工各項(xiàng)誤差的原因不同進(jìn)行分析，有針對(duì)性的采取各種不同的具體措施解決主要的原始誤差，提高機(jī)械加工的精度。對(duì)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(duì)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。

3.3 誤差預(yù)防

是指減少誤差源或改變誤差源至加工誤差之間的數(shù)量轉(zhuǎn)變關(guān)系。常用的方法有：直接減少原始誤差法、誤差轉(zhuǎn)移法、采用先進(jìn)工藝和設(shè)備法、誤差分組法、就地加工法和誤差平均法等。實(shí)踐與分析表明，精度要求高于某一程度后，利用誤差預(yù)防技術(shù)來(lái)提高加工精度所花費(fèi)的成本將成指數(shù)增長(zhǎng)。

4 總結(jié)

現(xiàn)代化機(jī)械加工的生產(chǎn)工藝，要有生產(chǎn)出高質(zhì)量的的機(jī)械零部件，努力提高機(jī)械加工精度，盡量避免加工誤差，保障機(jī)械加工工件產(chǎn)量和質(zhì)量?，F(xiàn)在我國(guó)機(jī)械加工生產(chǎn)領(lǐng)域還存在很多問(wèn)題，我們必須地在工作實(shí)踐中通過(guò)不斷的努力發(fā)現(xiàn)問(wèn)題解決問(wèn)題，把我國(guó)機(jī)械加工精度提升到一個(gè)新的高度。

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