普通机床加工误差分析

摘 要：在机械加工过程中，往往有很多因素影响工件的最终加工质量，分析出存在误差的主要原因，掌握其变化的基本规律，从而采取相应的措施减少各种不利因素对加工精度的影响，来提高加工精度。

关键词：误差 加工精度

中图分类号：TG510.6 文献标识码：A文章编号：1672-3791(2011)03(a)-0000-00

1加工精度与加工误差

机械加工精度是加工后零件表面的实际尺寸、形状、位置三种几何参数与图纸要求的理想几何参数的符合程度。零件实际几何参数与理想几何参数的偏离数值称为加工误差。

（1）加工精度与加工误差都是评价加工表面几何参数的术语。加工精度用公差等级衡量，等级值越小，其精度越高；加工误差用数值表示，数值越大，其误差越大。加工精度高，就是加工误差小，反之亦然。

（2）加工精度包括三个方面内容：

尺寸精度 指加工后零件的实际尺寸与零件尺寸的公差带中心的相符合程度。

形状精度 指加工后的零件表面的实际几何形状与理想的几何形状的相符合程度。

位置精度 指加工后零件有关表面之间的实际位置与理想。

任何加工方法所得到的实际参数都不会绝对准确，从零件的功能看，只要加工误差在零件图要求的公差范围内，就认为保证了加工精度。

2普通机床工艺系统的原始误差

由机床、夹具、刀具和工件组成的机械加工工艺系统(简称工艺系统)会有各种各样的误差产生，这些误差在各种不同的具体工作条件下都会以各种不同的方式反映为工件的加工误差。

工艺系统的原始误差主要有工艺系统的几何误差、定位误差、工艺系统的受力变形引起的加工误差、工艺系统的受热变形引起的加工误差、工件内应力重新分布引起的变形以及原理误差、调整误差、测量误差等。

机床的几何误差

加工中刀具相对于工件的成形运动一般都是通过机床完成的，因此，工件的加工精度在很大程度上取决于机床的精度。机床制造误差对工件加工精度影响较大的有：主轴回转误差、导轨误差和传动链误差。机床的磨损将使机床工作精度下降。

2.1主轴回转误差

产生主轴径向回转误差的主要原因有：主轴几段轴颈的同轴度误差、轴承本身的各种误差、轴承之间的同轴度误差、主轴绕度等。

主轴回转轴线误差运动分解为三种基本形式： 轴向蹿动、径向跳动、倾角摆动。

影响主轴回转精度的因素：轴承误差的影响，轴承间隙的影响，与轴承配合零件误差的影响 。

2.2导轨误差

导规的基本精度主要垂直平面内的直线度误差，水平面内的直线度误差的垂直平面内的平行度误差三项内容。导轨在垂直平面内和水平面内的直线度误差，以及两条导轨在垂直平面内的平行度误差，都直接影响着被加工零件的几何间精度，其中，导轨在垂直平面内的直线度误差是机械设备各项精度的基础，其误差值的大小决定了溜板在运动过程中的起伏状态以及溜板与导轨的接触情况。

2.3刀具的几何误差

采用定尺寸刀具成形刀具展成刀具加工时，刀具的制造误差会直接影响工件的加工精度；而对一般刀具(如车刀等)，其制造误差对工件加工精度无直接影响。

2.4对刀误差

对刀误差是由对刀导引元件本身的制造误差、夹具安装对刀件误差、导引元件面尺 寸和形位公差等因素组成。

对刀方法通常有三种：试切法对刀、调整法对刀和用样件或对刀装置对刀。其中用对刀装置 调整刀具对夹具的相对位置，既方便又迅速。

2.5夹具的几何误差

夹具的作用时使工件相当于刀具和机床具有正确的位置，因此夹具的制造误差与夹具的正确安装对工件的加工精度(特别使位置精度)有很大影响。例如在铣削工件的侧面时，就需要对夹具打百分表校正平行度。

2.6基准不重合误差

在零件图上用来确定某一表面尺寸、位置所依据的基准称为设计基准。在工序图上用来确定本工序被加工表面加工后的尺寸、位置所依据的基准称为工序基准。

3机床受力变形引起的误差

（1）机械加工工艺系统在切削力、夹紧力、惯性力、重力、传动力等的作用下，会产生相应的变形，从而破坏了刀具和工件之间的正确的相对位置，使工件的加工精度下降。

（2）工件刚度

工艺系统中如果工件刚度相对于机床、刀具、夹具来说比较低，在切削力的作用下，工件由于刚度不足而引起的变形对加工精度的影响就比较大，其最大变形量可按材料力学有关公式估算。特别是车削细长轴时，轴的中部因为跨度太大就容易产生刚性变形。

（3）由于夹紧变形引起的误差

工件在装夹过程中，如果工件刚度较低或夹紧力的方向和施力点选择不当，将引起工件变形，造成相应的加工误差。

4机床工艺系统受热变形引起的误差

工艺系统热变形对加工精度的影响比较大，特别是在精密加工和大件加工中，由热变形所引起的加工误差有时可占工件总误差的40%～70%。

（1）切削热 切削过程中，切削金属层的弹性、塑性变形及刀具、工件、切屑间摩擦消耗的能量绝大多数转化为切削热。

（2）摩擦热 机床的各种动力源如液压系统、电机、马达等，工作时也要产生能量损耗而发热。

（3）机床中的各种运动副，如导轨副、齿轮副、丝杠螺母副、蜗轮蜗杆副、摩擦离合器等，在相对运动时因摩擦而产生热量。摩擦热由油传给机床各处，从而使机床产生热变形。

（4）环境温度 一般来说，工作地周围环境随气温而变化，而且不同位置处的温度也各不相同，这种环境温度的差异有时也会影响加工精度。

5工件热变形引起的加工误差

（1）工件均匀受热

当加工比较简单的轴、套、盘类零件的内外圆表面时，切削热比较均匀地传给工件，工件产生均匀热变形。

（2）工件不均匀受热

当工件进行铣、刨、磨等平面的加工时，工件单侧受热，上下表面温升不等，从而导致工件向上凸起，中间切去的材料较多。冷却后被加工表面呈凹形，这种现象对于加工薄片类零件尤为突出。

6 提高加工精度的措施

（1）提高主轴部件的制造精度，对滚动轴承进行预紧，.使主轴的回转误差不反应到工件上。

（2）正确地选用刀具材料和选用新型耐磨地刀具材料，合理地选用刀具几何参数和切削 用量，正确地刃磨刀具，正确地采用冷却液等，均可有效地减少刀具地尺寸磨损。

（3）合理选用材料和规定热处理的技术要求，为了提高零件的机械性能和消除内应力而安排的热处理工序，如调质、时效处理等，一般应安排在粗加工之后，精加工之前。

（4）零件在一次装夹中，尽可能使用同一把刀具完成较多的加工表面，以减少换刀次数，简化加工路线，从而避免因为基准不重合而的误差。

在机械加工中，只有对误差产生的原因进行详细的分析，才能采取相应的预防措施减少加工误差，提高机械产品加工精度。通过对影响机械加工精度因素的深入分析, 找出这些因素的原因，提出相应的措施，才能使机械加工技术更加完善。

参考文献

［1］李玉平，机械加工误差的分析 [J].新余高专学报，2005(4)．

［2］ 何少平,李国顺,舒金波主编. 机械结构工艺性.长沙：中南大学出版社，2004.