探讨如何提高机械加工精度

摘要：随着我国经济的发展，机械加工技术得到了前所未有的发展，在机械加工的过程当中,存在着一些因素会对工件加工的质量产生影响,尽可能减少这些因素对加工精度的影响是在机械加工之前首先应当考虑的问题。本文就探讨了如何提高机械加工精度的问题。

关键词：机械加工精度；影响因素；提高措施

引言

机械加工过程中，为保证加工产品的质量，必须保证机械产品寿命和工作性能。对于机械加工质量进行衡量的指标包括表面质量和加工精度两个方面。在机械加工的过程当中,会由于一些因素的影响,导致工件和刀具间位置发生偏移,直接导致生产出来的零件不理想。加工精度指的是实际的零件加工参数同理想参数的相符程度,因此,提高机械加工精度成为摆在机械加工企业面前的重要课题,直接决定着其未来的长足发展。

1 机械加工精度概述

1.1 机械加工精度概念

所谓机械加工精度指的是经过加工后的零件在各表面、几何形状及尺寸上同理想值和实际值参数相符的程度,而他们间所产生的误差被称作加工误差。且在数值上,加工精度是通过加工误差大小的形式来加以表示。

1.2 机械加工精度内容

零件的几何参数主要包括相互位置、尺寸和几何形状三个方面。因此,其加工精度也主要包括三方面的内容。第一是尺寸精度。这一精度是用来对加工表面同基准间产生的尺寸误差进行限制的,从而使其控制在一定的范围之内;第二是几何形状精度。这一精度是用来对加工表面宏观几何形状所产生的误差进行限制的,例如直线度、平面度、圆柱度、圆度等;第三是相互位置精度。这一精度是用来对加工表面同基准间产生的位置误差进行限制的,例如用加工零件的位置度、同轴度、垂直度、平行度来对其要求和允许范围进行表示。

2 机械加工精度影响因素分析

2.1 工艺系统几何精度的影响分析

工艺系统几何精度的影响包括加工原理误差、机床误差、刀具几何误差和调整误差四个方面。加工原理误差指的是采用近似的切削刃轮廓或近似的成形运动进行加工时所形成的误差。此种误差只要控制在精度的范围之内,仍可广泛地应用于生产;机床误差总体来讲可以归纳为机床转动链误差、机床主动回转误差、机床导轨导向误差;刀具几何误差包括刀具安装误差、刀具装夹部制造误差和刀具切削部误差,可以表述为:刀具的尺寸精度会对工件尺寸的精度产生直接影响,刀具的形状精度会对工件形状的精度产生直接影响,刀刃的形状精度会对元件加工的精度产生直接影响,刀具的制造精度不会直接作用于工件的加工精度;大批量加工中存在多次调整,不可能每次完全相同,因调整而形成的为偶然性的误差。

2.2 工艺系统受力变形的影响分析

（1）基本概念。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。

（3）刀具刚度。外圆车刀在加工表面法线(y)方向上的刚度很大，其变形可以忽略不计。镗直径较小的内孔，刀杆刚度很差，刀杆受力变形对孔加工精度就有很大影响。刀杆变形也可以按材料力学有关公式估算。

（4）机床部件刚度。机床部件由许多零件组成，机床部件刚度迄今尚无合适的简易计算方法，目前主要还是用实验方法来测定机床部件刚度。影响机床部件刚度的因素：结合面接触变形的影响、摩擦力的影响、低刚度零件的影响和间隙的影响。

（5）工艺系统刚度及其对加工精度的影响。由于切削力变化引起的误差：加工过程中，由于工件的加工余量发生变化工件材质不均等因素引起的切削力变化，使工艺系统变形发生变化，从而产生加工误差。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。

2.3 工艺系统热变形的影响分析

在各种热源的影响之下,工艺系统会发生复杂的形变,从而导致工件加工误差的产生。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%。机床、刀具和工件受到各种热源的作用，温度会逐渐升高，同时它们也通过各种传热方式向周围的物质和空间散发热量。当单位时间传入的热量与其散出的热量相等时，工艺系统就达到了热平衡状态。

2.4 内应力重新分布引起的误差

①基本概念：没有外力作用而存在于零件内部的应力，称为内应力。工件上一旦产生内应力之后，就会使工件金属处于一种高能位的不稳定状态，它本能地要向低能位的稳定状态转化，并伴随有变形发生，从而使工件丧失原有的加工精度。②热加工中内应力的产生：在热处理工序中由于工件壁厚不均匀、冷却不均、金相组织的转变等原因，使工件产生内应力。③冷校直产生的内应力：丝杠一类的细长轴经过车削以后，棒料在轧制中产生的内应力要重新分布，产生弯曲。④减小内应力变形误差的途径：改进零件结构—设计零件时，尽量做到壁厚均匀，结构对称，以减少内应力的产生。

3 提高机械加工精度的有效措施分析

3.1 原始误差减少措施

直接减少原始误差的方式包括提供工具、量具及夹具本身的梢度,控制工艺系统内应力、刀具磨损、受热变形、受力等引起的测量误差、形变,提高零件加工机床的几何精度。为了使得机械加工精度得到提高,应首先对加工误差中各项原始的误差进行分析,依据不同情况所导致的加工误差采取不同的解决措施,对于零件的精度加工应尽量提供机床的刚度、几何精度和对加工热形变加以控制。对于表面成形的加工零件,主要采取减少刀具安装误差和成形刀具形状误差来实现。

3.2 对误差进行补偿

当无法适当减少工艺系统原始误差时,可采用补偿法和抵消法来对误差进行补偿。对工艺系统的一些原始误差 ，可采取误差补偿的方法以控制其对零件加工误差的影响。①误差补偿法：此法是人为地造出一种新的原始误差，从而补偿或抵消原来工艺系统中固有的原始误差，达到减少加工误差，提高加工精度的目的。②误差抵消法：利用原有的一种原始误差去部分或全部地抵消原有原始误差或另一种原始误差。

3.3 对误差进行分化和均化

为进一步提升机械加工精度,可采用分化法和均化法来实现。分化法是依据误差所反映的规律,将上道或毛坯工序尺寸进行分类,随后进行误差范围的准确定位,从而使得工件尺寸的误差范围整体上大大缩小。均化法是通过加工的方式,来使得工件表面原有误差不断平均化和缩小的过程,通过对联系密切的工具或工件表面进行检查和比较,找到其间的差异所在,随后在进行基准加工或相互修正加工。

3.4 对误差进行转移

对误差的转移,可以将其转移到非敏感的方向或对加工精度没有影响的方面。机械加工的误差程度同其在敏感方向上的误差有着直接的关系,在加工的过程当中,采取一定的措施将加工误差转移到非敏感的方向,即加工表面切线方向,便可使得加工精度大大提升。在大型机床中,因横梁较差,在重力作用下易发生变形和扭曲,进而形成加工误差。为了消除这一误差,可在机床的结构基础上再添加一根用于承受重力的附加梁,以承受来自横梁自身重力的作用,达到提高机械加工精度的目的。

结语

在机械加工过程当中,一定误差的产生是难以避免的,只有以具体的情况为依据,对误差产生的原因进行细致的解剖,才能有针对性地提高机械加工的精度,从而确保将零件加工误差控制在许可范围内,使零件加工质量得以保证。

参考文献：

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[2] 徐萍.浅谈如何提高机械加工精度[J].甘肃冶金,2009(7).

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