浅析机械加工精度的影响因素及提高措施

浅析机械加工精度的影响因素及提高措施

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1.渤海装备石油机械厂钻井设备分厂河北任丘0625522.管道局五公司储运机械分公司河北任丘0625523.管道局五公司储运机械分公司河北任丘062552

摘要：机械产品由不同零件有机组合而构成，每个零件的质量不仅在机械产品发挥其性能过程中起着至关重要的作用，而且对延长机械产品的使用年限有着直接的影响。在机械加工中，加工误差、工艺系统、内应力等都严重影响着零件的加工精度，最终影响零件的质量，所以提高机械加工精度就显得至关重要。本文分析了机械加工精度的影响因素及提高措施。

关键词：机械加工；精度因素；措施

机械加工精度是指零件经过加工后的形状、尺寸、表面粗糙度等的实际值与设计值之间的符合程度。机械加工误差是不可避免的，但可以通过实际生产经验的总结，掌握误差变化的规律，采取合理的措施减少加工误差，从而达到提高加工精度的目的。

一、概念

机械加工精度主要指零件经过加工处理以后，其实际的几何参数（如零件的位置、形状和尺寸等）和理想的几何参数之间偏离的程度。机械加工的精度越高，表示加工过程中产生的误差越小，反之则表示误差较大，而国家对加工精度高低有详细严格的公差标准。机械零件加工精度主要体现在三个方面：尺寸精度、形状精度和位置精度。尺寸精度是指零件加工后实际尺寸和基准尺寸相契合程度，两者之间误差需要控制在一定的范围之内；形状精度是指加工后零件几何形状与设计要求的几何形状之间的契合度，如加工零件的圆度与直线度等；位置精度是指零件加工后的表面和基准之间的相对位置。

二、机械加工精度的影响因素

1.工艺系统的制造精度和磨损影响。在机械加工时，由机床、夹具、刀具和工件构成的系统称为工艺系统。工艺系统中各构成部分对加工精度有不同程度的影响。

（1）机床的制造精度和磨损导轨误差。一是导轨是机床中确定主要部件相对位置的基准，也是运动的基准，它的各项误差直接影响被加工工件的精度。如车床的车身导轨在水平面内有弯曲时，纵向切削中，导轨向后凸出时工件上就产生鞍形加工误差；导轨向前凸出时，产生鼓形加工误差。导轨在垂直面内的弯曲对加工精度的影响可以忽略不计。二是主轴回转误差。是指主轴各瞬间的实际回转轴线相对平均回转轴线的变动量。分为四种基本形式：纯轴向窜动、纯径向跳动、纯角度摆动、轴心漂移。

（2）刀具、夹具的制造精度和尺寸磨损。刀具误差对加工精度的意向随刀具的种类不同而不同。一般刀具（如车刀、镗刀及铣刀等）的制造误差，对加工精度没有直接的影响；定尺寸刀具（如钻刀、铰刀、拉刀等）的尺寸误差，直接影响被加工零件的尺寸精度；成形刀具（如成形刀、成形铣刀及齿轮滚刀等）的误差，主要影响被加工面的形状精度。而刀具的磨损会直接影响刀具相对被加工面的位置，造成被加工零件的尺寸误差。夹具的作用是使工件相对于刀具和机床具有正确的位置，因此夹具的制造误差对工件的加工精度（特别是位置精度）有很大影响。夹具的制造误差由定位误差、夹紧误差、夹具的安装误差、导轨误差及夹具的磨损组成。夹具的磨损会引起工件的定位误差。

（3）调整误差。零件加工的每一个工序中，为了获得被加工表面的形状、尺寸和位置精度，总要进行一些调整工作（如安装夹具、调整刀具尺寸等）。由于调整不可能绝对正确，因此会带来加工误差。

2.工艺系统的受力变形影响。工艺系统中的机床、夹具、刀具及工件等在切削力、传动力、惯性力、重力等作用时会产生弹性变形，从而破坏了刀具和工件之间正确的相对位置，使工件的加工精度降低。一是工件刚度不足受力变形。工艺系统中如果工件的刚度相对于机床、夹具、刀具来说比较低，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。二是机床部件刚度不足受力变形。机床部件有许多零件组成，其不同的部件对精度影响不同。

3.工艺系统受热变形影响。在金属切削加工过程中，工艺系统由于受到切削热、摩擦热以及日光和供暖设备的辐射热等热源的影响，其会产生复杂的变化，对加工精度会产生很大的影响，其影响分为以下三种：一是机床的热变形破坏了机床的几何精度，降低了机床的加工精度；二是工件热变形的热源是切削热。热变形对加工精度的影响表现为两方面，当工件受热膨胀均匀时，会引起尺寸大小的变化；若膨胀不均匀，会引起形状的变化；三是刀具热变形。刀具从常温到热平衡的连续工作的过程中逐渐伸长，会产生平面度和圆柱度误差。

三、提高措施

为减少加工误差，应预先查明产生加工误差的主要因素后，再设法对其直接进行消除或减弱。

1.直接减少加工误差的方法。直接减少加工误差主要是应用在控制机床或者刀具因受热受力变形等方面产生的误差，通过采用高精度刀具或者夹具来提高控制机床的精度，从而达到消除或者减少误差的目的。例如在细长轴车削的操作过程中，零件很容易因受力不均或者发热等不良影响出现弯曲变形的情况，操作人员可以在反向切削方法的基础上加装弹簧后顶尖，这样零件因受热伸长的影响就会得到有效消除。

2.补偿和转移加工误差的方法。误差补偿是指操作人员在机械加工的过程中

引入新误差用来弥补原有误差的方法。例如，如果机械加工的原始误差是负值，操作人员就在加工操作的过程中故意制造出与原始误差绝对值相等的正值，从而对原始误差进行有效抵消，起到提高机械加工精度的作用。误差转移是指操作人员采取合理的措施，将工艺系统的热变形、受力变形与几何误差等转移到对机械加工精度没有影响的方向。例如在多工位或者转位刀架等加工工序，其分度和转位的误差会影响到零件表面加工精度，操作人员可以将刀具进行垂直安装，这样刀架转位产生的重复定位误差将会被转移到加工零件内孔的表面误差，从而不会对机械加工的精度产生影响。

3.分化原始误差的方法。如果加工企业只是采取提高零件毛坯的精度或者上道工序加工精度的措施，并不能实现经济效益最大化。机械加工企业可以将毛坯按照尺寸误差的大小分成n组，这样每组毛坯误差仅为原来1/n，然后按照各组平均尺寸调整刀具与夹具位置，这样就可以缩小整组零件尺寸的分散范围，提高零件加工的精度。

4.机械零件就地加工的方法。如果机械零件在第一次加工的时候，其精度不能达到规定要求，操作人员可以采取就地加工的方法，对机械零件进行再次加工，以确保消除其存在的误差，使其符合使用的要求。例如操作人员可以将牛头刨和龙门刨等工作台面装配在机床上，对机械零件采取“自刨自”方式的精加工，确保滑枕和横梁平衡度；在加工机床上面修正卡盘平面平直度和卡爪同轴度等。由于工件在加工与装配的过程中，需要涉及到零部件之间复杂的关系，如果提高机械零件的加工精度较为困难，操作人员也可以在零件安装完成后，再对其采取精加工措施，从零件整体上减少加工误差。

在机械加工的过程中，误差是不可避免的，但可以结合具体情况对误差产生的原因进行具体的分析，并采取合理的对策减小误差，从而达到提高机械加工精度的目的。本文对影响机械加工精度的几个关键因素进行了具体的分析，并提出了提高机械加工精度的措施，为机械加工领域的发展提供了有效的技术支撑。

参考文献：

[1]于铎.浅析机械加工精度的影响因素和提高措施[J].科技创新与应用，2015.

[2]嵇艳玲，刘刚，支秀兰.浅析影响机械加工精度的主要因素，2014.

[3]刘传绍.机械制造技术基础[M].北京：中国电力出版社，2015.

[4]熊梁山.机械制造技术基础[M].武汉：华中科技大学出版社，2015.