谈如何提高机械加工精度

王伯融

摘 要： 机械加工精度是指相关工件在加工完成后所具有的包括尺寸大小、 几何形状以及各表面相互位置等参数的实际值， 与其预先设计应具备的理想几何参数需求比对的相符程度。本文通过影响机械加工精度主要因素的分析，探讨了提高机械加工精度的措施。

关键词：机械加工;精度;原因;措施

机械加工精度是指相关工件在加工完成后所具有的包括尺寸大小. 几何形状以及各表面相互位置等参数的实际值， 与其预先设计应具备的理想几何参数需求比对的相符程度。 加工精度通常包括尺寸精度. 形状精度和位置精度等方面的内容， 尺寸精度用来限制加工表面与其基准间尺寸误差的范围， 形状精度用来限制加工表面宏观几何形状误差， 位置精度用来限制加工表面与其基准间的平行度. 垂直度. 同轴度等相互位置误差。 由于加工机械的性能. 技术方法. 生产条件等因素的不同影响， 机械加工出来的相关零件在其尺寸. 形状和表面相互位置参数与理想参数总是存在一定的偏离误差， 在数值上通常采用加工误差的大小来表示加工精度。机械元件的加工精度和表面质量等加工质量. 是保证相关机械产品装配质量的基础， 加工误差的大小反映了加工精度的高低。

一、机械加工产生误差主要原因

1.机床磨损及几何误差对加工精度的影响

（1）主轴回转误差

加床存在的主轴回转误差将对工件的具体性状以及工件加工的具体位置造成最为直接的影响。 主轴的回转误差可以被分解为径向与轴向跳动以及主轴角度摆动，在具体的加工工作中受加工工件具体表面位置的不同以及主轴回转误差变现的不同，而导致的加工误差也各有不同 。

（2）导轨误差

机床中导轨主要起着承载和导向的作用，它既是运动的基准，也是确定机床主要部件相对位置的基准，因此它的误差会对工件的形状精度产生直接的影响。

（3）传动链的误差

工件在切削的过程中，其表面的成形运动是靠一系列的传动机构实现的。该传动机构包括齿轮.螺母.蜗杆.丝杆等传动元件。

2.刀具.夹具的误差

刀具种类的不同，对于加工精度的影响程度也不同， 普通的刀具比如车刀.铣刀等，其制造误差几科对加工精度没有直接的影响;而定尺寸刀具的尺寸误差，则直接影响着工件的尺寸精度;成形刀具则会影响到工件的形状精度。刀具的磨损则直接影响到工件与刀具的相对位置，从而造成尺寸误差。此外，由于夹具是保证工件相对于机床刀具有正确位置，所以夹具对工件的位置精度有很大影响，夹具的磨损会造成工件定位的误差。

3.工艺系统受力变形导致的误差

（1） 切削过程中受力点位置变化引起的

加工误差。在切削过程中，工艺系统的刚度随切削力着力点位置的变化而变化，引起系统变形的差异，使被加工表面产生形状误差。

（2）切削力大小变化引起的加工误差--误差复映。

工件的毛坯外形虽然具有粗略的零件形状，但它在尺寸. 形状以及表面层材料硬度上都有较大的误差。 毛坯的这些误差在加工时使切削深度不断发生变化，从而导致切削力的变化，进而引起工艺系统产生相应的变形，使得零件在加工后还保留与毛坯表面类似的形状或尺寸误差。 当然，工件表面残留的误差比毛坯表面误差要小得多 这种现象称为 “误差复映规律” ，所引起的加工误差称为“ 误差复映”除切削力外，传动力 .惯性重力 .夹紧力等其他作用力也会使工艺系统的变形发生变化，从而引起加工误差，影响加工精度。

4.工艺系统受热变形导致的误差

机械加工过程中，工艺系统会在各种热源的作用下产生一定的热变形。因为工艺系统的热源分布不均匀，各个环节的材料和结构也不同，从而导致工艺系统各部分变形产生误差，破坏工件和刀具的运动关系和准确位置，最终产生加工误差。特别是精密加工，热变形误差占总误差的百分之四十到七十的比重。

（1）机床热变形 （2）刀具热变形 （3）工件热变形

二、提高机械加工精度的措施

保证和提高加工精度的方法，大致可概括为以下几种：减小原始误差法 .补偿原始误差法 .转移原始误差法. 均分原始误差法. 均化原始误差法. 就地加工法。

1.减少原始误差

提高零件加工所使用机床的几何精度，提高夹具. 量具及工具本身精度，控制工艺系统受力. 受热变形. 刀具磨损. 内应力引起的变形. 测量误差等均属于直接减少原始误差。 为了提高机械加工精度，需对产生加工误差的各项原始误差进行分析，根据不同情況对造成加工误差的主要原始误差采取不同的措施解决。 对于精密零件的加工应尽可能提高所使用精密机床的几何精度. 刚度和控制加工热变形;对具有成形表面的零件加工，则主要是如何减少成形刀具形状误差和刀具的安装误差。

2.补偿原始误差

误差补偿法，是人为地造出一种新的误差，去抵消原来工艺系统中的原始误差 当原始误差是负值时人为的误差就取正值，反之，取负值，并尽量使两者大小相等;或者利用一种原始误差去抵消另一种原始误差，也是尽量使两者大小相等，方向相反，从而达到减少加工误差，提高加工精度的目的。

3.转移原始误差

误差转移法实质上是转移工艺系统的几何误差 .受力变形和热变形等。 误差转移法的实例很多： 如当机床精度达不到零件加工要求时，常常不是一味提高机床精度，而是从工艺上或夹具上想办法，创造条件，使机床的几何误差转移到不影响加工精度的方面去。 如磨削主轴锥孔保证其和轴颈的同轴度，不是靠机床主轴的回转精度来保证，而是靠夹具保证。 当机床主轴与工件之间用浮动联接以后，机床主轴的原始误差就被转移掉了。

4.均分原始误差

在加工中，由于毛坯或上道工序误差（以下统称 “原始误差”）的存在，往往造成本工序的加工误差，或者由于工件材料性能改变，或者上道工序的工艺改变，引起原始误差发生较大的变化，这种原始误差的变化，对本工序的影响主要有两种情况：误差复映，引起本工序误差;定位误差扩大，引起本工序误差。解决这个问题，最好是采用分组调整均分误差的办法。 这种办法的实质就是把原始误差按其大小均分为 n 组，每组毛坯误差范围就缩小为原来的1/n，然后按各组分别调整加工。

5.均化原始误差

对配合精度要求很高的轴和孔，常采用研磨工艺。 研具本身并不要求具有高精度，但它能在和工件作相对运动过程中对工件进行微量切削，高点逐渐被磨掉最终使工件达到很高的精度。 这种表面间的摩擦和磨损的过程，就是误差不断减少的过程。 这就是误差均化法。 它的实质就是利用有密切联系的表面相互比较，相互检查从对比中找出差异，然后进行相互修正或互为基准加工，使工件被加工表面的误差不断缩小和均化。 在生产中，许多精密基准件都是利用误差均化法加工出来的。

6.就地加工法

在加工和装配中有些精度问题，牵涉到零件或部件间的相互关系，相当复杂，如果一味地提高零. 部件本身精度，有时不仅困难，甚至不可能，若采用就地加工法，就可能很方便地解决看起来非常困难的精度问题 。就地加工法在机械零件加工中常用来作为保证零件加工精度的有效措施。

在任何一种机械加工中，出现误差都是不可避免的，作为实际的操作者一定要对误差产生的原因进行详细的分析，在分析的基础上采取相应的预防措施，从而减少加工误差，尽可能的提高机械加工精度。

参考文献：

[1] 刘涛. 机械加工精度误差分析及提高措施[J]. 宁夏机械， 2009，（04） .

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