机械零件加工精度的影响因素及提高措施

吴勇

摘 要：机械零件的加工中加工后得到的实际尺寸参数与理想参数不会绝对的符合存在着一定的误差，误差的大小决定了零件的加工质量的高低。如何保证零件的质量与加工精度是加工前必须考虑的。

关键词：机械零件 加工误差 影响因素 提高措施

机械零件的加工精度和表面质量决定了机械零件的加工质量，也是保证机械产品质量的基础。我们通常所说的机械加工精度是指由设计人员根据零件的使用要求合理规定的，由工艺人员根据设计要求和生产条件等，通过采取适当的工艺方法来保证的加工误差所允许的范围。在这里有必要正确区分机械零件的加工误差与加工精度。所谓加工误差，就是指机械零件加工以后的实际几何参数与标准几何参数偏差的大小。

一、工艺系统的几何误差

1.1 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的磨损将使机床工作精度下降。机床的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。

主轴回转误差，主轴回转误差是指主轴实际回转轴线相对其平均回转轴线的变动量。机床主轴是装夹工件或刀具的基准，并将运动和动力传给工件或刀具，主轴回转误差将直接影响被加工工件的精度。导轨误差，导轨是机床上确定各机床部件相对位置关系的基准，也是机床运动基准。

1.2 刀具的误差

刀具的制造误差，安装误差以及使用中的磨损，都影响工件的加工精度。刀具在切削过程中，切削刃、刀面与工件，切屑产生强烈的摩擦使刀具磨损。当刀具的磨损达到一定值时，工件的表面粗糙度增大，切削颜色和形状发生变化，并伴有震动。刀具磨损影响切削生产效率加工质量及成本。刀具误差对加工精度的影响随刀具种类的不同而不同，采用定尺寸刀具成形刀具加工时，刀具的制造误差对工件加工精度无直接影响。

1.3 夹具的误差

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工件的加工精度（特别是位置精度）有很大的影响。夹具误差包括定位误差，夹紧误差，夹具安装误差及对刀误差等。这些误差主要与夹具的制造和支配精度有关。

二、工艺系统受力变形引起的误差

2.1 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。刀具刚度：外圆车刀在加工表面法线方向上的刚度很大，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。

2.2 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。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，间隙的影响。

2.3 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。

2.4 内应力重新分布引起的误差

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。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。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。减小内应力变形误差的途径是改进零件结构，在设计零件时，尽量做到壁厚均匀，结构对称，以减少内应力的产生。

由前面对工艺系统刚度的论述可知，若要减少工艺系统变形，就应提高工艺系统刚度，减少切削力并压缩它们的变动幅值。

三、保证和提高机械加工精度的主要途径

3.1 直接减小或消除误差法

生产中应用较广的一种基本方法。它是在查明产生加工误差的主要因素之后，设法消除或减少这些因素。例如细长轴的车削，现在采用了大走刀反向车削法，基本消除了轴向切削力引起的弯曲变形。若辅之以弹簧顶尖，则可进一步消除热变形引起的热伸长的影响。

3.2 转移误差法

就是转移工艺系统的几何误差、受力变形和热变形等误差，使其从误差敏感方向转移到误差的非敏感方向。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。

3.3 补偿误差法

人为地造出一种新的误差，去抵消或补偿原来工艺系统中存在的误差，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。

3.4 均分误差法

在加工中，对于毛坯误差、定位误差引起的工序误差，可采取分组的方法来减少其影响。其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。

四、提高加工精度的措施

减少工艺系统受力变形的措施：提高工艺系统刚度，包括合理的装夹方式和加工方法；减小切削力及其变化；改善毛坯制造工艺、合理选择刀具的几何参数、增大前角和主偏角、合理选择刀具材料、对工件材料进行适当的热處理以改善材料的加工性能等。减少工艺系统热变形的途径：减少工艺系统发热和采取隔热措施。改善散热条件。均衡温度场，加快温度场的平衡。改善机床结构，合理选材，减小热变形。减少或消除内应力的措施：合理设计零件结构，尽量简化结构，使壁厚均匀、结构对称等，以减少内应力的产生；合理安排热处理和时效处理；合理安排工艺过程。

结束语

我们要将上述措施融入到机械加工中，不断提高机械加工技术水平，强化机械加工精度，才能推动我国机械节能环保的发展。为我国机械行业作出应有贡献。

参考文献

[1] 张学英. 关于影响机械加工精度因素探讨. 中国科技纵横.2011

[2] 佟晓飞. 机械加工精度的影响因素及提高措施初探. 黑龙江科技信息.2009