機械零件加工精度的影響因素及提高措施

吳勇

摘 要：機械零件的加工中加工后得到的實際尺寸參數(shù)與理想?yún)?shù)不會絕對的符合存在著一定的誤差，誤差的大小決定了零件的加工質(zhì)量的高低。如何保證零件的質(zhì)量與加工精度是加工前必須考慮的。

關(guān)鍵詞：機械零件 加工誤差 影響因素 提高措施

機械零件的加工精度和表面質(zhì)量決定了機械零件的加工質(zhì)量，也是保證機械產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)。我們通常所說的機械加工精度是指由設(shè)計人員根據(jù)零件的使用要求合理規(guī)定的，由工藝人員根據(jù)設(shè)計要求和生產(chǎn)條件等，通過采取適當(dāng)?shù)墓に嚪椒▉肀ＷC的加工誤差所允許的范圍。在這里有必要正確區(qū)分機械零件的加工誤差與加工精度。所謂加工誤差，就是指機械零件加工以后的實際幾何參數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)幾何參數(shù)偏差的大小。

一、工藝系統(tǒng)的幾何誤差

1.1 機床的幾何誤差

加工中刀具相對于工件的成形運動一般都是通過機床完成的，因此工件的加工精度在很大程度上取決于機床的精度機床的磨損將使機床工作精度下降。機床的制造誤差對工件加工精度影響較大的有；主軸回轉(zhuǎn)誤差、導(dǎo)軌誤差、和傳動鏈誤差。

主軸回轉(zhuǎn)誤差，主軸回轉(zhuǎn)誤差是指主軸實際回轉(zhuǎn)軸線相對其平均回轉(zhuǎn)軸線的變動量。機床主軸是裝夾工件或刀具的基準(zhǔn)，并將運動和動力傳給工件或刀具，主軸回轉(zhuǎn)誤差將直接影響被加工工件的精度。導(dǎo)軌誤差，導(dǎo)軌是機床上確定各機床部件相對位置關(guān)系的基準(zhǔn)，也是機床運動基準(zhǔn)。

1.2 刀具的誤差

刀具的制造誤差，安裝誤差以及使用中的磨損，都影響工件的加工精度。刀具在切削過程中，切削刃、刀面與工件，切屑產(chǎn)生強烈的摩擦使刀具磨損。當(dāng)?shù)毒叩哪p達到一定值時，工件的表面粗糙度增大，切削顏色和形狀發(fā)生變化，并伴有震動。刀具磨損影響切削生產(chǎn)效率加工質(zhì)量及成本。刀具誤差對加工精度的影響隨刀具種類的不同而不同，采用定尺寸刀具成形刀具加工時，刀具的制造誤差對工件加工精度無直接影響。

1.3 夾具的誤差

夾具的作用是使工件相對于刀具和機床具有正確的位置，因此夾具的制造誤差工件的加工精度（特別是位置精度）有很大的影響。夾具誤差包括定位誤差，夾緊誤差，夾具安裝誤差及對刀誤差等。這些誤差主要與夾具的制造和支配精度有關(guān)。

二、工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差

2.1 工件剛度

工藝系統(tǒng)中如果工件剛度相對于機床、刀具、夾具來說比較低，在切削力的作用下，工件由于剛度不足而引起的變形對加工精度的影響就比較大，其最大變形量可按材料力學(xué)有關(guān)公式估算。刀具剛度：外圓車刀在加工表面法線方向上的剛度很大，其變形可以忽略不計。鏜直徑較小的內(nèi)孔，刀桿剛度很差，刀桿受力變形對孔加工精度就有很大影響。刀桿變形也可以按材料力學(xué)有關(guān)公式估算。

2.2 機床部件剛度

機床部件由許多零件組成，機床部件剛度迄今尚無合適的簡易計算方法，目前主要還是用實驗方法來測定機床部件剛度。機床部件剛度的因素：結(jié)合面接觸變形的影響，摩擦力的影響，低剛度零件的影響，間隙的影響。

2.3 由于切削力變化引起的誤差

加工過程中，由于工件的加工余量發(fā)生變化工件材質(zhì)不均等因素引起的切削力變化，使工藝系統(tǒng)變形發(fā)生變化，從而產(chǎn)生加工誤差。由于夾緊變形引起的誤差：工件在裝夾過程中，如果工件剛度較低或夾緊力的方向和施力點選擇不當(dāng)，將引起工件變形，造成相應(yīng)的加工誤差。

2.4 內(nèi)應(yīng)力重新分布引起的誤差

沒有外力作用而存在于零件內(nèi)部的應(yīng)力，稱為內(nèi)應(yīng)力。工件上一旦產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力之后，就會使工件金屬處于一種高能位的不穩(wěn)定狀態(tài)，它本能地要向低能位的穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)化，并伴隨有變形發(fā)生，從而使工件喪失原有的加工精度。在熱處理工序中由于工件壁厚不均勻、冷卻不均、金相組織的轉(zhuǎn)變等原因，使工件產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。絲杠一類的細(xì)長軸經(jīng)過車削以后，棒料在軋制中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力要重新分布，產(chǎn)生彎曲。減小內(nèi)應(yīng)力變形誤差的途徑是改進零件結(jié)構(gòu)，在設(shè)計零件時，盡量做到壁厚均勻，結(jié)構(gòu)對稱，以減少內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生。

由前面對工藝系統(tǒng)剛度的論述可知，若要減少工藝系統(tǒng)變形，就應(yīng)提高工藝系統(tǒng)剛度，減少切削力并壓縮它們的變動幅值。

三、保證和提高機械加工精度的主要途徑

3.1 直接減小或消除誤差法

生產(chǎn)中應(yīng)用較廣的一種基本方法。它是在查明產(chǎn)生加工誤差的主要因素之后，設(shè)法消除或減少這些因素。例如細(xì)長軸的車削，現(xiàn)在采用了大走刀反向車削法，基本消除了軸向切削力引起的彎曲變形。若輔之以彈簧頂尖，則可進一步消除熱變形引起的熱伸長的影響。

3.2 轉(zhuǎn)移誤差法

就是轉(zhuǎn)移工藝系統(tǒng)的幾何誤差、受力變形和熱變形等誤差，使其從誤差敏感方向轉(zhuǎn)移到誤差的非敏感方向。如磨削主軸錐孔保證其和軸頸的同軸度，不是靠機床主軸的回轉(zhuǎn)精度來保證，而是靠夾具保證。

3.3 補償誤差法

人為地造出一種新的誤差，去抵消或補償原來工藝系統(tǒng)中存在的誤差，盡量使兩者大小相等、方向相反，從而達到減少加工誤差，提高加工精度的目的。

3.4 均分誤差法

在加工中，對于毛坯誤差、定位誤差引起的工序誤差，可采取分組的方法來減少其影響。其實質(zhì)就是把原始誤差按其大小均分為n組，每組毛坯誤差范圍就縮小為原來的1/n，然后按各組分別調(diào)整加工。

四、提高加工精度的措施

減少工藝系統(tǒng)受力變形的措施：提高工藝系統(tǒng)剛度，包括合理的裝夾方式和加工方法；減小切削力及其變化；改善毛坯制造工藝、合理選擇刀具的幾何參數(shù)、增大前角和主偏角、合理選擇刀具材料、對工件材料進行適當(dāng)?shù)臒崽幚硪愿纳撇牧系募庸ば阅艿?。減少工藝系統(tǒng)熱變形的途徑：減少工藝系統(tǒng)發(fā)熱和采取隔熱措施。改善散熱條件。均衡溫度場，加快溫度場的平衡。改善機床結(jié)構(gòu)，合理選材，減小熱變形。減少或消除內(nèi)應(yīng)力的措施：合理設(shè)計零件結(jié)構(gòu)，盡量簡化結(jié)構(gòu)，使壁厚均勻、結(jié)構(gòu)對稱等，以減少內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生；合理安排熱處理和時效處理；合理安排工藝過程。

結(jié)束語

我們要將上述措施融入到機械加工中，不斷提高機械加工技術(shù)水平，強化機械加工精度，才能推動我國機械節(jié)能環(huán)保的發(fā)展。為我國機械行業(yè)作出應(yīng)有貢獻。

參考文獻

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