機(jī)械加工精度的影響因素分析及提高措施探討

張巨洲

摘 要：現(xiàn)實(shí)中，要想徹底消除機(jī)械加工過程中的誤差是不可能的，但如果采取有效的措施，可以將誤差控制在允許接受的范圍之內(nèi)。而要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，就需要對(duì)實(shí)際加工過程中產(chǎn)生的誤差進(jìn)行認(rèn)真分析，找出誤差的成因和影響因素，然后再采用有針對(duì)性的措施來減少或控制誤差。文章對(duì)影響機(jī)加精度的因素進(jìn)行了分析，并在此基礎(chǔ)上就如何提升機(jī)加精度的措施進(jìn)行了探討，希望對(duì)推動(dòng)我國(guó)機(jī)械行業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步能夠有所幫助。

關(guān)鍵詞：機(jī)械加工精度；影響因素；提高措施

中圖分類號(hào)：TH161 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）32-0065-02

引言

機(jī)械制造業(yè)作為支撐我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱性產(chǎn)業(yè)之一，對(duì)國(guó)家總體的發(fā)展和進(jìn)步做出了很大的貢獻(xiàn)。然而我國(guó)雖然名為制造業(yè)大國(guó)，但卻離實(shí)現(xiàn)制造業(yè)強(qiáng)國(guó)的目標(biāo)仍任重道遠(yuǎn)。與歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)對(duì)于同類產(chǎn)品的加工制造精度都較低，這導(dǎo)致的一個(gè)直接結(jié)果就是很多高端機(jī)械設(shè)備只能依賴進(jìn)口，即使自制成功，在使用壽命和可靠性上也大打折扣，這種狀況亟需改變。

現(xiàn)代的機(jī)械制造系統(tǒng)是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)，涉及到眾多環(huán)節(jié)，而其中任一環(huán)節(jié)都會(huì)對(duì)最終產(chǎn)品的加工精度造成嚴(yán)重影響。為了使我國(guó)生產(chǎn)的機(jī)械產(chǎn)品在市場(chǎng)上具有較高的競(jìng)爭(zhēng)力，我們必須對(duì)機(jī)加過程中的精度保障問題提升重視。本文正是基于這一立場(chǎng)，對(duì)影響機(jī)加精度的因素進(jìn)行了分析，并在此基礎(chǔ)上就如何提升機(jī)加精度的措施進(jìn)行了探討，希望對(duì)推動(dòng)我國(guó)機(jī)械行業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步能夠有所幫助。

1 提升機(jī)械加工精度的意義分析

現(xiàn)實(shí)中，評(píng)價(jià)機(jī)械零部件加工質(zhì)量的一個(gè)最重要的指標(biāo)就是加工精度，加工精度會(huì)對(duì)機(jī)械零部件后續(xù)的裝配作業(yè)以及投產(chǎn)使用造成直接影響。為了減少機(jī)加過程中的誤差，使最終產(chǎn)品參數(shù)與設(shè)計(jì)參數(shù)盡可能地一致，我們有必要對(duì)精度保障工作提升重視。機(jī)械加工精度可以分為尺寸精度、形狀精度和位置精度三類。在從事機(jī)加操作時(shí)，只有對(duì)這三者的誤差都進(jìn)行嚴(yán)格控制，才能確保最終產(chǎn)品的加工精度滿足實(shí)際要求?，F(xiàn)代企業(yè)對(duì)機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行性能和壽命都提出了嚴(yán)格的要求，而要落實(shí)這一點(diǎn)，就必須對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行保障，其中最重要的一點(diǎn)就是保障機(jī)加精度。而要實(shí)現(xiàn)對(duì)加工精度的有效提升，需要對(duì)整個(gè)制造過程進(jìn)行全面控制，對(duì)所有涉及到誤差產(chǎn)生的環(huán)節(jié)都加強(qiáng)管理，甚至對(duì)傳統(tǒng)的制造理念和方式進(jìn)行變革。因此，對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的加工精度進(jìn)行控制，使加工誤差不超出設(shè)計(jì)要求，是提升機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量的重要保障，也是提升機(jī)械企業(yè)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的有效途徑。

2 影響機(jī)械加工精度的因素分析

2.1 加工原理存在誤差

對(duì)于機(jī)械加工過程，不同的加工方法對(duì)應(yīng)著不同的加工原理，而且每種加工原理在付諸于實(shí)踐的過程中都會(huì)產(chǎn)生一定的誤差，這種誤差是客觀存在的。例如當(dāng)利用齒輪滾刀進(jìn)行滾齒加工時(shí)，就可能會(huì)產(chǎn)生以下兩種誤差：一是出現(xiàn)切削刃齒廓類似造型的誤差，形成這種誤差的原因在于采用阿基米德基本蝸桿或法向直廓基本蝸桿進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)，與采用漸開線基本蝸桿的加工精度存在明顯不同；二是因?yàn)闈L刀刀齒數(shù)存在誤差，導(dǎo)致最終生產(chǎn)出來的產(chǎn)品與理想產(chǎn)品間存在明顯差別。因此，加工原理存在的誤差是客觀的，在實(shí)際制定加工方案時(shí)，應(yīng)盡量選擇精度較高的加工原理，將誤差控制在允許接受的范圍之內(nèi)。

2.2 刀具和夾具存在誤差

機(jī)械產(chǎn)品在進(jìn)行加工操作時(shí)，需要用到的制造資源除了機(jī)床之外，還需要用到刀具和夾具。前者主要是用來對(duì)零件毛坯進(jìn)行減材切削，使產(chǎn)品外形和精度逐漸達(dá)到設(shè)計(jì)方案的要求；后者主要是對(duì)處于機(jī)加過程中的工件進(jìn)行固定，使工件不會(huì)隨著機(jī)加操作的進(jìn)行而隨意移動(dòng)。對(duì)于刀具來說，其作為一種機(jī)械產(chǎn)品，本身在尺寸上就存在一定的誤差，所以必然會(huì)對(duì)最終的機(jī)加精度造成影響。成型刀具因?yàn)槠浔砻嬉泊嬖谡`差，所以對(duì)機(jī)械零部件的表面精度也會(huì)帶來影響。此外，刀具在加工過程中一般還會(huì)伴隨發(fā)生磨損，當(dāng)磨損量積累到一定程度后，刀具的磨損會(huì)加劇，從而使機(jī)械零部件的加工精度受到嚴(yán)重影響。同時(shí)，刀具在加工過程中還會(huì)受熱膨脹，導(dǎo)致刀具發(fā)生變形，這也會(huì)對(duì)產(chǎn)品精度帶來影響。對(duì)于夾具來說，它的裝夾精度也會(huì)直接影響到工件的加工質(zhì)量。如果夾具的定位、安裝出現(xiàn)誤差，或者夾具受熱出現(xiàn)變形，那么都會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品出現(xiàn)加工誤差。

2.3 主軸回轉(zhuǎn)誤差

主軸（如圖1所示）是機(jī)床中的重要零件，它對(duì)機(jī)床的加工精度影響巨大。當(dāng)機(jī)床主軸的幾段軸頸出現(xiàn)同軸度誤差，或者主軸和配套的安裝軸承出現(xiàn)同軸度誤差時(shí)，那么機(jī)床在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)就會(huì)產(chǎn)生徑向回轉(zhuǎn)誤差，這樣自然也會(huì)給最終的零部件加工帶來誤差。此外，當(dāng)機(jī)床的主軸軸肩端面與軸承承載端面的配合不夠精密時(shí)，也很容導(dǎo)致軸向竄動(dòng)誤差，這種誤差會(huì)對(duì)零部件的加工平面質(zhì)量造成嚴(yán)重影響，進(jìn)而降低產(chǎn)品精度。

3 機(jī)械加工精度提高措施

3.1 直接減少誤差法

在機(jī)械加工過程中，直接減少誤差法是使用最為廣泛的一種方法。該方法首先對(duì)導(dǎo)致零件出現(xiàn)誤差的原因進(jìn)行分析，并直接針對(duì)原因采取相應(yīng)的策略來降低誤差。比如在加工細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，采用大主偏角反向切削法可以避免軸向切削力導(dǎo)致的變形，進(jìn)而提升加工精度。又例對(duì)磨損嚴(yán)重的刀具進(jìn)行修磨或直接更換，也能提升產(chǎn)品的加工質(zhì)量。

3.2 補(bǔ)償誤差法

補(bǔ)償誤差法主要是解決因人為因素而導(dǎo)致的誤差問題，通過采取補(bǔ)償措施來消除既有誤差，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)零件加工精度的有效控制。補(bǔ)償誤差法一般用來解決既有誤差無法直接消除的情況，該方法首先應(yīng)對(duì)既有誤差進(jìn)行全面的分析，然后結(jié)合實(shí)際情況制定誤差補(bǔ)償措施。運(yùn)用補(bǔ)償誤差法需要一個(gè)前提條件，即確保舊的誤差無法被直接消除，也不能對(duì)其進(jìn)行控制，這樣才能采用補(bǔ)償誤差法來消除既有誤差。補(bǔ)償誤差的本質(zhì)是一種通過制造新誤差來抵消舊誤差的方式，它需要工藝人員對(duì)機(jī)械加工過程有足夠的了解，能夠找出誤差產(chǎn)生的原因，并及時(shí)采取措施消除誤差。

3.3 誤差分組法

零件加工往往會(huì)涉及多個(gè)環(huán)節(jié)，前一個(gè)環(huán)節(jié)的誤差會(huì)對(duì)后續(xù)的加工環(huán)節(jié)產(chǎn)生不利影響，這不僅可能導(dǎo)致加工成本升高，而且也不能保障機(jī)械產(chǎn)品的加工質(zhì)量。為了能有效解決這一問題，可以考慮采用誤差分組的方式。誤差分組法是將上一環(huán)節(jié)的加工零件按照誤差進(jìn)行分組，確保每組的誤差會(huì)減小，從而最大限度的降低誤差，在此基礎(chǔ)上通過對(duì)其進(jìn)行調(diào)整以實(shí)現(xiàn)高精度加工的目標(biāo)。

3.4 誤差轉(zhuǎn)移法

誤差轉(zhuǎn)移法是采取一定的措施來將工藝系統(tǒng)產(chǎn)生的誤差進(jìn)行轉(zhuǎn)移，要求工藝人員和操作工人配合使用相應(yīng)的策略，將系統(tǒng)誤差轉(zhuǎn)移到對(duì)零件精度沒有影響的位置。例如在進(jìn)行多工位加工時(shí)，其中轉(zhuǎn)位產(chǎn)生的誤差會(huì)嚴(yán)重影響到加工質(zhì)量，此時(shí)就可以通過垂直安裝刀具的方式來轉(zhuǎn)移誤差。垂直安裝刀具會(huì)使因刀架轉(zhuǎn)位產(chǎn)生的誤差轉(zhuǎn)移到零件內(nèi)孔誤差，確保了最終的零件加工質(zhì)量。

4 結(jié)束語(yǔ)

現(xiàn)實(shí)中，要想徹底消除機(jī)械加工過程中的誤差是不可能的，但如果采取有效的措施，可以將誤差控制在允許接受的范圍之內(nèi)。在實(shí)際加工過程中，就需要采取有效措施來對(duì)加工誤差進(jìn)行控制，以提升機(jī)械產(chǎn)品的加工精度。而為了落實(shí)這一點(diǎn)，就需要對(duì)實(shí)際加工過程中產(chǎn)生的誤差進(jìn)行詳細(xì)研究，找出誤差產(chǎn)生的原因和影響因素，然后再采用有針對(duì)性的措施來減少或控制誤差。同時(shí)，通過對(duì)機(jī)械加工工藝進(jìn)行優(yōu)化，也能提升產(chǎn)品加工過程的可控性，這對(duì)提升產(chǎn)品加工精度和生產(chǎn)效率具有積極效果。

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