機(jī)械零件加工精度的影響因素及對(duì)策

王威 薛慶增

摘? 要：在機(jī)械零件的加工生產(chǎn)中，加工精度的要求是非常高的，而對(duì)于加工誤差的控制也會(huì)直接影響到機(jī)械零件的質(zhì)量乃至機(jī)械的性能，為此，該文對(duì)加工精度這一概念進(jìn)行了介紹，同時(shí)從機(jī)床、加工工具等幾個(gè)角度對(duì)影響機(jī)械零件加工精度的主要因素進(jìn)行了分析，并在此基礎(chǔ)上提出了一些提高機(jī)械零件加工精度的有效方法。

關(guān)鍵詞：機(jī)械零件;加工精度;方法

中圖分類號(hào)：TH16? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

從目前的技術(shù)水平來(lái)看，要想完全消除機(jī)械零件的加工誤差并不現(xiàn)實(shí)，很多加工精度的影響因素都是難以避免的，但如果能夠明確各種工藝因素對(duì)加工精度的影響，并找到其中的影響規(guī)律，就能夠使加工時(shí)出現(xiàn)的誤差大大減小，從而提高加工精度，保證零件的質(zhì)量，這對(duì)于機(jī)械零件加工生產(chǎn)來(lái)說同樣具有著非常重要的意義。

1 加工精度分析

機(jī)械零件的加工精度是指機(jī)械零件在加工完成后，零件尺寸、形狀等實(shí)際參數(shù)與理論設(shè)計(jì)參數(shù)間的差距，如實(shí)際參數(shù)與理論設(shè)計(jì)參數(shù)間的數(shù)值差距過大，那么就代表加工精度較低，而當(dāng)實(shí)際參數(shù)與理論設(shè)計(jì)參數(shù)間的數(shù)值差距較小或完全相符，則代表機(jī)械零件的加工精度較高，簡(jiǎn)單來(lái)說就是加工精度與參數(shù)差距數(shù)值呈負(fù)相關(guān)，參數(shù)差距越小，加工精度也就越高。

2 影響機(jī)械零件加工精度的主要因素

2.1 主軸回轉(zhuǎn)誤差

在現(xiàn)代化的機(jī)械加工生產(chǎn)中，機(jī)械零件的加工系統(tǒng)主要由機(jī)床、刀具、夾具以及工件幾部分組成，無(wú)論任何部分存在原始誤差或出現(xiàn)變形等情況，都會(huì)對(duì)機(jī)械零件的加工精度造成直接的影響，其中以機(jī)床的影響最為關(guān)鍵，而主軸回轉(zhuǎn)誤差則正是機(jī)床誤差中的一部分。在機(jī)械零件生產(chǎn)中，主軸作為機(jī)床的重要部分會(huì)持續(xù)做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從理論上來(lái)講，主軸在進(jìn)行回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)的軸心線會(huì)穩(wěn)定在一條直線上，然而由于機(jī)械振動(dòng)、受力、主軸制造誤差、潤(rùn)滑條件的因素的影響，軸心線實(shí)際上仍會(huì)出現(xiàn)變動(dòng)，而這就是主軸回轉(zhuǎn)誤差的主要原因。主軸回轉(zhuǎn)誤差主要分為圓度誤差、周期誤差、垂直度誤差、尺寸誤差、幾何偏心、配合間隙等集中，不同類型機(jī)械零件的常見誤差情況也會(huì)存在差異，象當(dāng)主軸在進(jìn)行回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，如果因誤差而出現(xiàn)徑向圓跳動(dòng)，那么就會(huì)對(duì)工件造成影響，從而產(chǎn)生圓度誤差;而當(dāng)主軸在進(jìn)行回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)出現(xiàn)傾角擺動(dòng)，則會(huì)使工件的角度出現(xiàn)問題，進(jìn)而影響到機(jī)械零件的平面形狀。

2.2 導(dǎo)軌誤差

導(dǎo)軌誤差同樣是機(jī)床誤差中的一種，在機(jī)床中，導(dǎo)軌主要負(fù)責(zé)確定機(jī)床各個(gè)部件的相對(duì)位置，因此一旦導(dǎo)軌的精度出現(xiàn)問題，那么機(jī)床上各個(gè)部件的位置就會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，加工精度自然會(huì)因此受到影響。一般來(lái)說，導(dǎo)軌誤差主要存在平行度扭曲、鞍形誤差、鼓形誤差、水平直線度誤差、平行直線度誤差等幾種情況，其中平行度扭曲是指前后導(dǎo)軌脫離平行狀態(tài);鞍形誤差是指導(dǎo)軌向后凸出，鼓形誤差是指導(dǎo)軌向前凸出，二者均屬于導(dǎo)軌形狀變化的一種;而水平直線度與垂直直線度誤差則是指導(dǎo)軌出現(xiàn)橫向彎曲或垂直彎曲。

2.3 傳動(dòng)鏈誤差

傳動(dòng)鏈的主要功能是控制工件、刀具的轉(zhuǎn)動(dòng)，其中存在著很多傳動(dòng)元件，如果這些元件在制造、裝配時(shí)出現(xiàn)誤差，或是在使用過程中出現(xiàn)比較嚴(yán)重的磨損，那么刀具與工件之間的傳動(dòng)比關(guān)系就會(huì)受到影響，進(jìn)而對(duì)加工精度造成影響。

2.4 受力變形

在機(jī)械加工過程中，整個(gè)加工系統(tǒng)都會(huì)受到各種各樣的力，象離心力、切割力等，這些力在驅(qū)動(dòng)刀具、工件、夾具等完成加工操作的同時(shí)，也會(huì)對(duì)其他部件的位置、運(yùn)動(dòng)速度造成影響，進(jìn)而導(dǎo)致加工精度降低。象當(dāng)?shù)毒咴诩庸み^程中受到離心力的影響時(shí)，其原本的切削操作就會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)，并引起工件的高速振動(dòng)，那么機(jī)械零件的切削面就會(huì)出現(xiàn)誤差。

2.5 機(jī)床、刀具熱變形

機(jī)械部件生產(chǎn)中加工系統(tǒng)各部件的高速運(yùn)動(dòng)會(huì)使部件與空氣或部件之間出現(xiàn)高速摩擦，進(jìn)而產(chǎn)生大量的熱量，而在熱脹冷縮現(xiàn)象的影響下，加工系統(tǒng)就會(huì)出現(xiàn)不同程度的熱變形，進(jìn)而對(duì)加工精度造成影響，這一現(xiàn)象在機(jī)床、刀具、工件上都是非常常見的，當(dāng)機(jī)床出現(xiàn)熱變形時(shí)，主軸箱與導(dǎo)軌都有可能出現(xiàn)變形、彎曲，進(jìn)而導(dǎo)致導(dǎo)軌誤差與主軸回轉(zhuǎn)誤差;而當(dāng)?shù)毒叱霈F(xiàn)熱變形時(shí)，其體積會(huì)在一定范圍內(nèi)持續(xù)波動(dòng)，而加工的機(jī)械零件也會(huì)出現(xiàn)尺寸大小不一的情況。此外，工件的熱變形會(huì)影響工件的體積，雖然這一變化不會(huì)直接對(duì)工件形狀造成影響，但如果工件受熱不均勻，那么其在變形的過程中也會(huì)從內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，而這些內(nèi)應(yīng)力則會(huì)隨著工件表層金屬的切除而在工件內(nèi)部重新分布，進(jìn)而促使工件出現(xiàn)明顯的變形，而工件變形后，機(jī)械零件的加工精度自然也會(huì)隨之降低。

3 保證機(jī)械零件加工精度的有效措施

3.1 主軸回轉(zhuǎn)誤差的解決

針對(duì)機(jī)床的主軸回轉(zhuǎn)誤差，首先應(yīng)對(duì)主軸的各部件進(jìn)行更換，并選擇精度較高的部件作為更換配件，這樣就可以有效降低主軸的制造誤差;另外，在部件更換時(shí)也要嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)部件進(jìn)行更換，以免在安裝中使主軸回轉(zhuǎn)誤差進(jìn)一步加大，而在每次加工之前，還要對(duì)安裝精度重新進(jìn)行調(diào)整。其次，也要注意對(duì)工件進(jìn)行嚴(yán)格篩選，將身形誤差過大的工件去除，同時(shí)選擇與機(jī)械零件相契合的加工工藝，以保證加工過程的準(zhǔn)確性。最后，還要采取精密切削的加工技術(shù)，對(duì)主軸的轉(zhuǎn)速進(jìn)行不斷提升，這對(duì)于主軸回轉(zhuǎn)誤差的縮小同樣是非常有利的。

3.2 導(dǎo)軌誤差的解決

機(jī)床導(dǎo)軌本身的使用壽命較長(zhǎng)，如果頻繁進(jìn)行更換會(huì)造成很大的資金浪費(fèi)，因此導(dǎo)軌誤差的解決主要應(yīng)從設(shè)計(jì)階段入手，對(duì)導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)、潤(rùn)滑方式、防護(hù)裝置等進(jìn)行全方位的考慮，并提高制造水平，以保證導(dǎo)軌本身的質(zhì)量，縮小導(dǎo)軌的制造誤差。另外，導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)與制造還要注意提高導(dǎo)軌的耐磨性，以保證其在使用期間不會(huì)因磨損而出現(xiàn)較大的誤差。而在導(dǎo)軌投入使用后，則要安排專人進(jìn)行運(yùn)行管理與定期養(yǎng)護(hù)，從而避免非正常磨損并降低正常磨損的程度，需要注意的是，導(dǎo)軌養(yǎng)護(hù)工作主要以添加潤(rùn)滑油為主，以降低機(jī)床工作時(shí)導(dǎo)軌受到的摩擦力與振動(dòng)，因此也要注意潤(rùn)滑劑的合理選擇。

3.3 傳動(dòng)鏈誤差的解決

針對(duì)傳動(dòng)鏈誤差，同樣需要提高傳動(dòng)鏈的制造精度與裝配精度，以降低傳動(dòng)鏈本身存在的誤差。同時(shí)，也可以選擇減少傳動(dòng)鏈的距離和內(nèi)部元件，這樣一來(lái)誤差的源頭減少，傳動(dòng)鏈誤差自然也就能夠得到有效控制。此外，在機(jī)床使用規(guī)程中還要注意定期檢查傳動(dòng)鏈與齒輪間的縫隙，并對(duì)安裝精度進(jìn)行調(diào)整。

3.4 受力變形問題的解決

受力變形問題在機(jī)械零件加工中十分常見，同時(shí)解決起來(lái)也比較簡(jiǎn)單，只要能夠提升各部分零件間的接觸剛度，提升零件的接觸剛度與自身剛度，那么零件在受到各種力時(shí)自然也就不會(huì)出現(xiàn)比較明顯的變形。同理，消除配合面縫隙或擴(kuò)大接觸面等也同樣能夠取得較好的效果。

3.5 熱變形問題的解決

當(dāng)機(jī)床、工件、刀具產(chǎn)生熱變形時(shí)，一般來(lái)說我們可以通過安裝冷卻裝置或添加冷卻液等方式來(lái)實(shí)現(xiàn)降溫，消除加工系統(tǒng)中存在的熱量，同時(shí)也可以選擇提高加工速度、多次加工、提高刀具鋒利度等方式來(lái)減少熱量的產(chǎn)生與傳遞。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，機(jī)械零件加工精度的影響因素是非常多的，要想降低加工誤差，提高機(jī)械零件的加工精度與質(zhì)量，必須要對(duì)這些影響因素進(jìn)行全面了解，并在此基礎(chǔ)上采取針對(duì)性的解決方法。

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