有关提高机械加工精度的几点思考论文

王利平 田海平 温利安

摘 要：在机械加工过程中，往往有很多因素影响工件的最终加工质量，笔者结合自己多年的实践经验，分析了机械加工中存在误差的主要原因，提出了提高机械加工精度的几点措施。

关键词：机械加工、误差、精度提高

论文前言
在机械加工中，误差是不可避免的，往往有很多因素影响工件的最终加工质量，只有对误差产生的原因进行详细的分析，才能采取相应的预防措施减少加工误差，提高机械加工精度。
1 误差产生的原因
由于工艺系统中的各组成部分（机床、刀具、夹具的制造误差，使用中的磨损等）都直接影响工件的加工精度。这些误差与工艺系统本身的结构状态和切削过程有关，产生加工误差的主要因素有：
1.1 系统的几何误差
加工原理误差、机床的几何误差、刀具的制造误差及磨损、夹具误差都是系统几何误差的体现。系统的几何误差中，夹具的误差在改善加工精度中，起着举足轻重的作用。下面将对夹具的定位误差进行详细的分析。
定位误差产生的原因是工件的制造误差和定位元件的制造误差，两者的配合间隙及工序基准与定位基准不重合等造成的。若定位误差，用△D表示。在采用调整法加工一批工件时，定位误差的实质是工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量（采用试切法加工，不存在定位误差）。
基准不重合误差，用△B表示，基准位移误差，用△Y表示。图1（a）是某产品的工序简图，工序尺寸为A和B。图1(b)是加工示意图，工件以内孔D在圆柱心轴上定位，O是心轴轴心，C是对刀尺寸。尺寸A的工序基准是内孔轴线，定位基准也是内孔轴线，两者重合，△B＝0。但是，由于工件内孔面与心轴圆柱面有制造公差和最小配合间隙，使得定位基准（工件内孔轴线）与限位基准（心轴轴线）不能重合，定位基准相对于限位基准下移了一段距离，由于刀具调整好位置后在加工一批工件过程中位置不再变动（与限位基准的位置不变）。所以，定位基准的位置变动影响到尺寸A的大小，给尺寸A造成了误差。
 

图1 基准位移误差图
由图1（b）可知，一批工件定位基准的最大变动量为：
△i＝Amax－Amin
式中：△i——一批工件定位基准的最大变动量；
Amax——最大工序尺寸；
Amin——最小工序尺寸。
当定位基准的变动方向与工序尺寸的方向相同时，基准位移误差等于定位基准的变动范围，即：
△y＝△i
此时：△i＝ imax－imin
Amax——定位基准的最大位移；
Amin——定位基准的最小位移。
当定位基准的变动方向与工序尺寸的方向不同时，基准位移误差等于定位基准的变动范
围在加工尺寸方向上的投影，如图2所示，即
△y＝△icosα
式中：α——定位基准的变动方向与工序尺寸方向间的夹角。
 

（a）工序简图 (b) 基准位移误差
图2 基准位移误差
1.2 工艺系统的受力变形
由于机床、夹具、工件、刀具所组成的工艺系统是一个弹性系统，在加工过程中由于切削力、传动力、惯性力、夹紧力以及重力的作用，会产生弹性变形，从而破坏了刀具与工件之间的准确位置，产生加工误差。减小工艺系统受力变形的措施主要有：一是提高工件加工时的刚度；二是提高工件安装时的夹紧刚度；三是提高机床部件的刚度。
1.3 调整误差
零件加工的每一个工序中，为了获得被加工表面的形状、尺寸和位置精度，总得对机床、夹具和刀具进行这样或那样的调整。任何调整工作必然会带来一些原始误差，这种原始误差即调整误差。调整误差与调整方法有关。
1.4 工件残余应力引起的误差
有残余应力的零件处于一种不稳定状态。一旦其内应力的平衡条件被打破，内应力的分布就会发生变化，从而引起新的变形，影响加工精度。

2 提高加工精度的工艺措施
笔者结合自己多年的实践经验，觉得保证和提高加工精度的方法，大致可概括为以下几种：
2.1 减少原始误差
这种方法是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。
2.2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，从而达到减少加工误差，提高加工精度的目的。
2.3 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。
2.4 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（如毛坯精化后，把原来的切削加工工序取消），引起原始误差发生较大的变化。
2.5 均化原始误差
误差均化法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。 在生产中，许多精密基准件（如平板、直尺、角度规、端齿分度盘等）都是利用误差均化法加工出来的。
2.6 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（也称自身加工修配法）的方法，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。
3 论文结论
在机械加工中，误差是不可避免的，只有对误差产生的原因进行详细的分析，才能采取相应的预防措施减少加工误差，提高机械加工精度。

参考文献：
[1]李玉平，机械加工误差的分析 [J].新余高专学报，2005(4)．
[2]朱正欣，机械制造技术[M] .北京：机械工业出版社，1999.
[3]汪尧，工艺系统几何误差对加工精度的影响分析[J]．科技信息，2004(4).