影响机械加工精度因素及改善对策

摘要：随着科技进步、社会向前快速发展，机械工业在全球工业化进程中越发重要，对机械加工过程中的加工精度也要求越来越高。机械加工精度影响项目的整体质量，因此掌握机械加工精度的影响因素十分必要。本文介绍影响加工精度的几种主要因素，结合实践经验，针对性地总结了提高加工精度的具体对策。

关键词：加工精度;因素;对策;机械工业
机械加工精度是指项目产品在加工过程中实际加工的几何参数（尺寸、位置和形状）和理想的几何参数之间的精度程度值。产品实际几何参数和图纸理想几何参数之间的数值差距越小，意味着产品的加工尺寸精度越高。在现实加工过程中，由于人工、机械等因素，会对产品加工过程中***终的尺寸造成一定影响，使得产品在加工过程中出现误差不可避免。然而，加工误差直接影响加工成本和产品的可靠性。因此，减少加工误差，提高加工精度，刻不容缓。

1机械加工精度影响因素
机械加工精度直接影响零件的后期使用。零件的加工精度是由加工过程中的尺寸、形状、相对位置决定的。在实际机械加工过程中，有很多因素能够影响机械加工精度。经过总结，对机械加工精度造成影响的常见因素有以下几种。
1.1工艺系统误差
产品加工过程中，机床为加工产品提供动力，机床的精度直接决定零件加工精度。机床决定零件加工误差的主要部件有导轨、主轴、传动装置等。主轴产生的误差可称为回转误差，是一项综合性误差，是指主轴在旋转过程中回转线相对于理论回转线的误差。误差通常表现在轴向窜动、径向圆跳动以及纯角度摆动几种情况。导轨是实现刀具和工件相互之间进行直线运动的一个部件，也是保证刀具和工件之间相对位置的一个重要部件，其精度的高低决定着零件加工精度。导轨影响零件加工精度的主要因素有导轨之间的水平面的直线度、垂直面的直线度、前后导轨的平行度以及与主轴轴心之间的平行度。刀具的几何误差也会给产品加工中的精度造成一定影响。机械加工过程中，刀具的磨损、硬度不合格或是角度不合适，都会影响零件的加工精度。在不同加工技术中。使用刀具的型号不同也会影响零件加工结果。机床夹具制造的几何尺寸和质量、安装的精度以及加工过程中夹具对零件的性能，都能够影响产品的加工质量。例如，铣复合加工中心中导轨精度，有纵向导轨向、横向导轨向及垂直导轨向。各导轨本身存在制造误差；运动过程中，各导轨之间还存在相对运动误差。无论导轨为哪一种形式，在实际加工中，总是存在着六个导向误差。导轨的导向误差是指导轨副的运动件实际运动方向与理论运动方向的偏差值[1]。以纵向导轨（向）为例，阐述机床导轨的六个导向误差。当沿轴移动时，会存在沿三个方向的移动误差，如图1所示。其中，一个为导轨在水平面内相对于基准轴线的直线度误差造成的，一个为导轨在垂直面内相对基准轴的直线度误差造成的。
1.2加工工艺原理误差
加工原理误差是指在加工产品过程中由于选择的加工方法或计算方法致使产品加工出现的误差[2]。加工原理误差一般出现在类似使用近似的计算加工方法中。例如，车削模数蜗杆时，可以通过配换齿轮进行加工。根据加工原理，涡轮的螺距值是mπ。但是，在加工过程中，机床配换齿轮的齿数有限，只能将π取近似值，使得刀具在加工零件成型过程中造成加工误差。又如，平常用齿轮滚刀加工的方式加工渐开线齿轮，为了方便，滚刀的制造一般采用其他蜗杆代替渐开线基本蜗杆，使得加工出来的齿轮齿形都存在一定的误差。
1.3零件加工受力变形误差
在机械加工过程中，零件在装夹、高速运转以及加工过程中会受力和受热，致使零件发生形变。产品加工过程中发生变形，一定程度上会破坏工件和影响刀具之间的正确位置。同时，工件在发生形变的过程中，自身内部的应力也发生改变，使得工件在加工完成后，产品的内部组织结构发生改变，从而影响工件的加工精度。工件表面温度的改变，还会影响加工过程中的刀具及车身的硬度和刚度，致使刀具等零部件在加工过程中发生误差，从而导致零件加工过程出现误差。
1.4加工工艺误差
传统的加工过程中，操作员在对机床进行操作时，加工精度会受个人主观原因及操作不规范因素的影响。加工精度也与操作员的技术水平息息相关。随着社会的发展，数控机床开始在机械加工过程中广泛推广运用，但机床操作步骤还需要通过程序编制、伺服驱动机构、位置检测、数控装置来完成。只要这些步骤不准确，就会导致产品在加工过程中产生误差。同时，加工工艺系统会出现热变形。发生热变形的原因有以下三种：（1）刀具的热容量和体积都较小，使热量集中在切削部位，较高的温度对工件造成影响；（2）机床长时间运行成为热源，而机床结构复杂、散热不均匀，使机床各部位的温度不同，产生的变形也不同，***终导致误差；（3）工件在加工过程中由于摩擦或其他外因作用变热，产生加工误差[2]。

2提高机械加工精度的对策
机械加工过程中，影响零件加工精度的因素有很多，且这些因素不可避免。但是，可以通过减少加工误差来提高零件的加工精度。
2.1提高机械加工设备精度
机械设备精度的高低直接决定产品的加工精度。提高机械设备几何精度，能够很好地控制机械加工误差。一方面努力提高机床的质量，针对性地选择高精度的刀具、导轨、夹具等零部件的机床。在加工过程中，要常检查机床零部件的精准度，如刀具钝化、损坏等，保持加工过程中各机床设备零部件的精确度[3]。另一方面，需要在安装加工部件的过程中注意安装的精准度，并在机械加工过程中，注意各加工部件与零件之间的位置变化，及时调整加工过程中因外界因素出现的工件和零件之间的位置变化，从而控制机械加工的精确度。
2.2减少加工原理误差
减少加工原理误差，就是要改善加工过程中所选择的加工方法或计算方法，以此提高零件的加工精度。加工前，需对可能产生的加工原理误差的原因和原理内容进行分析和总结。基准选择对机械加工的精确度非常重要，直接决定机械零件加工的精度。在机械加工前，要选择精确的定位找准方法，保证设计基准和工序基准的重合一致性，从而大大提高零件加工精度。零件变形存在机械加工的整个过程，且往往不利于保证加工精度。要想提高零件的加工精度，必须要减少加工零件过程中的零件变形量。在零件加工过程中，可以通过调整机床夹具、刀具与零件之间的距离以及加工速度、加工深度，控制机械加工过程中所产生的切削力、离心力、夹紧力以及加工温度的方法，总结经验，寻找***佳的零件加工工艺方法。
2.3减少加工工序误差
减少加工工序误差是根据以往机械加工过程中的误差经验和相关规律，对零件加工工序和尺寸来进行分组，进行多次试加工，通过所得的试加工零件精度，对刀具等机床加工部件进行位置变动、型号选择，***终找出***合适的安装位置和型号。除此之外，还可以通过使用均化方法来减少零件加工过程中产生的误差。通过不断试验，对数据进行对比查找，找出误差产生的原因和位置，对应进行改善，寻找精度***高的机械加工方法。
2.4减少加工操作误差
加工操作有两种：一种是传统的人工操作机床的加工方式，一种是当今比较流行的数控机床加工方法。人工操作的加工方法，加工精度和操作工人的熟练程度有关。传统的加工方式可以通过提高操作工人技术能力、设置规范操作章程、制作规范操作文书等方式，提高工件的加工精度。数控机床的操作过程中涉及到程序编制、伺服驱动机构控制、位置检测、数控装置运行等步骤。要想提高数控加工过程中的加工精度，需要完善数控操作程序代码，防止因数控程序问题而出现误差。同时，要精准控制机床检测、加工零部件的精准度，以减少机械工件加工过程中产生的误差。影响机械加工精度有很多因素。本文通过总结影响机械加工精度的因素，提出相应的对策。要提高工件的加工精度，一方面需要减少原始误差，积极改善加工工艺；另一方面需要减少加工过程中出现的人为或设备误差，如提高工人的工艺水平等，以此提升机械加工的精度。对于加工工艺系统会出现热变形情况，则可采用以下措施：在工件加工过程中，上道工序中的工件误差，会给本工序造成一定的影响，如误差复映造成本工序的加工误差扩大、定位误差造成本工序的位置误差扩大。为了解决这个问题，在大批量加工工件时，可以采用误差分组法，即将上道工序加工后的零件按照误差大小分成N组，那么每组的误差范围就会缩小到原来1/N，然后再分别调整各组的误差，从而达到减小误差、提高加工精度的目的[3]。