关于机械加工精度与加工误差的研究分析

关于机械加工精度与加工误差的研究分析

董玉泉

身份证号码：44098219901028XXXX

摘要：机械零件精度对机械产品的质量和性能有着直接影响。减少误差提高精度对提高机械产品质量和性能意义重大。本文分析了机械加工精度误差产生的原因，并对如何提高机械加工精度提出了一些建议措施。

关键词：机械加工；精度；加工误差

引言：机械工业是国民经济发展的重要基础，作为现代化工业产品的重要生产环节，机械加工是利用机械手段针对相关工件进行加工制造的过程。随着高尖科技的不断创新与发展，对于机械元件加工的精度要求愈来愈高，针对影响机械加工精度的误差成因，如何在机械加工过程中避免或减小机械部件的精度误差，提高和优化机械产品的加工质量及其性能，成为现代机械加工制造领域广为关注的技术问题。

一、机械加工精度的含义及减少误差提高精度的意义

机械加工精度是指相关工件在加工完成后所具有的包括尺寸大小、几何形状以及各表面相互位置等参数的实际值，与其预先设计应具备的理想几何参数需求比对的相符程度。加工精度通常包括尺寸精度、形状精度和位置精度等方面的内容，尺寸精度用来限制加工表面与其基准间尺寸误差的范围，形状精度用来限制加工表面宏观几何形状误差，位置精度用来限制加工表面与其基准间的平行度、垂直度、同轴度等相互位置误差。由于加工机械的性能、技术方法、生产条件等因素的不同影响，机械加工出来的相关零件在其尺寸、形状和表面相互位置参数与理想参数总是存在一定的偏离误差，在数值上通常采用加工误差的大小来表示加工精度。机械元件的加工精度和表面质量等加工质量、是保证相关机械产品装配质量的基础，加工误差的大小反映了加工精度的高低。

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。提高机械产品的质量和性能，是当前机械生产企业提高市场竞争力的重要手段。

二、机械加工产生误差的主要原因

通常情况下，误差是不可避免的。下面本文对几种常见的产生加工误差的原因进行分析：

2.1机床的几何误差

目前，国内的机械加工中的半成品以及成品都是在机床上加工而成的，所以，这一过程中很容易出现各类误差。例如：机床将工件固定在夹具上，利用高速旋转的刀具对工件进行切削，稍有偏差，就会造成一定的加工尺寸误差。这其中主要包括：主轴回转运动误差。该误差主要是指主轴在某一时刻发生的回转轴线同平均回转轴线之间的变动值。主要是由主轴几段轴颈的同轴度误差以及主轴绕度误差导致的；传动链误差。在传动链的始末端之间，往往会由传动元件之间的相对运动导致一定的误差；刀具几何误差。刀具在切削的过程中，不可避免的会出现一定的磨损，从而导致工件的尺寸或者形态出现一定的差异，进而引起误差。

2.2工艺系统受力变形引起的误差

机械加工工艺系统在切削力、夹紧力、惯性力、重力、传动力等的作用下，会产生相应的变形，从而破坏了刀具和工件之间的正确的相对位置，致使工件的加工精度下降。

（1）工件刚度：工艺系统中如果工件刚度相对于机床、刀具、夹具来说比较低，在切削力的作用下，工件由于刚度不足而引起的变形对加工精度的影响就比较大，其最大变形量可按材料力学有关公式估算。

（2）刀具刚度：外圆车刀在加工表面法线方向上的刚度很大，其变形可以忽略不计。镗直径较小的内孔，刀杆刚度很差，刀杆受力变形对孔加工精度就有很大影响。刀杆变形也可以按材料力学有关公式估算。

（3）机床部件刚度：机床部件由许多零件组成，机床部件刚度迄今尚无合适的简易计算方法，当今主要还是用实验方法来测定机床部件刚度。影响机床部件刚度的因素有：结合面接触变形的影响，摩擦力的影响，低刚零件的影响，间隙的影响等。

（4）工艺系统受热变形引起的误差：通常来说，系统受热变形会对精确性产生非常明显的影响，尤其是在生产较大的零件的时候，因为受热变形导致的问题在总的误差问题中占据的比例大约在百分之三十到七十之间。机床以及工件等一旦受到热源影响的话，它们的温度就会变高，而且它们自身也会向四周传递热。如果它们传递到外界的热和它们获取的热能量一样的话，此时系统就实现了热平衡。

2.3加工现场环境影响

加工现场往往有许多细小的金属屑，这些金属屑如果存在与零件定位面或定位孔位置就会影响零件的加工精度，对于高精度机械加工，一些细小到目视不到的金属屑都会影响到加工精度。

三、提高机械加工精度的措施

由于机械加工产生误差影响机械制造产品的质量及性能，为了减少误差的产生，下文提出了减少机械加工误差、提高机械加工精度的措施：

减少原始误差。提高零件加工所使用机床的几何精度，提高夹具、量具及工具本身精度，控制工艺系统受力、受热变形、刀具磨损、内应力引起的变形、测量误差等均属于直接减少原始误差。为了提高机械加工精度，需对产生加工误差的各项原始误差进行分析，根据不同情况对造成加工误差的主要原始误差采取不同的措施解决。对于精密零件的加工应尽可能提高所使用精密机床的几何精度、刚度和控制加工热变形；对具有成形表面的零件加工，则主要是如何减少成形刀具形状误差和刀具的安装误差。

均分原始误差。在机械加工过程中，工件毛坯的自身性能以及上一道机械加工工序中都可能存在一定的误差，并且，将这个误差延续到下一个工序当中。从而将机械加工的精确度进一步阐释不良影响。这个时候通常使用均分原始误差的方法进行处理。其实，这种方法实际上就是将原始误差进行平均划分，例如：将原始误差平均分成n份，那么，这个时候每一组的误差范围就会相应的缩减到原始误差的1/n，接下来，对各道工序进行优化整理，最大程度低降低原始误差造成的机械加工精度下降。

采用现代化的机械加工技术，实现实时加工误差控制。随着机械加工技术的不断提高，现代化的数控机床已经得到了普及和广泛的应用。在数控机床机械加工中，通过计算机技术进行软件编程及程序化操作，我们能够实时监测到工件在加工工艺系统中的每一个过程的几何参数，从而实现了实时的加工误差控制和补偿。实时加工误差控制是在高精度的测量装备仪器中，对加工过程中的每一个环节采集工件加工的误差数据，实时了解到工件在加工的当前状态下的实际几何参数，然后根据被监测到的工件误差的方向和程度，由补偿控制装置构建一个误差的数据位移，进行实时的误差补偿。在这种技术状态下，实时的误差补偿受补偿装置惯性的影响，导致补偿措施有些滞后，但这种减少加工误差，提高加工精度的方法效率高，而且其效果也很好，值得被推广和应用。

四、结束语

机械加工误差产生的原因比较复杂，并且很难将其完全消除。因此，如何将其控制在可允许范围之内，是当前研究工作的重点。本文首先对机械加工过程中存在的误差以及产生的原因进行分析，提出相应的应对措施。希望能够对相关的研究工作者提供一些帮助。

参考文献：

[1]赵秀芹.数控机床机械加工精度提升中误差补偿法的实践研究[J].山东工业技术，2017（18）：25-25；

[2]李晓微.试论减少机械加工误差提高机械加工精度[J].科技创新与应用，2017（18）：120-120；

[3]高振雷.如何提高机械加工精度的研究[J].科教导刊：电子版，2017（22）：261-261。