论提高机械加工精度的途径

1、论提高机械加工精度的途径摘要：影响机加工工件质量的因素很多，机床精度和 产品结构工艺是两个重要影响因素，着重分析了在修配车 间加工过程中，因机床精度引起的常见加工缺陷及消除方 法，并详细阐述了提高加工工艺的途径。关键词：机械加工；精度；误差所谓加工精度是指零件加工后的几何参数（尺寸，几 何形状和相互位置）与理想零件几何参数相符合的程度， 他们之间的偏离程度则为加工误差。加工误差的大小反映 了加工精度的高低，加工精度包括如下三个方面：（1）尺 寸精度：限制加工表面与其基准间尺寸误差不超过一定的 范围；（2）几何形状精度：限制加工表面的宏观几何形状 误差，如：圆度，圆柱度，平面度，直线度等；（3）

2、相互 位置精度：限制加工表面与其基准间的相互位置误差，如: 平行度，垂直度，同轴度，位置度等。在机械加工中，误 差是不可避免的，但误差必须在允许的范围内。通过误差 分析，掌握其变化的基本规律，从而采取相应的措施减少 加工误差，提高加工精度。1机械加工产生误差主要原因机床的几何误差加工中刀具相对于工件的成形运动一般都是通过机床 完成的，因此，工件的加工精度在很大程度上取决于机床 的精度。机床制造误差对工件加工精度影响较大的有：主 轴回转误差、导轨误差和传动链误差。机床的磨损将使机 床工作精度下降。(1)主轴回转误差，机床主轴是装夹工 件或刀具的基准，并将运动和动力传给工件或刀具，主轴 回转误差将

3、直接影响被加工工件的精度。(2)导轨误差， 导轨是机床上确定各机床部件相对位置关系的基准，也是 机床运动的基准。除了导轨本身的制造误差外，导轨的不 均匀磨损和安装质量，也使造成导轨误差的重要因素。导 轨磨损是机床精度下降的主要原因之一。(3)传动链误差, 传动链误差是指传动链始末两端传动元件间相对运动的误 差。一般用传动链末端元件的转角误差来衡量。刀具的几何误差刀具误差对加工精度的影响随刀具种类的不同而不同。 采用定尺寸刀具成形刀具展成刀具加工时，刀具的制造误 差会直接影响工件的加工精度；而对一般刀具，其制造误 差对工件加工精度无直接影响。夹具的几何误差:夹具的作 用时使工件相当于刀具和机床具

4、有正确的位置，因此夹具 的制造误差对工件的加工精度有很大影响。定位误差一是基准不重合误差。在零件图上用来确定某一表面 尺寸、位置所依据的基准称为设计基准。在工序图上用来 确定本工序被加工表面加工后的尺寸、位置所依据的基准 称为工序基准。在机床上对工件进行加工时，须选择工件 上若干几何要素作为加工时的定位基准，如果所选用的定 位基准与设计基准不重合，就会产生基准不重合误差。二 是定位副制造不准确误差。夹具上的定位元件不可能按基 本尺寸制造得绝对准确，它们的实际尺寸都允许在分别规 定的公差范围内变动。工件定位面与夹具定位元件共同构 成定位副，由于定位副制造得不准确和定位副间的配合间 隙引起的工件最

5、大位置变动量，称为定位副制造不准确误 差。工艺系统受力变形产生的误差一是工件刚度。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。二是刀 具刚度。外圆车刀在加工表面法线（y ）方向上的刚度很 大，其变形可以忽略不计。镇直径较小的内孔，刀杆刚度 很差，刀杆受力变形对孔加工精度就有很大影响。三是机 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，目前主要还是用实验方法来 测定机床部件刚度。变形与载荷不成线性关系，加载曲线 和卸载曲线不重合，卸载曲线滞后于加载曲线。两曲线线 间所包容的面

6、积就是载加载和卸载循环中所损耗的能量，它消耗于摩擦力所做的功和接触变形功；第一次卸载后, 变形恢复不到第一次加载的起点，这说明有残余变形存在, 经多次加载卸载后，加载曲线起点才和卸载曲线终点重 合，残余变形才逐渐减小到零。工艺系统受热变形引起的误差工艺系统热变形对加工精度的影响比较大，特别是在 精密加工和大件加工中，由热变形所引起的加工误差有时 可占工件总误差的50%o机床、刀具和工件受到各种热源的 作用，温度会逐渐升高，同时它们也通过各种传热方式向 周围的物质和空间散发热量。调整误差在机械加工的每一工序中，总要对工艺系统进行这样 或那样的调整工作。由于调整不可能绝对地准确，因而产 生调整误差

7、。在工艺系统中，工件、刀具在机床上的互相 位置精度，是通过调整机床、刀具、夹具或工件等来保证 的。当机床、刀具、夹具和工件毛坯等的原始精度都达到 工艺要求而又不考虑动态因素时，调整误差的影响，对加 工精度起到决定性的作用。2提高加工精度的途径保证和提高加工精度的方法，大致可概括为以下几种: 减小原始误差法、补偿原始误差法、转移原始误差法、均 分原始误差法、均化原始误差法、“就地加工”法。 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。例如细长轴的车削，现在采用了大走刀反向车削法, 基本消除了轴向切削力引起的弯曲变形。若辅之以

8、弹簧顶 尖，贝ij可进一步消除热变形引起的热伸长的影响。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。当原始误差是负值时人为的误 差就取正值，反之，取负值，并尽量使两者大小相等;或者 利用一种原始误差去抵消另一种原始误差，也是尽量使两 者大小相等，方向相反，从而达到减少加工误差，提咼加 工精度的目的。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。如当机床精度 达不到零件加工要求时，常常不是一味提高机床精度，而 是从工艺上或夹具上想办法，创造条件，使机床的几何误 差转移到不影响加工精度的方面去。如磨削主轴锥孔保

9、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。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，引起原始 误差发生较大的变化，这种原始误差的变化，对本工序的 影响主要有两种情况：误差复映，引起本工序误差;定位误 差扩大，引起本工序误差。解决这个问题，最好是采用分组调整均分误差的办法。 这种办法的实质就是把原始误差按其大小均分为n组，每 组毛坯误差范围就缩小为原来的1/n,然后按各组分别调整 加工。均化原始误差对配合精度要求很高的轴和孔，常釆用研磨工艺。研 具本身并不要求具有高精度，但它能在和工件作相对运动 过程中对工件进行微量切削，高点逐渐被磨掉最终使工件 达到很高的精度。这种表面间的摩擦和磨损的过程，就是 误差不断减少的过程。这就是误差均化法。它的实质就是 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，许多精密基准件都 是利用误差均化法加工出来的。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、