影响零件精度的误差分析及控制措施

1、影响零件精度的误差分析和控制措施摘要零件的精度包括尺寸精度、表面粗糙度、几何形状、相互位置等。 合理控制零件的加工精度，减小加工误差是保证产品质量的关键。 本文系统分析了各种误差及其发生原因，指出了提高零件加工精度的措施。关键词零件精度加工误差原因分析控制措施1 .加工精度和加工误差1.1加工精度指定零件加工后的实际几何参数与理想几何参数的匹配程度。 实际加工不能与理想的零件完全一致，总是有大小的差异，零件加工后的实际几何参数偏离理想的几何参数有多大程度称为加工误差。1.2原始误差机床、夹具、刀具、工件组成的机械加工工艺系统(简称工艺系统)存在各种各样的误差，这些误差以各种具体的工作条件反映在

2、工件的加工误差中。工艺系统的原始误差主要有工艺系统的几何误差、定位误差、工艺系统的受力变形引起的加工误差、工艺系统的热变形引起的加工误差、工件内应力再分布引起的变形及原理误差、调整误差、测量误差等。1.3研究机械加工精度的方法分析计算法和统计分析法。2 .过程系统的集合误差2.1机床几何误差因为刀具对加工中的工件的成形运动一般是通过机床进行的，所以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最大的是主轴旋转误差、轨道误差和传动链误差。 机床的磨损降低了机床的工作精度。2.1.1主轴旋转误差机床主轴是夹着工件和工具的基准，运动和动力传递给工件和工具，主轴的旋转误差

3、直接影响被加工工件的精度。主轴旋转误差是指主轴各瞬间的实际旋转轴线相对于平均旋转轴线的变动量。 可以分解为放射状的圆振动、轴振动、角度振动三种基本形式。产生主轴径向旋转误差的主要原因有主轴数级轴颈的同轴度误差、轴承自身的各种误差、轴承间的同轴度误差、主轴的旋转度等。 但是，对主轴径向的旋转精度的影响的大小根据加工方式而不同。产生轴向松动的主要原因是，主轴轴肩端面和轴承端面在主轴旋转轴线上存在垂直度的误差。 根据加工方法不同，主轴的旋转误差引起的加工误差也不同。 用车床加工外圆和内孔时，主轴的径向旋转误差会引起工件的圆度和圆柱度的误差，但不直接影响工件的端面加工。 主轴的轴向旋转误差对加工外圆和

4、内孔影响不大，但对加工端面的垂直度和平面度有很大的影响。 对于轮螺纹，主轴的旋转误差会使被加工螺纹的导程产生周期性的误差。可以适当地提高主轴和外壳的制造精度，选择高精度的轴承，提高主轴部件的组装精度，平衡高速主轴部件，对滚动轴承施力等，提高机床主轴的旋转精度。2.1.2轨道误差导轨是决定机床上各机床零件的相对位置关系的基准，也是机床运动的基准。 车床导轨的精度要求主要是水平面内的直线度和垂直面内的直线度前后的导轨的平行度。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是引起导轨误差的重要因素。 导轨的磨损是机床精度下降的主要原因之一。2.1.3传动链误差所谓传动链误差，是指传动链整体两

5、端的传动元件间的相对运动的误差。 一般用传动链末端零件的旋转角度误差来测量。2.2工具、夹具的制造误差和磨损切削过程中刀具磨损，工件的尺寸和形状不可避免地发生变化。 正确选择工具材料和新的耐磨工具材料，合理选择工具几何参数和切削量，正确采用刃磨工具，正确采用冷却液等，可以有效减少工具的尺寸磨损。 如果需要，也可以使用补偿装置自动补偿刀具的尺寸磨损。夹具的作用是工件相对于工具和机床具有正确的位置，因此夹具的制造误差对工件的加工精度(特别是位置精度)有很大的影响。 夹具的制造误差由定位误差、夹紧误差、夹具的安装误差、引导误差、分度误差和夹具的磨损构成。 夹具的磨损会引起工件的定位误差。2.3定位误

6、差2.3.1标准偏离在零件图中确定特定表面尺寸、位置的基准称为设计基准。 在工程图上决定本工程被加工面加工后的尺寸、位置的基准叫做工程基准。 一般来说，工程标准必须与设计标准一致。 使用机床加工工件时，必须选择工件上的几个几何元素作为加工时的定位基准(或测量基准)。 如果选定的定位基准(或测量基准)与设计基准不一致，则会发生基准不一致误差。 基准不一致误差等于定位基准相对于设计基准在工序尺寸方向上的最大变动量。2.3.2定位副制造的不正确误差工件在夹具上的正确位置由夹具上的定位元件决定。 夹具上的定位元件无法以基本尺寸绝对正确地制造。 可以在指定的公差范围内更改实际尺寸(或位置)。 另外，工件

7、上的定位基准面也存在制造误差。 工件定位面和夹具定位元件一起构成定位副，定位副的制造不正确，定位副间的配合间隙引起的工件的最大位置变动量称为定位副的制造不正确误差。2.4工艺系统受力变形引起的误差工艺系统是一个弹性系统，加工时在切削力、夹紧力和动力等作用下发生相应变形，破坏刀具和工件间的准确位置，产生加工误差。2.4.1切削中受力点的位置变化引起的加工误差切削过程中，加工系统的刚性会随切削力的着力点位置变化而变化，引起系统变形的差异，使被加工表面产生形状误差。2.4.2根据切削力大小的变化，再现加工误差误差虽然工件空白的外形具有大致的零件形状，但尺寸、形状及表面层的材料硬度存在较大的误差。 空

8、白的这些误差使加工时切削深度不断变化，引起切削力的变化，使工艺系统产生相应的变形，零件加工后也会留下与空白表面相似的形状和尺寸误差。 当然，残留在工件表面的误差比空白表面的误差小得多。 该现象称为“误差再现规则”，由此引起的加工误差称为“误差再现”。 除切削力外，动力传递力、惯性重力、夹紧力等其他力也改变了工艺系统的变形，引起加工误差，影响加工精度。2.5工艺系统热变形引起的误差在机械加工中，工艺系统在各种热源的作用下产生一定的热变形。 由于工艺系统热源分布的不均匀性和各环节的结构、材料的不同，工艺系统各部分的变形会产生差异，破坏了工具和工件的正确位置和运动关系，产生加工误差。 特别是在精密加

9、工中，热变形引起的加工误差占总加工误差的40%70%。2.5.1机床热变形对加工精度的影响机床受热源的影响，各部分的温度发生变化，由于热源分布的不均匀和机床机构的复杂，机床各部件在一定程度上发生热变形，破坏了机床各部件原来的相互位置关系，影响加工精度。 根据类型不同，机床根据热源对加工精度的影响不同。2.5.2刀具热变形对加工精度的影响虽然在切削加工中进入刀具的热量仅为3%5%，但由于刀具的尺寸和热容量小，所以温度上升很高，引起刀具的热伸长，引起加工误差。 对于粗加工时刀具的热变形对加工精度的影响可以忽略的加工要求高的零件，刀具的热变形对加工精度产生很大的影响，加工表面产生形状误差。 例如用高

10、速钢刀具进行车削的情况下，刃部的温度高达700800，刀具的热伸长量可达到0.03 mm。2.6调整误差每个机械加工工序，一定要对工艺系统进行这种调整工作。 调整不是绝对正确的，所以会产生调整误差。 在工艺系统中，机床中的工件、刀具的相互位置精度可以通过调整机床、刀具、夹具、工件等来保证。 当机床、刀具、夹具、工件材料等原始精度达到工艺要求，不考虑动态因素时，调整误差的影响对加工精度起着决定性的作用。2.7测量误差零件在加工或加工后进行测量时，测量方法、测量精度、工件和主要客观因素直接影响测量精度。2.8加工原理误差加工过程是采用近似加工方法、近似传动和近似刀具轮廓引起的加工误差。2.8.1采

11、用近似加工运动产生的误差在很多情况下，为了得到所要求的工件表面，必须在工件和工具的运动之间建立一定的连接。 理论上，必须采用完全正确的运动关系。 但是，如果采用理论上完全正确的加工原理，则机床和夹具变得非常复杂，有时制造变得困难，相反，难以实现高加工精度，有时也变得不可能。 磨削车削或模数螺纹时，因为其导程t=m，公式中有这种勉强的因素，如果交换齿轮得到导程值，就会有原理上的误差。2.8.2采用近似的刀具轮廓引起的误差用成形工具加工复杂曲面时，有时很难使刀具的刀尖完全符合理论曲线的轮廓，多采用圆弧、直线等简单近似的线型代替理论曲线。 用滚刀切断渐开线齿轮的话，滚刀的制造变得容易，所以多用阿基米

12、德的基本蜗杆和法线的基本蜗杆代替滚刀的基本蜗杆，产生了加工原理的误差。3 .提高零件加工精度的措施减少3.1元的误差提高零件加工使用的机床的几何精度，提高夹具、测量仪和工具自身的精度，控制工艺系统的力、热变形、工具磨损、内应力造成的变形、测量误差等是直接减少原始误差。 为了提高机械的加工精度，有必要分析产生加工误差的各原始误差，根据情况对导致加工误差的主要原始误差采取不同的措施。 在精密零件的加工中，要尽量提高使用的精密机床的几何精度、刚性，在加工具有控制加工热变形的成形表面的零件时，如何减少成形刀具的形状误差和刀具的安装误差？3.2误差补偿法对于过程系统的原始误差，可以采用误差补偿方法控制零

13、件加工误差的影响。(1)误差补偿法：该方法能人为地创造新的原始误差，补偿或抵消原始工艺系统固有的原始误差，减少加工误差，提高加工精度。(2)误差抵消法：利用原始误差部分地或部分地抵消原始误差或另一原始误差。3.3将原始误差分化或平均化可以采取分化几个原始误差的方法来提高一部分零件的加工精度。 在要求加工精度的零件表面，也可以采用在试行错误的过程中，阶段性地对原误差进行平均化的方法。(1)分化原始误差(分组)法：根据误差反映规则，测量空白或前工序的工件尺寸，按大小分为n组，将各组的工件的尺寸范围缩小到原来的1/n。 然后，按各组的每个误差范围调整刀具相对于工件的正确位置，使各组的工件的尺寸分散范围的中心大致一致，大幅度缩小工件整体的尺寸分散范围。(2)平均原始误差：该方法的过程是通过加工不断缩小被加工表面原来的误差，和平平均化的过程。 均匀化的原理是通过密切关系的工件和工具表面的相互比较和检查，找出它们的差异，进行相互补偿加工和基准加工。移动3.4元误差该方法的本质是将原始误差从误差敏感的方向向误差非敏感的方向转移。 把原来的误差向不敏感的方向移动。 各种原始误差在零件加工误差中反映的程度是否与误