影響機械零件加工精度的因素及改善對策論文

　　1 引 言。

　　常用的衡量機械零件加工質量的指標包括加工精度和表面質量等數(shù)個方面，在實際的加工過程中，由于環(huán)境溫度、工藝系統(tǒng)的幾何誤差、 工件內應力重新分布引起的變形誤差等因素的影響， 導致加工工具和工件的正確位置可能會產生一定的程度的偏移， 使得零件與理想情況下的定位位置存在差異，這種差異即會對零件的加工精度產生影響。 因此，為了在不增加制造成本的情況下，盡可能提升機械零件的加工精度，相關的工藝人員需要結合產品的具體設計要求和實際生產條件，采取諸如更換較高精度加工設備和工裝夾具、制定合理的加工工藝、降低加工誤差等一系列方式，以期在保證加工過程經濟性的同時得到較高的加工精度。

　　2 主軸回轉誤差對機械零件加工精度的影響及改進措施。

　　2.1 主軸回轉誤差概述。

　　機床幾何誤差是整個機械零件加工中決定系統(tǒng)誤差的主要因素，主軸回轉誤差和導軌誤差均屬于主軸回轉誤差。 在加工過程中，由于主軸部件中軸承、軸頸、軸承座孔等的制造誤差和配合質量、潤滑條件、以及回轉時的動力因素的影響，往往瞬時回轉軸線的空間位置都在周期性地變化， 造成實際回轉中心與理論回轉中心不重合而產生回轉誤差。 如圖 1 所示，主軸回轉誤差包括徑向圓跳動、傾角擺動、端面圓跳動三種形式，常見的成因包括軸承本身系統(tǒng)誤差、軸承間隙過大、各段軸頸、軸孔的同軸度誤差、溫度過高引起熱變形等等。

　　2.2 對加工精度的影響。

　　根據(jù)影響主軸回轉精度的因素不同， 其對于工件加工精度往往也具有不同的影響，具體表現(xiàn)在以下幾個方面：當機床主軸回轉誤差為徑向圓跳動時，工件會產生圓度誤差；當機床主軸回轉誤差為傾角擺動時， 車削時工件徑向截面仍然會呈一圓形，而軸向截面則是一梯形，鏜孔時由于主軸的角度擺動形成的回轉軸線與工作臺導軌不平行，鏜出的孔將為橢圓形。

　　當機床主軸回轉誤差為端面圓跳動時， 雖然加工圓柱面的情況不會受到影響，但加工端面時，左右螺旋面可能會形成垂直度誤差，被加工的端面與圓柱面也可能不垂直。 螺紋加工時，會導致螺距產生規(guī)律明顯的周期誤差。

　　2.3 改進措施。

　　主軸回轉誤差作為影響機械零件加工精度的主要因素，其相關的改進措施也較為多樣， 考慮到實際的生產和加工條件，相關的改進措施可從以下三個方面著手：①更換具有較高精度的主軸部件，從源頭上降低系統(tǒng)誤差，例如選用 D,C 級的前軸承； 將傳統(tǒng)的動壓滑動軸承更換為靜壓滑動軸承以降低徑向跳動型回轉誤差；提升主軸箱體支承孔、主軸軸頸和與軸承密切性較強的零件精度； 在加工前對滾動軸承進行預緊等等。 也可提升主軸支承的精度并做好精細化管理，包括使用精密滾動軸承和氣體靜壓軸承、 采用軸頸與軸承圈誤差抵消法或角度選配法，精細調整安裝并盡量減小軸承問隙等等。 ②在以上基礎上減小工件自身形位誤差，制定合理的加工工藝，例如讓主軸僅僅作為提供旋轉運動和轉矩的工具， 不依賴其回轉精度對零件進行加工。 如采用死頂尖磨削外圓加工法時，只需保證定位中心孔位于所加工零件中心且形狀正確， 即可加工出高精度的外圓柱面。 ③提升機床主鈾的轉速以提升切削精度，現(xiàn)在，超精密加工機床的轉速已從每分鐘幾千轉提高到幾萬轉，精度更是達到了納米數(shù)量級，隨著精密加工技術的不斷成熟， 我們有理由相信精密切削這類加工技術有著更為優(yōu)秀的應用價值。

　　3 導軌誤差對機械零件加工精度的影響及改進措施。

　　3.1 導軌誤差概述。

　　導軌在機械零件加工中的作用主要是確定機床以及各機床部件相對位置的基準。 較容易引起導軌誤差的因素除了導軌本身存在系統(tǒng)誤差以外， 還包括長期加工過程中導軌不均勻磨損、導軌工作時的受力變形、導軌工作時的熱變形等等。

　　3.2 對加工精度的影響。

　　機床導軌對加工精度的影響主要體現(xiàn)在導軌在水平面的直線度誤差、導軌在垂直面的直線度誤差、前后導軌在垂直面的平行度誤差等數(shù)個方面。 反映在機械零件的表面上為鼓形誤差或鞍形誤差。 如果機床加工時車削時導軌在水平面內向前凸出，容易出現(xiàn)鼓形誤差，如果在水平面內向后凸出，則容易出現(xiàn)如圖 2 所示的鞍形誤差。

　　3.3 改進措施。

　　考慮到導軌具有較長的使用年限， 故改進導軌誤差對加工精度的影響可從以下幾個方面著手： ①優(yōu)化導軌的設計與制造，包括結構、潤滑方式、防護裝置，重點則包括制造精度和耐磨性。 ②在使用過程中做好維護及保養(yǎng)工作，避免導軌超負荷工作，造成導軌非正常磨損進而引起機械零件加工精度。 ③選用合適的潤滑劑，一方面降低零件與導軌之間的摩擦力，提升導軌使用壽命，另一方面也可降低系統(tǒng)誤差，提升加工精度。

　　4 受力變形對機械零件加工精度的影響及改進措施。

　　4.1 受力變形概述。

　　機械零件加工的過程中會產生切削力、夾緊力、離心力等一系列力，在這些力的作用下，無論是所加工的機械零件，還是整個加工系統(tǒng)， 都會因固有頻率產生程度不同的變形和振動， 進而對工件和刀具之間的相對速度和相對位置產生一定程度的破壞，引起加工精度降低。

　　4.2 切削力對加工精度的影響。

　　切削力對加工精度的影響主要是由于工件的加工余量和硬度不均勻所引起的，稱之為誤差復映現(xiàn)象。 如圖 3 所示，該毛坯因余量不足存在橢圓形狀誤差， 當?shù)毒咴趫D示雙點畫線位置時毛坯橢圓長軸方向上的背吃刀量為 ap1, 短軸方向的背吃刀量為 ap2,兩者的絕對值會造成整個毛坯的受力不均勻，進而引起加工出的零件加工精度下降。

　　4.3 夾緊力引起的加工誤差。

　　在機械零件的加工過程中， 三爪卡盤會夾緊工件以幫助零件固定在機床上從而加工內孔， 但由于機械零件的剛度不盡相同， 卡盤所用的夾緊力會使得剛度較差的零件產生小幅度的變形，進而導致后續(xù)的內孔加工產生誤差。 如圖 4 所示，當三爪卡盤加緊工件時，零件內孔產生誤差。

　　4.4離心力引起的加工誤差。

　　某些零件的加工過程中，由于零件的回轉中心與質心之間不重合，在高速旋轉時造成一定的離心力，離心力的法向方向分力大小的變化使刀具切削力發(fā)生變化，因此引起工件在高速切削過程中的高頻振動，造成加工面與定位面的同軸度誤差，從而導致零件尺寸精度和表面質量的降低。

　　4.5 減小受力變形的改進措施。

　　受力變形是影響機械零件加工精度的常見因素， 較易實現(xiàn)的改進措施如下。 ①提升零件的接觸剛度，這也是機械加工過程中最常使用的方法， 具體包括改善系統(tǒng)主要零部件接觸表面的配合質量來提升機械零件的抗變形性能， 預加載荷來消除配合面間隙且擴大實際接觸面等等。 ②提升零件的自身剛度，如改善輸入輪的布局使最大轉矩減小，增大零件上的過度曲線減小應力集中等，其對于切削力、夾緊力等引起的加工精度降低有著明顯的改善作用。 ③還應當在加工過程中采用新型技術，如精密切削技術、模具成型技術、超精密研磨技術等等，從源頭上避免可能產生誤差的情況產生。

　　5 結束語。

　　在實際的加工過程中， 影響加工精度的因素除上文所述情況外，還包括殘余應力誤差、熱變形誤差、加工原理誤差、測量誤差等等。 為了確保機械零件加工全過程的高精度，相關的加工人員和管理人員應當對機械零件加工精度的影響因素有較為全面的了解， 并能夠對其存在規(guī)律和加工結果進行一定的分析， 從而能夠在機械零件加工精度明顯不合格的情況采取一定的改進措施來優(yōu)化機械零件的加工工藝過程， 最終保證機械零件的精度。

　　參考文獻。

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