機械加工精度偏差的管控方式

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本文作者：牟影 單位：裝甲兵技術(shù)學(xué)院（吉林長春）

相對于人類社會的發(fā)展需求而言，機械工業(yè)是國民經(jīng)濟發(fā)展的重要基礎(chǔ)，作為現(xiàn)代化工業(yè)產(chǎn)品的重要生產(chǎn)環(huán)節(jié)，機械加工是利用機械手段針對相關(guān)工件進行加工制造的過程。隨著高尖科技的不斷創(chuàng)新與發(fā)展，對于機械元件加工的精度要求愈來愈高，針對影響機械加工精度的誤差成因，如何在機械加工過程中避免或減小機械部件的精度誤差，提高和優(yōu)化機械產(chǎn)品的加工質(zhì)量及其性能，成為現(xiàn)代機械加工制造領(lǐng)域廣為關(guān)注的技術(shù)問題。

1、機械加工精度的內(nèi)涵要求

機械加工是根據(jù)相關(guān)工件的外形尺寸或性能結(jié)構(gòu)設(shè)計需求，以車床、銑床、鉆床、磨床、沖壓機、壓鑄機等專用機械加工設(shè)備為介質(zhì)，采用一定的技術(shù)加工手段來進行機械工件產(chǎn)品制作的過程。根據(jù)被加工機械元件所處的溫度狀態(tài)，機械加工通常分為冷加工和熱加工兩種方式。機械加工精度是指相關(guān)工件在加工完成后所具有的包括尺寸大小、幾何形狀以及各表面相互位置等參數(shù)的實際值，與其預(yù)先設(shè)計應(yīng)具備的理想幾何參數(shù)需求比對的相符程度。加工精度通常包括尺寸精度、形狀精度和位置精度等方面的內(nèi)容，尺寸精度用來限制加工表面與其基準(zhǔn)間尺寸誤差的范圍，形狀精度用來限制加工表面宏觀幾何形狀誤差，位置精度用來限制加工表面與其基準(zhǔn)間的平行度、垂直度、同軸度等相互位置誤差。由于加工機械的性能、技術(shù)方法、生產(chǎn)條件等因素的不同影響，機械加工出來的相關(guān)零件在其尺寸、形狀和表面相互位置參數(shù)與理想?yún)?shù)總是存在一定的偏離誤差，在數(shù)值上通常采用加工誤差的大小來表示加工精度。機械元件的加工精度和表面質(zhì)量等加工質(zhì)量、是保證相關(guān)機械產(chǎn)品裝配質(zhì)量的基礎(chǔ)，加工誤差的大小反映了加工精度的高低。

2、導(dǎo)致機械加工精度偏差的因素

機械加工中，誤差會影響機械部件的加工精度及其表面質(zhì)量。從誤差的規(guī)律掌握程度來看，誤差可分為系統(tǒng)誤差和隨機誤差，導(dǎo)致機械加工誤差的因素主要包括如下類型：

2.1機床刀具的幾何誤差

機床是工件加工成形的重要機械，工件加工精度在很大程度上取決于機床及其刀具或夾具的加工性能。機床主軸、導(dǎo)軌以及傳動鏈的工作性能低于機床加工的精度影響較大，主軸回轉(zhuǎn)誤差將直接影響被加工工件的精度質(zhì)量，導(dǎo)軌磨損以及傳動鏈?zhǔn)寄﹥啥藗鲃釉g相對運動的誤差是造成機床精度下降而影響元件加工精度的重要原因。刀具誤差對加工精度的影響隨刀具種類的不同而不同。

2.2定位誤差

機械加工時應(yīng)針對相關(guān)元件進行一定的基準(zhǔn)定位，須選擇工件上若干幾何要素作為加工時的定位基準(zhǔn)，如果所選用的定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合，就會產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差。機床夾具定位元件在制造時不可能絕對精確，其實際尺寸應(yīng)在在規(guī)定公差范圍內(nèi)變動。工件加工時將其與夾具定位元件進行固定時會出現(xiàn)細(xì)微配合間隙而引起位置變動量，形成定位副制造不準(zhǔn)確誤差。

2.3測量或調(diào)整誤差

工藝系統(tǒng)中，工件與刀具在機床上的互相位置精度，需要通過調(diào)整機床、刀具、夾具或工件等來保障，被加工部件在加工過程中需要針對相關(guān)參數(shù)進行測量并及時調(diào)整系統(tǒng)工藝，由于測量方法、量具工具以及工件的原始精度和自身質(zhì)量都存在著直接影響測量精度的誤差因素。特別是工藝系統(tǒng)的調(diào)整不可能絕對地精確，因而會出現(xiàn)不同程度的調(diào)整誤差。調(diào)整誤差對工件加工精度的影響較為關(guān)鍵。

2.4工藝系統(tǒng)的物理變形誤差

工藝系統(tǒng)受力或受熱變形對工件加工精度的影響較大，加工過程中機床、刀具和工件受各種熱源作用導(dǎo)致溫度逐漸升高導(dǎo)致受熱變形，特別是在精密加工中，由熱變形所引起的加工誤差率較高。加工機床的部件剛度、刀具剛度以及工件剛度性能在加工過程中因受力程度不同往往會導(dǎo)致加工期間或被加工元件出現(xiàn)變形，導(dǎo)致工件加工出現(xiàn)誤差。

3、提高機械加工精度的誤差控制措施

相對來說，機械加工過程中的精度誤差具有不可避免的客觀性，但應(yīng)在最大可能的基礎(chǔ)上將影響機械加工精度的誤差因素控制在允許范圍內(nèi)，從而提高工件加工質(zhì)量和精度，具體措施如下：

3.1優(yōu)化加工機械工作性能直接減少原始誤差

為提高機械加工精度，需對產(chǎn)生加工誤差的各項原始誤差進行合理分析并有效解決，采用近似加工原理直接減少原始誤差是保障加工質(zhì)量的有效措施。提高工件加工機械設(shè)備的機床、刀具、夾具以及量具等自身工具的剛度性能和設(shè)計精度，控制工藝系統(tǒng)設(shè)備在受力和受熱狀態(tài)下的變形程度、優(yōu)化機床、刀具、軸承等實用性能，防止過度磨損，直接減少或消除造成工件加工誤差的可能因素。

3.2合理利用誤差補償措施抵制消除原始誤差

機械加工過程中，誤差補償技術(shù)是根據(jù)機械加工精度需求，通過人為制造一種誤差，去抵消工藝系統(tǒng)所固有的原始誤差，或者借助原有的一種原始誤差去部分或全部地抵消另一種原始誤差的處理方法，以控制原始誤差對工件加工誤差的影響，從而達到提高加工精度的目的。

3.3利用分化或均化技術(shù)措施以減小原始誤差

分化是采用相關(guān)技術(shù)措施促使正在發(fā)育的個體形態(tài)發(fā)生變異的過程，均化是將兩種或兩種以上的物質(zhì)形態(tài)進行均和的過程。根據(jù)誤差反映規(guī)律，將被加工毛坯工件按測量尺寸分組確定其誤差范圍后分別調(diào)整相對位置，分化縮小誤差。對表面精度要求高的工件，可采取不斷試切加工過程中，采用比較檢測法找出工件或工具表面差異后再進行相互修正或基準(zhǔn)加工，逐步縮小和平均原始誤差。

3.4利用轉(zhuǎn)嫁原理采用相關(guān)措施轉(zhuǎn)移原始誤差

機械加工中，各種原始誤差反映到零件加工誤差上的程度與其是否在誤差敏感方向上有直接關(guān)系。誤差轉(zhuǎn)移的實質(zhì)是轉(zhuǎn)移工藝系統(tǒng)的集合誤差、受力變形和受熱變形等誤差，將原始誤差從誤差敏感方向轉(zhuǎn)移到其他對加工精度無影響的方面，可有效提高工件加工精度。

結(jié)束語

總之，機械加工是當(dāng)前機械工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，高端科技條件下，對于機械工件的加工精度和質(zhì)量要求程度較為嚴(yán)格，采取合理措施減少或消除相關(guān)影響機械加工精度的誤差因素，是保障機械加工產(chǎn)品質(zhì)量的有效途徑。