探讨机械加工精度的影响与控制

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加工精度即指工件、零件或部件经过加工处理后的尺寸与几何形状，及其各表面的相互位置等参数的实际值与预测值的相符合程度。加工完成的工件与预测值之间的偏差程度称之为加工误差”。

无论是尺寸精度、几何形状精度还是相互位置精度，任何-处精度出现误差，都有会影响整个工件的整体加工精度。

1 加工精度的影响1.1 原始误差在机械加工中，能够对影响工艺系统的因素有很多方面，从而造成各种各样的原始误差。或与工艺系统本身的结构状态相关，或与切削过程相关，总结而论可大致分为：工艺系统的几何误差、工艺系统受力变形所引起的误差、工艺系统热变形所引起的误差以及工件的残余应力引起的误差4个方面。

1.2 机械加工误差除原始误差外，另有可能导致产生误差的机械加工类误差。有些机械加工类误差已被人们所掌握，称之为系统误差”，但仍有些机械加工类的误差未被掌握，这类意外产生的误差称之为随机误差”。例如：机床、量具、刀具、夹具等工件的制造误差基本都属常值误差。而变值系统误差则是误差的大小与方向按照-定的规律变化，可能按线性变化，也可能按非线性变化。如刀具于正常磨损时，其磨损值与时间成线性正比关系，它是线性变值系统误差；而刀具受热伸长，其伸长量和时间就是非线性变值系统误差。

另外，机械加工误差还可分为静态误差、动态误差与切削状态误差。工艺系统于不切削状态下所出现之误差，称之为静态误差”；工艺系统于有振动的状态下所出现的误差，称之为动态误差；工艺系统在切削状态下所出现的误差则称之为切削状态误差。

2 工艺系统的几何误差机械加工中还存有各种工艺系统的几何误差，大致分为：加工原理误差和机床的几何误差。

2.1 加工原理的误差加工原理的误差是因采用了相近的成形运动或相近的刀刃轮廓加以加工所产生的误差。普遍来讲，为获得规定的加工表面，刀具与工件之间必须要实现准确的成形运动，机械加工中称之为加工原理。

理论上应采用理想的加工原理与完全准确的成形运动，以获得精准的零件表面。但在实践中，完全精准的加工原理-般很难实现。有时加工效率会很低。

有时还会使机床亦或刀具的结构极为复杂，制造困难。有时由于结构环节多的缘故，造成机床传动中的误差增加，或使机床刚度与制造精度很难保证。

故此，采用近似的加工原理来获得较高的加工精度，是保证加工质量与提高生产率及经济性的有效工艺措施。

2.2 机床的几何误差2.2.1 主轴回转运动误差的概念机床主轴的回转精度，对于工件的加工精度具有直接的影响。所谓主轴的回转精度，即指主轴的实际回转轴线相对其平均回转轴线的漂移。理论上，主轴回转时，其回转轴线的空间位置是固定不变收稿日期：2013-D3-ll；修返日期：2013-∞ -14作者简介：郭-锋(1973-)，男，贵州贵阳人，助理工程师，主要从事机械加工及制造。

· 3O ·贵 州 化 工GuizhouChemicalndustry2013年 4月第38卷第2期的，即瞬时速度为零。实际上，由于主轴部件在加工和装配过程中的各种误差与回转时的受力和受热等因素，使主轴在每-瞬时的回转轴心线的空间位置处于变动的状态，造成轴线漂移，也就是存在着回转误差。

主轴的回转误差可以分为以下3种基本情况：(1)轴向窜动：瞬时回转轴线沿平均回转轴线方向的轴向运动；(2)径向跳动：瞬时回转轴线始终平行于平均回转轴线方向的径向运动；(3)角度摆动：瞬时回转轴线与平均回转轴线成-倾斜角度，交点位置固定不变的。

角度的摆动主要影响工件的形状精度。车外圆时，会产生锥形；镗孔时，将会使孔呈椭圆形。实际上，主轴工作时，其回转运动的误差常常是以上3种基本形式的合成运动造成的。

2.2.2 主轴回转运动误差的影响因素影响主轴回转精度的主要因素是主轴轴颈的误差、轴承的误差、轴承的间隙、与轴承配合零件的误差及主轴系统的径向不等刚度和热变形等。主轴采用滑动轴承时，主轴轴颈和轴承孔的圆度误差和波度对主轴回转精度有直接影响，但对不同类型的机床其影响的因素也各不相同。

3 其他配件因素除上述概括的两大类影响机械加工精度的误差外，在其他某些机械加工过程中，刀具的磨损也是影pIJn-r尺寸精度的主要因素之-。对于这样的加工过程，有时刀具并未因磨损而达到切削意义上的寿命，但却因刀具磨损而使系统整体工艺能力下降，表明刀具已达到精度意义上的寿命，这时便应该及时发出换刀控制的信号。

虽然有时预测的系统工艺具备足够的能力，但却因刀具磨损而使预测的加工尺寸分布标准差超过某项依据实验或经验所预定的极限值。这表明当前刀具已剧烈磨损，继续加工会有打刀的危险。因此从刀具的使用寿命及防止故障的角度考虑，同样应及时发出换刀控制信号∩见，通过将加工尺寸的预测与系统工艺能力的预测相互结合起来，还可为刀具的寿命管理提供更为合理的依据。

4 两种机械加工精度控制的方法但凡机械加工，无论加工的是何种工件、零件、部件，若想提高加工质量(尺寸与精度)，必须要从两方面入手：(1)加工设备的精度与自动化程度；(2)加工过程中对于加工尺寸进行严格检测及控制。只有提高上述两点，并高度控制，才能够在更大程度上提升加工精度。

然而，提高加工设备的精度与自动化程度所需的成本颇高，且无法完全消除导致产生不合格品工件的因素。理论与实践均都表明，在加工过程中对于加工尺寸进行严格检测及控制这-途径更为经济、有效。因此，机械加工业普遍重视采用第2种途径。

加工尺寸、精度的检测、统计及质量控制应用已得到相关行业最为广泛的采纳，其主要利用相关控制图来对整个加工过程中的变化情况进行分析与调整。但其仍有不足之处，即所实施的调整、控制不够及时。普遍而言，总是要以-定数量的试验品”(即不合格产品)的积累作为基矗有鉴于此，笔者认为，虽然至今为止，机械加工业已采纳了相应、适合的加工方式，来提高对于加工精度的控制，但就目前来讲，仍需改善、创新。

5 结 语随着我国机械加工业的工艺技术不断提高，眷提高我国的机械加工技术水平势在必行。我们应融合先进的管理理念与信息技术，研究数控制造车间体系构架 乏模式，研发迅捷的制造计划，建立完备的工程数据库，提高机械加工业的控制，加大力度提升机械加工的精度与加工效率，最终获得质量数度合格的零件。