機械加工精度影響因素分析論文

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摘要：在機械加工過程中，往往有很多因素影響工件的最終加工質量，如何使工件的加工達到質量要求，如何減少各種因素對加工精度的影響，就成為加工前必須考慮的事情，也就是要對影響機械加工精度的因素進行分析。本文結合自己多年的教學實踐經驗，就影響機械加工精度的因素作一闡述。

關鍵詞：加工精度誤差

在機械加工過程中，往往有很多因素影響工件的最終加工質量，如何使工件的加工達到質量要求，如何減少各種因素對加工精度的影響，就成為加工前必須考慮的事情，也就是要對影響機械加工精度的因素進行分析。

一、概述

1.加工精度與加工誤差:加工精度是指零件加工后的實際幾何參數(尺寸、形狀和位置)與理想幾何參數的符合程度。

2.加工經濟精度:由于在加工過程中有很多因素影響加工精度，所以同一種加工方法在不同的工作條件下所能達到的精度是不同的。某種加工方法的加工經濟精度不應理解為某一個確定值，而應理解為一個范圍，在這個范圍內都可以說是經濟的。

3.原始誤差:工藝系統的原始誤差主要有工藝系統的幾何誤差、定位誤差、工藝系統的受力變形引起的加工誤差、工藝系統的受熱變形引起的加工誤差、工件內應力重新分布引起的變形以及原理誤差、調整誤差、測量誤差等。

4.研究機械加工精度的方法：分析計算法和統計分析法。

二、工藝系統集合誤差

1.機床的幾何誤差:加工中刀具相對于工件的成形運動一般都是通過機床完成的，因此，工件的加工精度在很大程度上取決于機床的精度。機床制造誤差對工件加工精度影響較大的有：主軸回轉誤差、導軌誤差和傳動鏈誤差。機床的磨損將使機床工作精度下降。

1)主軸回轉誤差,機床主軸是裝夾工件或刀具的基準，并將運動和動力傳給工件或刀具，主軸回轉誤差將直接影響被加工工件的精度。

2)導軌誤差,導軌是機床上確定各機床部件相對位置關系的基準，也是機床運動的基準。除了導軌本身的制造誤差外，導軌的不均勻磨損和安裝質量，也使造成導軌誤差的重要因素。導軌磨損是機床精度下降的主要原因之一。

3)傳動鏈誤差,傳動鏈誤差是指傳動鏈始末兩端傳動元件間相對運動的誤差。一般用傳動鏈末端元件的轉角誤差來衡量。

2.刀具的幾何誤差:刀具誤差對加工精度的影響隨刀具種類的不同而不同。采用定尺寸刀具成形刀具展成刀具加工時，刀具的制造誤差會直接影響工件的加工精度；而對一般刀具(如車刀等)，其制造誤差對工件加工精度無直接影響。

3.夾具的幾何誤差:夾具的作用時使工件相當于刀具和機床具有正確的位置，因此夾具的制造誤差對工件的加工精度(特別是位置精度)有很大影響。

三、定位誤差

1.基準不重合誤差:定位基準與設計基準不重合時所產生的基準不重合誤差，只有在采用調整法加工時才會產生，在試切法加工中不會產生。

2.定位副制造不準確誤差:工件在夾具中的正確位置是由夾具上的定位元件來確定的。基準不重合誤差的方向和定位副制造不準確誤差的方向可能不相同，定位誤差取為基準不重合誤差和定位副制造不準確誤差的矢量和。

四、工藝系統受力變形引起的誤差

1.基本概念:機械加工工藝系統在切削力、夾緊力、慣性力、重力、傳動力等的作用下，會產生相應的變形，從而破壞了刀具和工件之間的正確的相對位置，使工件的加工精度下降。

2.工件剛度:工藝系統中如果工件剛度相對于機床、刀具、夾具來說比較低，在切削力的作用下，工件由于剛度不足而引起的變形對加工精度的影響就比較大，其最大變形量可按材料力學有關公式估算。

3.刀具剛度:外圓車刀在加工表面法線(y)方向上的剛度很大，其變形可以忽略不計。鏜直徑較小的內孔，刀桿剛度很差，刀桿受力變形對孔加工精度就有很大影響。刀桿變形也可以按材料力學有關公式估算。

4.機床部件剛度

1)機床部件剛度:機床部件由許多零件組成，機床部件剛度迄今尚無合適的簡易計算方法，目前主要還是用實驗方法來測定機床部件剛度。

2)影響機床部件剛度的因素:結合面接觸變形的影響,摩擦力的影響,低剛度零件的影響,間隙的影響.

5.工藝系統剛度及其對加工精度的影響：

1)由于工藝系統剛度變化引起的誤差

2)由于切削力變化引起的誤差:加工過程中，由于工件的加工余量發生變化工件材質不均等因素引起的切削力變化，使工藝系統變形發生變化，從而產生加工誤差。

3)由于夾緊變形引起的誤差:工件在裝夾過程中，如果工件剛度較低或夾緊力的方向和施力點選擇不當，將引起工件變形，造成相應的加工誤差。

4)其它作用力的影響

6.減小工藝系統受力變形的途徑:由前面對工藝系統剛度的論述可知，若要減少工藝系統變形，就應提高工藝系統剛度，減少切削力并壓縮它們的變動幅值。

1)提高工藝系統剛度

2)減小切削力及其變化:合理地選擇刀具材料，增大前角和主偏角，對工件材料進行合理的熱處理以改善材料地加工性能等，都可使切削力減小。

五、工藝系統受熱變形引起的誤差

工藝系統熱變形對加工精度的影響比較大，特別是在精密加工和大件加工中，由熱變形所引起的加工誤差有時可占工件總誤差的40%～70%。機床、刀具和工件受到各種熱源的作用，溫度會逐漸升高，同時它們也通過各種傳熱方式向周圍的物質和空間散發熱量。當單位時間傳入的熱量與其散出的熱量相等時，工藝系統就達到了熱平衡狀態。

1.工藝系統的熱源——內部熱源和外部熱源

2.減小工藝系統熱變形的途徑

六、內應力重新分布引起的誤差

1.基本概念:沒有外力作用而存在于零件內部的應力，稱為內應力。工件上一旦產生內應力之后，就會使工件金屬處于一種高能位的不穩定狀態，它本能地要向低能位的穩定狀態轉化，并伴隨有變形發生，從而使工件喪失原有的加工精度。

2.內應力的產生

1)熱加工中內應力的產生:在熱處理工序中由于工件壁厚不均勻、冷卻不均、金相組織的轉變等原因，使工件產生內應力。

2)冷校直產生的內應力:絲杠一類的細長軸經過車削以后，棒料在軋制中產生的內應力要重新分布，產生彎曲。

3.減小內應力變形誤差的途徑:改進零件結構——設計零件時，盡量做到壁厚均勻，結構對稱，以減少內應力的產生。

七、提高加工精度的途徑

減小原始誤差

轉移原始誤差

均分原始誤差

均化原始誤差

誤差補償