影響機(jī)械加工精度的常見(jiàn)因素及預(yù)防措施

臧成陽(yáng)1,，黃連寶2

(1.天津市機(jī)電工藝學(xué)院，天津 300350,；2.天津市匯通儀器設(shè)備公司,，天津 300410）

摘要：優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)是每個(gè)機(jī)械制造企業(yè)追求的目標(biāo),。所以最大程度的避免廢品的產(chǎn)生,，提高產(chǎn)品合格率是機(jī)械加工制造行業(yè)遵循的原則。影響產(chǎn)品合格率的因素有很多,，但絕大部分的加工精度誤差是在機(jī)械加工過(guò)程中產(chǎn)生的,，因此企業(yè)在使用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)加工前需要考慮如何減少或避免各種因素對(duì)加工精度造成的影響。本文概述了加工精度的概念,，分析了影響加工精度的常見(jiàn)典型因素,，并根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，歸納了幾種可以預(yù)防或減少加工誤差的措施,。

關(guān)鍵詞：機(jī)械加工,；加工精度；加工誤差

機(jī)械產(chǎn)品的性能和使用壽命與產(chǎn)品的加工質(zhì)量有著直接的關(guān)系,，評(píng)價(jià)加工質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)有兩個(gè),，即產(chǎn)品的表面質(zhì)量和加工精度。在加工制造機(jī)械產(chǎn)品過(guò)程中,，由于各種因素的干擾,，會(huì)使工件和刀具偏離理想位置，從而使加工出來(lái)的機(jī)械產(chǎn)品不可能與圖紙上標(biāo)注的幾何參數(shù)完全一致,，這種理想與現(xiàn)實(shí)的差距就用加工精度或加工誤差來(lái)表示?，F(xiàn)實(shí)中的加工精度不可能達(dá)到100%，所以如何提高加工精度,，減小加工誤差是機(jī)械加工企業(yè)面臨的課題,。

1 機(jī)械加工精度與加工誤差

1.1 加工精度

加工精度是機(jī)械加工制造中經(jīng)常提及的一個(gè)高頻詞匯，是衡量機(jī)械加工產(chǎn)品質(zhì)量的重要依據(jù),。關(guān)于機(jī)械加工精度的定義可以這樣理解：加工完成后的零件的幾何參數(shù)與圖紙上標(biāo)注的設(shè)計(jì)幾何參數(shù)的符合度,。一般情況下，幾何參數(shù)是指零件的形狀,、位置和尺寸,。對(duì)于所謂的理想零件，是指各幾何參數(shù)與圖紙上的設(shè)計(jì)幾何參數(shù)完全一致,，對(duì)尺寸來(lái)說(shuō),，就是零件尺寸的公差帶中心,；對(duì)于表面位置來(lái)說(shuō)，就是絕對(duì)的垂直,、平行和一定的角度和距離,；對(duì)于零件形狀來(lái)說(shuō)，就是絕對(duì)符合圖紙?jiān)O(shè)計(jì)參數(shù)的平面,、曲面等,。

1.2 加工誤差

在實(shí)際的機(jī)械加工制造過(guò)程中，總會(huì)有這樣那樣的因素對(duì)零件的加工精度造成不同程度的影響,，所以,，實(shí)際上不可能把零件做得絕對(duì)精確且同理想完全符合，其總會(huì)有一些偏差,，我們將這種在加工過(guò)程產(chǎn)生的偏差稱之為加工誤差,。從實(shí)際出發(fā)，從多快好省的全面觀點(diǎn)出發(fā),，只要能夠保證零件誤差在可接受的規(guī)定范圍內(nèi),，可以安全穩(wěn)定的在系統(tǒng)中執(zhí)行其應(yīng)發(fā)揮的功能即可。

2 影響加工精度的因素

2.1 原理誤差

原理誤差是由于在機(jī)械加工過(guò)程中采用了近似的刀具輪廓代替理論上的刀具或采用近似的加工運(yùn)動(dòng)代替理論意義上的加工運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的零件加工誤差,。先來(lái)看用近似的加工運(yùn)動(dòng)代替理論意義上的加工運(yùn)動(dòng)所導(dǎo)致的加工誤差,。在加工制造零件時(shí)，人們?yōu)榱思庸こ瞿撤N特定的零件表面,，需要使刀具和被加工零件之間形成某種特定的運(yùn)動(dòng)關(guān)系,。比如滾切齒輪，需使工件和滾刀之間有準(zhǔn)確的展成運(yùn)動(dòng),。我們稱這種運(yùn)動(dòng)練習(xí)為加工原理,。從理論上講，在加工零件時(shí)我們應(yīng)采用理想的加工原理,，但有時(shí)采用理想的加工原理需要極為復(fù)雜的機(jī)床結(jié)構(gòu)或過(guò)多的加工環(huán)節(jié),，這樣一來(lái)反而降低了加工精度。所以在實(shí)際機(jī)械加工中,，人們經(jīng)常會(huì)采用近似的加工原理,，這樣就導(dǎo)致了原理誤差的出現(xiàn)。這時(shí)原理誤差不是評(píng)價(jià)加工方法優(yōu)劣的依據(jù),。另外,，機(jī)械加工過(guò)程中使用近似的刀具輪廓也會(huì)為零件帶來(lái)原理誤差，在加工制造機(jī)械零件的過(guò)程中,，不僅需要刀具和被加工件之間形成特定的運(yùn)動(dòng)關(guān)系,，有時(shí)加工一些比較特殊或比較復(fù)雜的零件時(shí)需要一些具有特殊輪廓的刀具，而企業(yè)有時(shí)在短時(shí)間內(nèi)找不到完全符合要求的刀具,，因此只能用一些與理論輪廓刀具近似的道具來(lái)代替,，這樣一來(lái)就會(huì)造成原理誤差,。

2.2 機(jī)床誤差

機(jī)床是進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)必不可少的加工工具,，是支配刀具完成加工運(yùn)動(dòng)的載體,。機(jī)械零件從一個(gè)毛坯到一個(gè)成形的合格零件就是在各種機(jī)床上加工完成的，所以機(jī)床本身的精度對(duì)于零件的加工精度有很大的影響,，是影響零件加工精度大小的一個(gè)重要因素,。在實(shí)際的機(jī)械加工制造中，人們?cè)谟懻摍C(jī)床誤差時(shí),，主要是從導(dǎo)軌誤差,、主軸誤差和傳動(dòng)鏈誤差三個(gè)方面進(jìn)行探討研究。因此,，我們來(lái)分別認(rèn)識(shí)這三種機(jī)床誤差,。

導(dǎo)軌是存在于各種機(jī)床上的重要零部件之一，是確定機(jī)床其他主要零部件運(yùn)動(dòng)的基準(zhǔn)和相對(duì)位置的基準(zhǔn),，執(zhí)行承載和導(dǎo)向功能的一種重要零部件,。導(dǎo)軌的各項(xiàng)誤差會(huì)對(duì)零件的加工精度產(chǎn)生直接影響。其中受導(dǎo)軌誤差影響最大的是加工誤差中的形狀誤差,，在加工零件表面的法線方向上,，導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)的直線度誤差不容易被反應(yīng)出來(lái)，導(dǎo)軌誤差對(duì)加工精度的影響最小,，而導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的誤差會(huì)使刀具在水平面內(nèi)產(chǎn)生較大的位移,，引起零件在半徑上產(chǎn)生較大的誤差。

主軸誤差,。機(jī)床的主軸誤差一般就是指主軸的回轉(zhuǎn)誤差,，主軸是各種機(jī)床在生產(chǎn)時(shí)刀具和被加工零件的運(yùn)動(dòng)基準(zhǔn)和位置基準(zhǔn)。主軸回轉(zhuǎn)誤差就是在主軸運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下,，主軸的軸心線位置的偏離程度,。由于構(gòu)成主軸的各零部件都會(huì)存在著一些誤差，比如軸頸會(huì)存在同軸度誤差,、主軸存在撓度誤差,、軸承存在誤差等，在這些誤差的綜合作用下主軸在每一瞬間時(shí)回轉(zhuǎn)軸線的空間位置都會(huì)產(chǎn)生變化 ,，最終導(dǎo)致主軸誤差的產(chǎn)生,。對(duì)于主軸誤差，可以認(rèn)為在任一瞬間內(nèi),，主軸的實(shí)際軸線與理論軸線會(huì)發(fā)生偏離,，即主軸會(huì)相對(duì)與主軸的理想回轉(zhuǎn)軸線做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，人們把這個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)分解為三種獨(dú)立的運(yùn)動(dòng),，即純徑向移動(dòng),、純軸向竄動(dòng)及純角度擺動(dòng),，以這三種獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)來(lái)量化描述主軸誤差的大小。另外,，不同的加工方法,，主軸回轉(zhuǎn)誤差對(duì)零件的加工精度的影響是不同的。

傳動(dòng)鏈誤差,。前面在介紹原理誤差時(shí)說(shuō)過(guò),，為了得到某種特定的表面，人們需要在機(jī)械加工時(shí)在刀具和工件之間建立某種運(yùn)動(dòng)關(guān)系,。比如滾切齒輪表面,，需使工件和滾刀之間有準(zhǔn)確的展成運(yùn)動(dòng)。在機(jī)床機(jī)構(gòu)中,，負(fù)責(zé)和完成這種運(yùn)動(dòng)關(guān)系就是機(jī)床中的傳動(dòng)系統(tǒng),，也就是傳動(dòng)鏈。所以機(jī)床傳動(dòng)鏈誤差對(duì)被加工件的加工精度有很大的影響,，有必要對(duì)傳動(dòng)鏈誤差進(jìn)行深入的分析研究,。構(gòu)成傳動(dòng)鏈的常見(jiàn)零部件有齒輪、絲杠,、渦輪,、螺母、蝸桿等基礎(chǔ)部件,。在機(jī)床進(jìn)行生產(chǎn)加工的過(guò)程中,，由于這些部件自身存在著誤差，導(dǎo)致傳動(dòng)鏈誤差的產(chǎn)生,，且隨著對(duì)機(jī)床不斷使用,，這些部件的摩擦磨損不斷加重，會(huì)導(dǎo)致傳動(dòng)鏈誤差進(jìn)一步放大,，且傳動(dòng)鏈誤差會(huì)隨著傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的增多,，傳動(dòng)路線的增長(zhǎng)而不斷增大。

2.3 工藝系統(tǒng)變形產(chǎn)生的加工誤差

工藝系統(tǒng)的變形對(duì)于被加工零件的加工精度有很大的影響,，而工藝系統(tǒng)的變形主要是由受到外力或受熱所引起的,，下面我們分別了解這兩種情況下引起的工藝系統(tǒng)變形對(duì)工件加工精度產(chǎn)生的影響。

首先,，工藝系統(tǒng)會(huì)因?yàn)槭艿酵饬Φ淖饔枚a(chǎn)生變形,，從而對(duì)被加工零件的加工精度產(chǎn)生影響。另外,，在加工一些剛度大的工件時(shí),，也會(huì)發(fā)生這種現(xiàn)象，這時(shí)的變形是由于機(jī)床本身老化造成的。在粗車時(shí),，由于切削力較大,，引起了刀具相對(duì)工件發(fā)生退讓，粗車完成后又恢復(fù)原形,，這時(shí)進(jìn)行精車時(shí),，即使不進(jìn)刀，刀尖也能車削到工件,，有時(shí)甚至需要向后退刀,，才能夠達(dá)到精車所要求的切削厚度,，這時(shí)只能憑借經(jīng)驗(yàn)決定是否向后退刀和退多少,，這樣一來(lái)必然會(huì)導(dǎo)致加工誤差的產(chǎn)生。

在機(jī)床上進(jìn)行加工制造時(shí),，工藝系統(tǒng)會(huì)受到摩擦熱,、切削熱及外界的溫度熱源的影響，造成機(jī)床中的刀具,、工件及機(jī)床中的一些零部件受熱變形,，從而改變了他們之間的位置關(guān)系和自身的尺寸和形狀，破壞了刀具和工件之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系的正確性,，改變已調(diào)整好的加工尺寸,，導(dǎo)致被吃刀量和切削力的變化，且對(duì)傳動(dòng)鏈的精度產(chǎn)生破壞,。因此,，由于工藝系統(tǒng)受熱，會(huì)因?yàn)楣に囅到y(tǒng)及各零部件的精度產(chǎn)生變化,，最終對(duì)被加工件的加工精度產(chǎn)生明顯的影響,，導(dǎo)致加工誤差的產(chǎn)生。特別是在精密加工和大件加工時(shí),，因工藝系統(tǒng)受熱邊形引起的加工誤差是被加工件最主要的加工誤差來(lái)源,。

3 提高機(jī)械加工精度的措施

3.1 科學(xué)分析誤差性質(zhì)，加大科技投入力度

認(rèn)清誤差性質(zhì)是提高加工精度的一個(gè)重要步驟,，對(duì)于各種加工誤差,，我們按照它們?cè)诹慵谐霈F(xiàn)的規(guī)律來(lái)看，可以分為系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差兩大類,。

首先看系統(tǒng)誤差,，當(dāng)連續(xù)加工一批零件時(shí)，這種誤差的大小和方向保持不變,，或者按照一定的規(guī)律變化,。前者也被稱為常值系統(tǒng)誤差，包括原理誤差、機(jī)床零部件的制造誤差,、工藝系統(tǒng)受靜力引起的加工誤差等,；后者為變值系統(tǒng)誤差，包括工藝系統(tǒng)受熱,、刀具磨損引起的加工誤差等,。隨機(jī)誤差就是指那些誤差的大小和方向不按規(guī)律變化的加工誤差，工件的內(nèi)應(yīng)力誤差,、定位誤差,、毛坯誤差等都屬于隨機(jī)誤差。區(qū)別誤差的性質(zhì)后,，我們就可以根據(jù)不同的誤差采取行應(yīng)的調(diào)整措施,。比如常值系統(tǒng)誤差的解決途徑，一般是在查明誤差的大小和方向后,，通過(guò)相應(yīng)的檢修工藝裝備和調(diào)整來(lái)解決,，有時(shí)還會(huì)用某種常值誤差來(lái)抵消它,。而對(duì)于變直系統(tǒng)誤差，可以在搞清楚變化規(guī)律后,，通過(guò)自動(dòng)連續(xù)補(bǔ)償、自動(dòng)周期補(bǔ)償?shù)韧緩絹?lái)解決,。而對(duì)于隨機(jī)誤差,，由于沒(méi)有固定的規(guī)律可循,，很難完全消除，只能對(duì)產(chǎn)生的根源采取適當(dāng)?shù)拇胧┮詼p小影響。

3.2 直接減小誤差法

這種提高加工精度的措施在日常的機(jī)械加工中應(yīng)用廣泛,，直接減小誤差法就是在搞清楚加工誤差的主要原因后采取直接的措施減小或消除誤差的方法總稱,。在用車床車削細(xì)長(zhǎng)軸工件時(shí),，工件會(huì)在切削力的作用下彎曲變形,，導(dǎo)致車削面各處的車削量大小不一,，這時(shí)我們可以根據(jù)直接法,，在工件與車刀相對(duì)的一側(cè)加上固定措施,，并采用大進(jìn)給反向切削法，以此來(lái)減小加工誤差。

3.3 原始誤差減小法

我們知道原始誤差包括夾具誤差、量具誤差,、機(jī)床的幾何精度誤差等,，對(duì)于不用的原理誤差我們要用到不同的辦法解決,。原始誤差減小法,，就是在機(jī)械加工開(kāi)始發(fā)現(xiàn)這些原始誤差，以便可以提前分析并采取有效的措施降低其對(duì)零件加工精度的影響。比如，對(duì)于精密零部件的加工,，要控制好加工過(guò)程中工藝系統(tǒng)的熱變形所產(chǎn)生的誤差,，并盡量使用精密度高的機(jī)床進(jìn)行加工制造,。減小原始誤差的幾種常見(jiàn)具體方法有轉(zhuǎn)移原始誤差法和補(bǔ)償原始誤差法。

轉(zhuǎn)移原始誤差法,。當(dāng)我們很難降低或消除原始誤差對(duì)加工精度的影響時(shí),，我們可以換一個(gè)角度來(lái)思考問(wèn)題，那就是在原始誤差很難減小時(shí),，不要想如何來(lái)減小和消除它的存在,，而是設(shè)法將影響加工精度的因素轉(zhuǎn)移到對(duì)工件加工精度要求不高的地方去。誤差補(bǔ)償法的實(shí)質(zhì)就是為了減小機(jī)床工藝系統(tǒng)中存在的誤差,，而人為引入另一種新誤差與工藝系統(tǒng)誤差相抵消,，從而提高零件精度的方法。當(dāng)工藝系統(tǒng)誤差導(dǎo)致的效果增大時(shí),，新引入的人為誤差的效果必然就是減小,，反之則新引入的人為誤差效果就是增大,。需要注意的是，新引入的人為誤差應(yīng)盡量達(dá)到兩種誤差剛好抵消的效果,。

3.4 就地加工法

對(duì)于一些加工精度要求較高零件,，加工起來(lái)是比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力的，還有一些裝配問(wèn)題會(huì)牽涉到各零件之間的相互關(guān)系，這類零件的加工精度要求也是較高的,，比較不容易加工,。這時(shí)我們可以采取就地加工法解決這些問(wèn)題,。

4 結(jié)語(yǔ)

機(jī)械加工精度是評(píng)價(jià)零件質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo),，是機(jī)械制造企業(yè)的重要信譽(yù)保證,。雖然機(jī)械加工誤差是機(jī)械生產(chǎn)中無(wú)法避免的現(xiàn)象，在機(jī)械加工中也容許一定范圍加工誤差的存在,，但為了避免機(jī)械加工誤差過(guò)大,，超出正常的允許范圍，在生產(chǎn)中需要有意識(shí)的采取一些措施,，減小或消除機(jī)械加工誤差,，以確保零件的加工質(zhì)量。

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其他同理

根據(jù)最大隸屬度原則,，可得該次評(píng)價(jià)最大隸屬度為 0.4502,對(duì)應(yīng)評(píng)價(jià)等級(jí)，則評(píng)語(yǔ)集為 {優(yōu),，良,，合格,，差}為良好區(qū)間內(nèi)，即可以評(píng)判此次訓(xùn)練效果為“良好”,。

4 結(jié)語(yǔ)

運(yùn)用綜合模糊評(píng)判法進(jìn)行訓(xùn)練效果評(píng)估是檢驗(yàn)部隊(duì)訓(xùn)練效果的一種有效方法,一定程度上消除了以往訓(xùn)練效果評(píng)估過(guò)于定性籠統(tǒng)和人為因素較大的影響,。但需要指出的是，這里所提出的訓(xùn)練評(píng)估指標(biāo)體系還有待完善,，還需要領(lǐng)域?qū)＜疫M(jìn)一步論證研究以及實(shí)際訓(xùn)練效果的檢驗(yàn),，在不斷完善和持續(xù)改進(jìn)中進(jìn)一步推動(dòng)訓(xùn)練效果評(píng)估規(guī)范化和科學(xué)化發(fā)展。

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中圖分類號(hào)：TH161

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文章編號(hào)：1671-0711（2017）03（下）-0158-02