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关于精密机械加工的精度问题
在平时的精密机械加工过程中，经常会因为一些精度的问题而导致零部件生产出来不合格，今天我们就来聊一聊关于精密机械加工的精度问题。
　　1.1 加工精度与加工误差
　　加工精度是指零件加工后的实际参数(尺寸、形状和位置)与理想参数的符合程度。实际加工不可能做得与理想零件完全一致，总会有大小不同的偏差，零件加工后的实际参数对理想参数的偏离程度，称为加工误差。这是没有办法避免的，只能想办法去让加工精度的实际参数接近理想参数。
　　1.2 原始误差
　　由数控机床、工装夹具、切削刀具和工件组成的精密机械加工工艺系统(简称工艺系统)会有各种各样的误差产生，这些误差在各种不同的具体工作条件下都会以各种不同的方式(或扩大、或缩小)反映为工件的加工误差。工艺系统的原始误差主要有工艺系统的几何误差、定位误差、工艺系统的受力变形引起的加工误差、工艺系统的受热变形引起的加工误差、工件内应力重新分布引起的变形以及原理误差、调整误差、测量误差等。
　　1.3 研究机械加工精度的方法
　　研究精密机械加工精度的方法分析计算法和统计分析法。可以尽可能的让误差减少到最小。
　　2 工艺系统集合误差
　　2.1 数控机床导致的几何误差
　　加工中切削刀具相对于工件的成形运动一般都是通过数控机床完成的，因此，工件的加工精度在很大程度上取决于数控机床的精度。数控机床制造误差对工件加工精度影响较大的有：主轴回转误差、导轨误差和传动链误差。数控机床的磨损将使机床工作精度下降。所以选择好的数控机床也是可以降低误差的一种方法，一般来说我们国内现在的生产的一些数控机床还远远比不上国外的数控机床，相比之下国内产出来的数控机床加工误差较大。常州市耐特金属制品有限公司则是引进了日本的津上数控机床，该机床不但精度高，而且工作效率很高。
　　2.1.1 主轴回转误差
　　数控机床主轴是装夹工件或刀具的基准，并将运动和动力传给工件或刀具，主轴回转误差将直接影响被加工工件的精度。所以购买好的主轴也是很有必要的。
　　主轴回转误差是指主轴各瞬间的实际回转轴线相对其平均回转轴线的变动量。它可分解为径向圆跳动、轴向窜动和角度摆动三种基本形式。
　　产生主轴径向回转误差的主要原因有：主轴几段轴颈的同轴度误差、轴承本身的各种误差、轴承之间的同轴度误差、主轴绕度等。但它们对主轴径向回转精度的影响大小随加工方式的不同而不同。
　　产生轴向窜动的主要原因是主轴轴肩端面和轴承承载端面对主轴回转轴线有垂直度误差。不同的加工方法，主轴回转误差所引起的的加工误差也不同。在车床上加工外圆和内孔时，主轴径向回转误差可以引起工件的圆度和圆柱度误差，但对加工工件端面则无直接影响。主轴轴向回转误差对加工外圆和内孔的影响不大，但对所加工端面的垂直度及平面度则有较大的影响。在车螺纹时，主轴向回转误差可使被加工螺纹的导程产生周期性误差。
　　适当提高主轴及箱体的制造精度，选用高精度的轴承，提高主轴部件的装配精度，对高速主轴部件进行平衡，对滚动轴承进行预紧等，均可提高机床主轴的回转精度。
　　2.1.2 导轨误差
　　导轨是机床上确定各机床部件相对位置关系的基准，也是机床运动的基准。车床导轨的精度要求主要有以下三个方面：在水平面内的直线度；在垂直面内的直线度；前后导轨的平行度(扭曲)。
　　除了导轨本身的制造误差外，导轨的不均匀磨损和安装质量，也使造成导轨误差的重要因素。导轨磨损是机床精度下降的主要原因之一。
　　2.1.3 传动链误差
　　传动链误差是指传动链始末两端传动元件间相对运动的误差。一般用传动链末端元件的转角误差来衡量。
　　2.2 刀具的几何误差
　　任何刀具在切削过程中，都不可避免地要产生磨损，并由此引起工件尺寸和形状地改变。正确地选用刀具材料和选用新型耐磨地刀具材料，合理地选用刀具几何参数和切削用量，正确地刃磨刀具，正确地采用冷却液、切削液等，均可有效地减少刀具地尺寸磨损。有条件的还可采用补偿装置对刀具尺寸磨损进行自动补偿。我相信如果想做出精度高的零部件，这个装置还是要装的。
　　3 定位误差
　　3.1 基准不重合误差
　　在零件图上用来确定某一表面尺寸、位置所依据的基准称为设计基准。在工序图上用来确定本工序被加工表面加工后的尺寸、位置所依据的基准称为工序基准。一般情况下，工序基准应与设计基准重合。在机床上对工件进行加工时，须选择工件上若干几何要素作为加工时的定位基准(或测量基准)，如果所选用的定位基准(或测量基准)与设计基准不重合，就会产生基准不重合误差。基准不重合误差等于定位基准相对于设计基准在工序尺寸方向上的最大变动量。做这个工序时，图还是让厂里的大师傅来画，这样要靠谱的多。
3.2 定位副制造不准确误差
　　工件在夹具中的正确位置是由夹具上的定位元件来确定的。夹具上的定位元件不可能按基本尺寸制造得绝对准确，它们得实际尺寸(或位置)都允许在分别规定得公差范围内变动。同时，工件上的定位基准面也会有制造误差。工件定位面与夹具定位元件共同构成定位副，由于定位副制造得不准确和定位副间的配合间隙引起的工件最大位置变动量，称为定位副制造不准确误差。
　　4 工艺系统受力变形引起的误差
　　4.1 工件刚度
　　工艺系统中如果工件刚度相对于机床、刀具、夹具来说比较低，在切削力的作用下，工件由于刚度不足而引起的变形对加工精度的影响就比较大，其最大变形量可按材料力学有关公式估算。
　　4.2 刀具刚度
　　外圆车刀在加工表面法线(y)方向上的刚度很大，其变形可以忽略不计。镗直径较小的内孔，刀杆刚度很差，刀杆受力变形对孔加工精度就有很大影响。刀杆变形也可以按材料力学有关公式估算。
　　4.3 机床部件刚度
　　机床部件由许多零件组成，机床部件刚度迄今尚无合适的简易计算方法，目前主要还是用实验方法来测定机床部件刚度。变形与载荷不成线性关系，加载曲线和卸载曲线不重合，卸载曲线滞后于加载曲线。两曲线线间所包容的面积就是载加载和卸载循环中所损耗的能量，它消耗于摩擦力所作的功和接触变形功；第一次卸载后，变形恢复不到第一次加载的起点，这说明有残余变形存在，经多次加载卸载后，加载曲线起点才和卸载曲线终点重合，残余变形才逐渐减小到零； 机床部件的实际刚度远比我们按实体估算的要小。
　　5 工艺系统受热变形引起的误差
　　工艺系统热变形对加工精度的影响比较大，特别是在精密加工和大件加工中，由热变形所引起的加工误差有时可占工件总误差的40%～70%。机床、刀具和工件受到各种热源的作用，温度会逐渐升高，同时它们也通过各种传热方式向周围的物质和空间散发热量。当单位时间传入的热量与其散出的热量相等时，工艺系统就达到了热平衡状态。选择好的热处理也是非常重要的，自己厂里如果没有这方面的技术，就要外包加工，在外包加工的时候一定要找到合适的热处理厂。
　　6 结论：提高加工精度的途径
　　“减小原始误差；转移原始误差 ；均分原始误差 ；均化原始误差 ；误差补偿”这句话是如何减少误差，提高精度的最好总结。
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加工精度与加工误差
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如何确保机械加工中的加工精度
　　摘 要：现如今，对于零件都有很高的加工要求，但是在实际的加工过程中，会有很多的影响因素对加工精度造成影响，实际加工出来的零件无法完全按照图纸设计的那样达到零碰零的地步，或多或少的都会存在着一定的误差，如何将这些误差减少到不影响使用的地步，是一项长期的研究课题，本文将就如何提高加工精度的方法进行介绍。 中国论文网 /8/view-6162329.htm　　关键词：机械加工；精度；提高 　　中图分类号：TH3 文献标识码：A 　　工件是组成现代机械设备的基础部件，而其加工精度直接决定了机械设备的质量和精度能否符合生产需要。因而很多工件在加工过程中都要求具有足够的加工精度，这里的加工精度主要指，在加工过程中零件的尺寸以及形状和表面得到的位置灯是否符合设计图纸中的相关参数，若得到的为理想集合参数，那么针对零件尺寸即平均尺寸；针对零件形状，即绝对的平面或者圆、圆柱、锥面或者直线等形状；而从零件的表面之间进行分析，则得到的为绝对的垂直、平行或者对称以及同轴等。而在加工过程中会出现加工误差，即实际的参数同设计理想参数之间存在的偏差。而如何才能够在加工过程中减少类似误差，使得所加工工件能够符合设计标准要求是当前我们需要进行进一步研究的。 　　一、工件的加工精度 　　加工精度主要用于生产产品程度的评价，对于工件加工后的评定主要是指加工精度和加工误差。加工精度通常是通过使用公差等级进行衡量，而加工误差则是指加工后的工件的尺寸和实际图纸上设计尺寸的相差值。现今，不管使用何种加工方法得到的实际加工数据都无法得到所希望的数值，因此，只要加工误差在零件图要求的公差范围内，能过满足生产所需，我们就认为零件时符合要求的。在零件的尺寸、几何形状和相互位置精度这三项是既相关又有联系，通常情况下，工件的尺寸精度高，其几何形状和相互位置精度也高。然而在特殊的情况下还是存在一定的特例。 　　二、零件的加工经济精度 　　零件在加工过程中会遇到很多加工精度有影响的因素，例如，刀具的磨损，使用同一把刀具先后加工一件工件都会存在一定的误差。零件的加工工经济精度是指不采用特别的加工方式，而是采用一般规范下的加工条件下能够达到的加工精度，在一定的时间段内，采用不同的加工方法所能达到的加工经济精度是在动态变动的，加工经济精度将随着科技的进步、生产设备的更新换代不同以及生产工艺的改进而逐渐提升。 　　三、影响机械加工精度的因素 　　机械加工误差的影响原因是多方面的，下面将就影响机械加工精度的影响因素进行阐述：（1）加工原理性误差主要是指在加工过程中使用近似的刀刃轮廓或近似的传动关系进行加工而产生的误差。加工原理误差多出现于螺纹、齿轮、复杂曲面加工中。（2）调整误差是指在加工过程中由于对于工件的调整不到位而产生的误差。（3）机床的误差是指机床由于其在制造过程中安装不到位或者是在使用过程中由于机床的磨损等而造成的加工误差。 　　机床的导轨导向误差是指机床的移动轴沿着轴线方向的误差，这种导轨导向精度主要影响到刀具沿着导轨方向与工件在误差敏感方向的相对位移。其中的机床回转轴误差回转轴沿着中心轴线的方向引起的径跳等误差，会对加工工件在径向方向的误差，机床传动链的传动误差是机床运动从电机传动到移动轴上的传动比之间的误差。夹具的误差主要指：（1）定位元件、刀具导向元件、分度机构、夹具体等的制造误差；（2）夹具装配后，以上各种元件工作面间的相对尺寸误差；（3）夹具在使用过程中工作表面的磨损。（4）工艺误差是指工件在加工过程中由于切削力、夹紧力、重力和惯性力等作用下产生的工件变形，如果在加工过程中未能考虑到这些变形，将影响到已经调整好的工艺系统中的工件坐标系，如果按照这一坐标系进行加工，将会产生很大的偏差。 　　同时，不同的测量方法也可能会带来一定误差。 　　四、如何提高机械加工精度的方法 　　1对工艺系统进行调整。通过试切―测量尺寸―调整刀具的吃刀量―走刀切削―再试切，如此反复直至达到所需尺寸。此法生产效率低，主要用于单件小批生产。通过预先调整好机床、夹具、工件和刀具的相对位置获得所需尺寸。此法生产率高，主要用于大批大量生产。 　　2减小机床误差：（1） 提高主轴部件的制造精度。应提高轴承的回转精度 ，应提高与轴承相配件的精度。（2）对滚动轴承适当预紧：①可消除间隙；②增加轴承刚度；③均化滚动体误差。（3）使主轴回转精度不反映到工件上。 　　3减少传动链传动误差。传动件数少，传动链短，传动精度高； 　　4减小刀具磨损。在刀具尺寸磨损达到急剧磨损阶段前就必须重新磨刀 　　5减小工艺系统的受力变形主要从：（1）提高系统的刚度，特别是提高工艺系统中薄弱环节的刚度；（2）减小持刀量，根据工件的材料选用合理的吃刀量。 　　6如果要提高系统刚度需要：（1）在设计过程中需要对工件的结构进行分析，保证工件的结构合理：①尽量将工件设计为一个整体，减少中间连接的薄弱环节。②在加工过程中要对工件的整体性的温度进行分析，避免局部受热。③应合理选择基础件、支撑件的结构和截面形状。 　　（2）提高连接表面的接触刚度：①选用合理的机床连接件的质量。②给机床部件以预加载荷；③提高工件定位基准面的精度和减小它的表面粗糙度值。（3） 采用合理的装夹和定位方式 　　7减小载荷及其变化需要：（1）合理选择刀具几何参数和切削用量，以减小切削力；（2）毛胚分组，尽量使调整中毛胚加工余量均匀。 　　8减小工艺系统热变形：（1）减少热源的发热和隔离热源：①采用较小的切削用量；②零件精度要求高时，将粗精加工工序分开；③尽可能将热源从机床分离出去，减少机床热变形；④对主轴轴承、丝杆螺母副、高速运动的导轨副等不能分离的热源，从结构、润滑等方面改善其摩擦特性，减少发热或用隔热材料；⑤采用强制式风冷、水冷等散热措施。 　　（2）均衡温度场。（3）采用合理的机床部件结构及装配基准：①采用热对称结构；②合理选择机床零部件的装配基准。（4）加速达到传热平衡。（5）控制环境温度。 　　9减少残余应力：（1）增加消除内应力的热处理工序；（2）合理安排工艺过程。 　　结语 　　本文对加工精度产生的原因与如何减小机械加工误差的方法进行了介绍。 　　参考文献 　　[1]. 林艳华. 机械制造技术基础[M]. 化学工业出版社.2010.
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