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摘要:机械加工产品的质量与零件的加工质量、产品的装配质量密切相关,而零件的加工质量是保证产品质量的基础,它包括零件的加工精度和表面质量两方面。
关键词:机械加工精度几何形状工艺系统误差
中图分类号：TH161文献标识码：A文章编号：
引言
机械加工是利用机械作为加工工具，对产品的外形尺寸或性能进行标准化的过程。机械加工按照被加工的工件在加工状态时适宜的温度，分为冷加工和热加工。冷加工是指在常温下加工，并且不引起产品发生化学或物理变化。热加工是指在高于或低于常温状态下，能够引起产品发生化学或物理变化。热加工常见有热处理、煅造、铸造和焊接。按加工方式可分为切削加工和压力加工。
1机械加工精度的概念及内容
机械加工精度是指零件加工后的实际几何参数（尺寸、形状和位置）与理想几何参数相符合的程度。它们之间的差异称为加工误差。加工误差的大小反映了加工精度的高低。误差越大加工精度越低，误差越小加工精度越高。
加工精度包括三个方面内容： 尺寸精度 指加工后零件的实际尺寸与零件尺寸的公差带中心的相符合程度； 形状精度 指加工后的零件表面的实际几何形状与理想的几何形状的相符合程度； 位置精度 指加工后零件有关表面之间的实际位置与理想。
在相同中的各种因对准确和完足产品的工加工方法,的生产条件下所加工出来的一批零件,由于加工素的影响,其尺寸、形状和表面相互位置不会绝全一致,总是存在一定的加工误差。同时,从满作要求的公差范围的前提下,要采取合理的经济以提高机械加工的生产率和经济性。
2工艺系统的几何误差
2.1加工原理误差
加工原理误差是由于采用了近似的成形运动或近似的刀刃轮廓进行加工所产生的误差。通常,为了获得规定的加工表面,刀具和工件之间必须实现准确的成形运动,机械加工中称为加工原理。理论上应采用理想的加工原理和完全准确的成形运动以获得精确的零件表面。但在实践中,完全精确的加工原理常常很难实现,有时加工效率很低;有时会使机床或刀具的结构极为复杂,制造困难;有时由于结构环节多,造成机床传动中的误差增加,或使机床刚度和制造精度很难保证。因此,采用近似的加工原理以获得较高的加工精度是保证加工质量和提高生产率以及 经济 性的有效工艺措施。
例如,齿轮滚齿加工用的滚刀有两种原理误差,一是近似造型原理误差,即由于制造上的困难,采用阿基米德基本蜗杆或法向直廓基本蜗杆代替渐开线基本蜗杆;二是由于滚刀刀刃数有限,所切出的齿形实际上是一条折线而不是光滑的渐开线,但由此造成的齿形误差远比由滚刀制造和刃磨误差引起的齿形误差小得多,故忽略不计。又如模数铣刀成形铣削齿轮,模数相同而齿数不同的齿轮,齿形参数是不同的。理论上,同一模数,不同齿数的齿轮就要用相应的一把齿形刀具加工。实际上,为精简刀具数量,常用一把模数铣刀加工某一齿数范围的齿轮,也采用了近似刀刃轮廓。
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,对工件的加工精度有直接影响。所谓主轴的回转精度是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的,即瞬时速度为零。实际上,由于主轴部件在加工、装配过程中的各种误差和回转时的受力、受热等因素,使主轴在每一瞬时回转轴心线的空间位置处于变动状态,造成轴线漂移,也就是存在着回转误差。
主轴的回转误差可分为三种基本情况:轴向窜动——瞬时回转轴线沿平均回转轴线方向的轴向运动。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。角度摆动——瞬时回转轴线与平均回转轴线成一倾斜角度,交点位置固定不变的。
角度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,将使孔呈椭圆形。实际上,主轴工作时,其回转运动误差常常是以上三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提高加工精度的工艺措施
3.1 减少原始误差。提高加工零件所使用机床的几何精度，提高夹具、量具及工具本身精度，控制工艺系统受力、受热变形产生的误差，减少刀具磨损、内应力引起的变形误差，尽可能减小测量误差等均属于直接减少原始误差。為了提高机加工精度，需对产生加工误差的各项原始误差进行分析，根据不同情况对造成加工误差的主要原始误差采取相应的解决措施。对于精密零件的加工应尽可能提高所使用精密机床的几何精度、刚度和控制加工热变形；对具有成形表面的零件加工，则主要是如何减少成形刀具形状误差和刀具的安装误差。
3.2 误差补偿法。对工艺系统的一些原始误差，可采取误差补偿的方法以控制其对零件加工误差的影响。
3.2.1 误差补偿法：该方法是人为地造出一种新的原始误差，从而补偿或抵消原来工艺系统中固有的原始误差，达到减少加工误差，提高加工精度的目的。
3.2.2 误差抵消法：利用原有的一种原始误差去部分或全部地抵消原有原始误差或另一种原始误差。
3.3 分化或均化原始误差。为了提高一批零件的加工精度，可采取分化某些原始误差的方法。对加工精度要求高的零件表面，还可以采取在不断试切加工过程中，逐步均化原始误差的方法。
3.3.1 分化原始误差(分组)法：根据误差反映规律，将毛坯或工序的工件尺寸经测量按大小分为n组，每组工件的尺寸范围就缩减为原来的1n。然后按各组的误差范围分别调整刀具相对工件的准确位置，使各组工件的尺寸分散范围中心基本一致，以使整批工件的尺寸分散范围大大缩小。
3.3.2 均化原始误差：这种方法的过程是通过加工使被加工表面原有误差不断缩小和平均化的过程。均化的原理就是通过有密切联系的工件或工具表面的相互比较和检查，从中找出它们之间的差异，然后再进行相互修正加工或基准加工。
3.4 转移原始误差。该方法的实质就是将原始误差从误差敏感方向转移到误差非敏感方向上去。转移原始误差至非敏感方向。各种原始误差反映到零件加工误差上的程度与其是否在误差敏感方向上有直接关系。若在加工过程中设法使其转移到加工误差的非敏感方向，则可大大提高加工精度。转移原始误差至其他对加工精度无影响的方面。
4结束语
总之，在机加工过程中，产生误差是不可避免的。只有对误差产生的原因进行详细的分析，才能采取相应的预防措施以尽可能地减少加工误差，从而有效提高机加工的精度。
参考文献
[1]郑渝.机械结构损伤检测方法研究 [D];太原理工大学; 2004年
[2]杨春雷等.浅谈机械加工影响配合表面的原因及对策 [N].中华建筑报; 2005年
[3]高原.不锈钢表面复合处理提高耐磨性的研究
关键词:机械加工精度几何形状工艺系统误差
中图分类号：TH161文献标识码：A文章编号：
引言
机械加工是利用机械作为加工工具，对产品的外形尺寸或性能进行标准化的过程。机械加工按照被加工的工件在加工状态时适宜的温度，分为冷加工和热加工。冷加工是指在常温下加工，并且不引起产品发生化学或物理变化。热加工是指在高于或低于常温状态下，能够引起产品发生化学或物理变化。热加工常见有热处理、煅造、铸造和焊接。按加工方式可分为切削加工和压力加工。
1机械加工精度的概念及内容
机械加工精度是指零件加工后的实际几何参数（尺寸、形状和位置）与理想几何参数相符合的程度。它们之间的差异称为加工误差。加工误差的大小反映了加工精度的高低。误差越大加工精度越低，误差越小加工精度越高。
加工精度包括三个方面内容： 尺寸精度 指加工后零件的实际尺寸与零件尺寸的公差带中心的相符合程度； 形状精度 指加工后的零件表面的实际几何形状与理想的几何形状的相符合程度； 位置精度 指加工后零件有关表面之间的实际位置与理想。
在相同中的各种因对准确和完足产品的工加工方法,的生产条件下所加工出来的一批零件,由于加工素的影响,其尺寸、形状和表面相互位置不会绝全一致,总是存在一定的加工误差。同时,从满作要求的公差范围的前提下,要采取合理的经济以提高机械加工的生产率和经济性。
2工艺系统的几何误差
2.1加工原理误差
加工原理误差是由于采用了近似的成形运动或近似的刀刃轮廓进行加工所产生的误差。通常,为了获得规定的加工表面,刀具和工件之间必须实现准确的成形运动,机械加工中称为加工原理。理论上应采用理想的加工原理和完全准确的成形运动以获得精确的零件表面。但在实践中,完全精确的加工原理常常很难实现,有时加工效率很低;有时会使机床或刀具的结构极为复杂,制造困难;有时由于结构环节多,造成机床传动中的误差增加,或使机床刚度和制造精度很难保证。因此,采用近似的加工原理以获得较高的加工精度是保证加工质量和提高生产率以及 经济 性的有效工艺措施。
例如,齿轮滚齿加工用的滚刀有两种原理误差,一是近似造型原理误差,即由于制造上的困难,采用阿基米德基本蜗杆或法向直廓基本蜗杆代替渐开线基本蜗杆;二是由于滚刀刀刃数有限,所切出的齿形实际上是一条折线而不是光滑的渐开线,但由此造成的齿形误差远比由滚刀制造和刃磨误差引起的齿形误差小得多,故忽略不计。又如模数铣刀成形铣削齿轮,模数相同而齿数不同的齿轮,齿形参数是不同的。理论上,同一模数,不同齿数的齿轮就要用相应的一把齿形刀具加工。实际上,为精简刀具数量,常用一把模数铣刀加工某一齿数范围的齿轮,也采用了近似刀刃轮廓。
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,对工件的加工精度有直接影响。所谓主轴的回转精度是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的,即瞬时速度为零。实际上,由于主轴部件在加工、装配过程中的各种误差和回转时的受力、受热等因素,使主轴在每一瞬时回转轴心线的空间位置处于变动状态,造成轴线漂移,也就是存在着回转误差。
主轴的回转误差可分为三种基本情况:轴向窜动——瞬时回转轴线沿平均回转轴线方向的轴向运动。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。角度摆动——瞬时回转轴线与平均回转轴线成一倾斜角度,交点位置固定不变的。
角度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,将使孔呈椭圆形。实际上,主轴工作时,其回转运动误差常常是以上三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提高加工精度的工艺措施
3.1 减少原始误差。提高加工零件所使用机床的几何精度，提高夹具、量具及工具本身精度，控制工艺系统受力、受热变形产生的误差，减少刀具磨损、内应力引起的变形误差，尽可能减小测量误差等均属于直接减少原始误差。為了提高机加工精度，需对产生加工误差的各项原始误差进行分析，根据不同情况对造成加工误差的主要原始误差采取相应的解决措施。对于精密零件的加工应尽可能提高所使用精密机床的几何精度、刚度和控制加工热变形；对具有成形表面的零件加工，则主要是如何减少成形刀具形状误差和刀具的安装误差。
3.2 误差补偿法。对工艺系统的一些原始误差，可采取误差补偿的方法以控制其对零件加工误差的影响。
3.2.1 误差补偿法：该方法是人为地造出一种新的原始误差，从而补偿或抵消原来工艺系统中固有的原始误差，达到减少加工误差，提高加工精度的目的。
3.2.2 误差抵消法：利用原有的一种原始误差去部分或全部地抵消原有原始误差或另一种原始误差。
3.3 分化或均化原始误差。为了提高一批零件的加工精度，可采取分化某些原始误差的方法。对加工精度要求高的零件表面，还可以采取在不断试切加工过程中，逐步均化原始误差的方法。
3.3.1 分化原始误差(分组)法：根据误差反映规律，将毛坯或工序的工件尺寸经测量按大小分为n组，每组工件的尺寸范围就缩减为原来的1n。然后按各组的误差范围分别调整刀具相对工件的准确位置，使各组工件的尺寸分散范围中心基本一致，以使整批工件的尺寸分散范围大大缩小。
3.3.2 均化原始误差：这种方法的过程是通过加工使被加工表面原有误差不断缩小和平均化的过程。均化的原理就是通过有密切联系的工件或工具表面的相互比较和检查，从中找出它们之间的差异，然后再进行相互修正加工或基准加工。
3.4 转移原始误差。该方法的实质就是将原始误差从误差敏感方向转移到误差非敏感方向上去。转移原始误差至非敏感方向。各种原始误差反映到零件加工误差上的程度与其是否在误差敏感方向上有直接关系。若在加工过程中设法使其转移到加工误差的非敏感方向，则可大大提高加工精度。转移原始误差至其他对加工精度无影响的方面。
4结束语
总之，在机加工过程中，产生误差是不可避免的。只有对误差产生的原因进行详细的分析，才能采取相应的预防措施以尽可能地减少加工误差，从而有效提高机加工的精度。
参考文献
[1]郑渝.机械结构损伤检测方法研究 [D];太原理工大学; 2004年
[2]杨春雷等.浅谈机械加工影响配合表面的原因及对策 [N].中华建筑报; 2005年
[3]高原.不锈钢表面复合处理提高耐磨性的研究