机械加工精度影响及改进策略

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摘要：在机械加工过程中，控制加工精度十分重要，机械加工精度密切关系机器的质量，是测量机器质量的重点指标，因为机械加工的精度越高越精密，机械加工误差就越小越少，机械加工质量就越高越好。基于此，文章主要分析和阐述了机械加工精度的影响因素，提出了以提高机械加工精度为目的的改进策略，以供参考。

关键词：机械；加工精度；影响因素；改进策略

1机械加工精度的影响因素

机械加工精度的影响因素有很多，每个步骤都可能出现问题，这些问题都会导致机械加工精度的降低和出现一些误差[1]。由此可见，应探索和研究机械加工精度的影响条件、因素等，并采取对应的解决对策，提高加工精度，减少误差。

1.1加工原理的误差

加工原理误差是指应用近似轮廓或形状运动时发生的误差。因此，大多数目标曲线是由简单的近似线性（直线、拱门等）表示。为了方便滚刀的生产，通常用直型底塔或阿基米德底塔代替所涉及的底塔，从而导致出现加工误差。

1.2受力变形

在加工工序中，切削夹紧力、加工力、重力等多种力的影响，导致加工过程系统的变形、刀具和加工物的相对位置偏移，进而会出现加工误差，影响机械加工精度。一旦加工过程中出现系统变形，加工精度就会降低，使机械零件的质量受到影响，降低生产效率。在机械加工系统中，由于弹性变形增加，其抵抗弹性变形的能力也相应增加了。这种情况下，机器的加工精度会随之提高。

1.3热变形

在加工过程中，所有步骤都会产生摩擦，使零件的温度升高。由于热量的作用，机器零件会产生热变形，从而影响机器零件的精度，并降低机器零件的质量。由热变形产生的热源主要受内部热源和外部热源的影响，内部热源是指加工过程中产生的摩擦热，而外部热源是指因外部温度变化而产生的热量。中国自动化机械加工业飞速发展，因此热变形对加工精度的影响也非常大。

1.4人为因素

人为因素对加工精度具有直接的影响，主要是数据不一致、处理系统的调整、测量等一些突出化的设计数据，加工系统的调整不正确，测量器不准确，或者测量精度数控制不当。在实际加工中，加工人员的操作错误会对加工精度的提高造成不良影响。

1.5几何因素

机械加工工作中，会大量使用夹具、刀具、机床等，所有操作都要做到标准规范，避免因为某一环节操作精度不足导致机械加工的精度降低。例如，机床属于工件、刀具运行的载体，机床的加工精度直接决定加工精度，也会对导轨、传动链、主轴等其他结构产生影响。若机械主轴在运行过程中出现了不同角度的摆动等行为，就一定会影响机械主轴回转的精度，最终导致零件精度的降低。因此导轨就会受到机床的一些影响，在机械运行前后会出现平行度的变化，垂直面内产生线度误差和直线度变化等，不利于工件的精度控制。

2机械加工过程中存在的问题

2.1工艺系统集合存在误差

加工工具被长时间使用后，机床等整个集合系统都会受到一定程度的损伤和破坏，在这种情况下，机械工件制作的全过程中就会产生一定程度的标准误差[2]。比如，在加工过程中，主轴是所有加工程序精度的保证，十分重要，如果主轴存在问题，就会影响后续所有加工程序的精度。

2.2刀具几何精度不足

如果刀具和夹具经过长期使用之后出现了磨损，就容易产生误差，而且会对机械加工精度等造成一定程度的影响。刀具的几何误差与刀具的规格、种类、尺寸有一定的关联，若使用确定尺寸的刀具进行机械加工，那么整个工件的加工精度就会受刀具制造误差的影响，但对于普通的一些刀具，其对一些机械加工的精度误差没有直接影响。

2.3定位误差

由于加工的定位误差包括定位对制造误差和基准不对中误差，因此在进行零件加工操作时，需要将机械工件的几何元素作为加工定位基准的基础。如果基准的设计和所选定位基准的补充间隙不适合，将导致基准需要补充、误差不准确等。夹具的定位元件和工件的定位表面构成了定位对制造误差，加工定位对机械之间的配合间隙、定位对制造不准确等因素，必将导致工件变量的较大变化，因此必将形成定位对制造的不确定性误差。当使用调整方法来加工工件时，可能存在定位副制造的误差，但是当使用试切法来加工工件时，就不会产生这种误差

3机械加工精度的改进策略

企业为提高机械加工的精度，需要加大投资额，设置科学研究小组，对加工精度的课题进行彻底的研究，分析误差因素，完善对应的改进技术。为了提高加工精度，相关工作人员可以考虑以下策略。

3.1直接减少误差

为了提高工件加工机床的几何精度，提高测量工具、钳子等和工具本身的精度，从而减少加工系统的热变形，以及强度、工具磨损、内部应力等引起的变形，可以直接减少原始误差，这个方法被广泛用于生产之中[3]。在分析探查造成加工误差的主要因素后，需想办法减少或尽量完全消除误差。例如，在细长轴的加工中，采用了逆切削加工，基本上减少了由于轴切削力引起的弯曲变形。如果用弹簧顶端补充，就可以进一步降低热变形对加工精度造成的热伸长影响，并且可以减少误差，尽量提高所使用的精密机床的加工热变形的刚性和控制力度。在成型面的加工中，减少形状误差和成型工具的设置误差是很值得研究的课题。

3.2就地加工法

就地加工法是直接加工机械零件的方法。第一次加工零件的时候，因为精度没有达到对应的索引，工作人员可以就地再加工，从而实现机械零件的二次加工，排除现有的误差，使其与实际的质量标准一致。在机械加工和组装作业的过程中，因为有更复杂的部件及其关系，所以可以在第一次零件安装完成后，再完成二次加工。例如，细长轴车削可能会由于热和受力的影响，生产的工件出现弯曲变形，这时就可以利用大走刀反向切削法来消除其引起的弯曲变形。

3.3补偿原始误差法

对于加工系统的原始误差，可以采用补偿原始误差的方法来降低对部件加工精度的影响。补偿错误的方法，被用于人工产生新的错误的补偿或补偿原始工艺系统中固有的原始错误，以减少处理错误和提高处理精度。如果原始误差为负数，则将人为误差设为正数，否则设为负数，抵消两个正负数，相互抵消；方向相反的，尤其要减少处理误差，提高处理精度。补偿系统的结构包括光栅尺、位置传感器和测头，在测头补偿技术的应用下，实施过程中会利用精铣刀去除加工余量，然后对切后工件面和测头进行测试，以及对半精加工的表面进行检测，根据检测结果进行修正，保证成品的尺寸更加合理。还可以参照具有较高精度的零件，在高精度零件的基础上完成其他零件的制作。目前，补偿原始误差技术在提升数控机床的精度方面有很重要的作用，但是对于整个系统的维护，还应该做好编程控制的研究工作，保证补偿偏差的合理性。

3.4转移原始误差法

转移原始误差本质是指工作中借助一些科学的策略和转移工艺，将系统的几何误差、受力变形、热变形往不会产生影响的方向转移，一般利用误差传输方法将误差敏感方向传输到误差不敏感方向，即在部件加工误差中的各种原始误差的程度与误差灵敏度方向之间有直接关系。在加工工序中，向加工误差的非敏感方向转移，可以大幅度提高加工精度[4]。例如，针对转位刀或者多个工位的加工程序，其转位或者分度的误差会对加工零件的表面精度造成巨大的影响，操作者必须垂直地安放所有的刀具，这样转位刀架的重复性定位形成的误差会向加工零件的内控表面误差转移，避免影响零件的加工精度。相反，在使用的加工过程中，为其固定件和其他部件采取正确的制作方法，可以使机床的几何误差不影响工件的加工精度。

3.5误差分组法

在机械零件的整个加工过程中，误差分组法可以保证过程的稳定性，但是半成品加工过程中的加工精度降低，会导致复制错误或定位错误，最终导致加工精度难以控制。但是，如果被迫提高上个工序的加工精度或坯料精度，则会存在不合理和不经济的问题，因此可以使用误差分组法，根据误差大小将半成品或毛坯分为几组，从而减少每组毛坯的误差。最后，可以调整工件与刀具的相对位置，或者调节定位工件，以缩小整批工件尺寸的分布范围。

3.6神经网络控制机械加工法

神经网络是模仿人脑神经网络的数学模型，能够模仿大脑神经元和功能构成一个信息处理系统，是一个由大量简单的神经元相连构成的复杂网络，具有高度的非线性特征，可以进行复杂的逻辑计算和非线性关系分析。应用在机械误差的控制过程中，可以通过模拟误差系数、工艺系统刚度、切削条件、材料进给量、工件材料参数等，加强对加工精度的控制，达到提升机械制造精度的目的。使用该方法时，需要对神经网络系统进行反复训练，直到网络的实际输出和目标输出之间的误差减小到符合规定，在网络训练结束之后，输入各种加工条件就能得到加工次数和加工余量，然后按照网络提供的参数进行加工就可以满足加工要求。使用的过程中，应该针对不同硬度、种类的圆轴材料、切削余量、切削次数、进给量和工艺系统刚度对技术人员进行训练，根据实际需求改良算法和技术，提升误差控制的精度。

4结束语

保证机械零件质量的主要参数之一是机械零件的精密加工。为了大幅度提高机械零件的处理精度，改善并提高机械零部件的质量，文章研究、总结出机械加工误差产生的原因，以及对应的改进策略，以期促进中国机械制造业的发展。

参考文献：

[1]项立富.数控机床加工精度的影响因素和改进策略探析[J].南方农机,2020,51(6):154.

[2]吴志雄.机械加工精度影响因素及优化策略[J].设备管理与维修,2019(4):36-38.

[3]刘佳.论机械加工精度的影响因素和改进策略[J].内燃机与配件,2017(4):45-46.

[4]张硕,郝路遥,高培实,等.机械加工精度的影响因素和改进策略[J].时代农机,2016,43(6):24-25.

作者：方勇 单位：江西五十铃汽车有限公司