浅析影响机械加工精度的主要因素

０． ｍ ｍ 。 ０５
５ ３ 工件 热 变 形 对 加 工 精 度 的 影 响 ． 工 件 的 热 变 形 主 要 是 由切 削 热 引 起
的 ， 变 形 情 况 与 加 工 方 法 和 是 否 均 匀 受 热 热有关 。 ５ ３ １ 工 件 均 匀受 热 ．． 对于一些简单 的均匀受热工件 ， 车、 如
用下产 生一定 的热变形 。 由于 工 艺 系 统 热 源 分 布 的 不 均 匀 性 及 各 环 节 结 构 、 料 的 材 不 同 ， 工 艺 系 统各 部 分 的变 形 产 生差 异 ， 使 从 而 破坏 了 刀 具 与 工件 的准 确 位 置 及 运 动 关系 ， 生加工误差 。 其对于 精密加工 ， 产 尤 热 变 形 引 起 的 加 工 误 差 占 总 加 工 误 差 的
加 工 过 程 由 于 采 用 了 近 似 的 加 工 方 法 ， 近似 的 传 动 或 近 似 的 刀 具 轮 廓 而 产 生 的加 工 误 差 。 １ １ 采 用 近 似 的 加 工 运 动 造 成 的 误 差 ． 在 许 多 场 合 ， 了 得 到 要 求 的 工 件 表 为 面 ， 须 在 工 件 或 刀 具 的运 动 之 间 建 立 一 必 定 的联 系 。 从理 论上 讲 ， 采 用 完 全 准 确 的 应 运 动 联 系 。 是 采 用 理 论 上 完 全 准 确 的 加 但 工 原 理 有 时 使 机 床 或 夹 具 极 为 复 杂 ， 使 致 制 造 困 难 ， 而难 以达 到 较 高 的加 工 精 度 ， 反 有 时甚 至 是 不 可 能 做 到 。 在 车 削 或磨 削 如 模 数 螺 纹 时 ， 于其 导 程 ｔ ＴＴ， 中 有 由 ：７１ 式 Ｉ 这 个 无 理 因 子 ， 用 配 换 齿 轮 来 得 到 导 程 在 数值时 ， 存在原理误 差。 就 １ ２ 采 用 近 似 的 刀 具 轮 廓 造 成 的 误 差 ． 用成 形 刀 具 加 工复 杂 的 曲面 时 ， 使 刀 要 具 刃 口做 得 完 全 符 合 理 论 曲 线 的 轮廓 ， 有 时 非 常 困难 ， 往 采 用 圆 弧 、 线 等 简 单 近 往 直 似 的 线 型 代 替 理 论 曲 线 。 用 滚 刀 滚 切 渐 如 开 线齿 轮 时 ， 了滚 刀 的制 造 方 便 ， 用 阿 为 多 基 米德 基 本 蜗 杆 或法 向直 廓 基 本 蜗 杆 来 代 替 渐 开 线 基 本 蜗 杆 ， 而 产 生 了 加 工 原 理 从 误差 。 中产 生 摆 动 ， 尖 的 运 动 轨 迹 为 一 条 空 间 刀 曲线 ， 工 件 产 生 形 状 误 差 。 使 ２ ３ 传 动 链 误 差 ． 切削过程 中， 件表 面的成形运动 ， 工 是 通 过 一 系 列 的 传 动 机 构 来 实 现 的 。 动 机 传 构 的 传 动 元 件 有 齿 轮 、 杆 、 母 、 轮及 丝 螺 蜗 蜗 杆 等 。 些 传 动 元 件 由于 其 加 工 、 这 装配 和 使 用 过 程 中磨 损 而 产 生 误 差 ， 些 误 差 就 这 构 成 了传 动 链 的传 动 误 差 。 动 机 构 越 多 ， 传 传 动 路 线 越 长 ， 传 动 误 差 越 大 。 床 传动 则 机 链 误 差 是 影 响 表 面 加 工 精 度 的主 要 原 因之
磨 轴 类 件 的 外 圆 ， 加 工 后 冷 却 到 室 温 时 待 其 长 度 和直 径 将 有 所 收 缩 ， 此 而 产 生 尺 由 寸 误 差 ； 工 盘 类 零 件 或 较 短 的轴 套 类 零 加 件， 由于 加 工 行 程 较 短 ， 以 近似 认 为 沿工 可 件 轴 向方 向的 温升 相 等 。 于 较 长 工 件 （ 对 如 长轴） 加工 ， 的 开始 走 刀 时 ， 工件 温度 较低 ， 变形较小。 随着 切 削 的进 行 ， 件 温 度 逐渐 工 升高 ， 径 逐 渐 增 大 ， 此工 件 表 面 被 切 去 直 因 的 金 属 层 厚 度 越 来 越 大 ， 却 后 不 仅 产 生 冷 径 向 尺寸 误差 ， 而且 还 会 产 生 圆柱 度 误差 ； 对 于 轴 向 精 度 要 求 较 高 的 工 件 （ 精 密 丝 如 杠 ） 其 热 变 形 引 起 的 轴 向伸 长将 产 生 螺 距 ， 误差 。 ５ ３ ２ 工 件 不 均匀 受 热 ．． 当工 件 受 热不 均 时 ， 如磨 削零 件 单 一表 面， 由于 工 件 单 面 受 热 而 产 生 向上 翘 曲变 形 ， 工 冷 却 后将 形成 中 凹 的 形状 误 差 ， 加 这 种 现 象 对 于 加 工 薄 片 类 零 件 尤 为 突 出
一 一
５ １ 机 床 热 变 形对 加 工 精度 的影 响 ． 机 床 受 热 源 的影 响 ， 部 分 温度 将 发 生 各 变化 ， 由于 热 源 分 布 的 不 均 匀 和 机 床 机 构 的 复 杂 性 ， 床 的各 部 件 发 生 不 同程 度 的 机 热 变 形 ， 坏 了 机 床 各 部 件 原 有 的相 互 位 破 置 关 系 ， 响 加 工 精 度 。 同 类型 的机 床 由 影 不 于热源不同 ， 加工精度影响也不 同。 对 ５ ２ 刀 具 热 变 形对 加 工精 度 的影 响 ． 尽 管 在 切 削 加 工 中传 人 刀具 的 热 量 只 有３ ％～５ 但 由于 刀 具 的 尺寸 和 热容 量 小 ， ％， 故 仍 有 很 高 的 温 升 ， 而 弓起 刀 具 的 热伸 从 ｉ 长 并 造 成 加 工 误 差 。 加 工 时 刀 具 的 热 变 粗
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浅 析 影 响 机 械 加 工 精 度 的 主 要 因素
李全 峰 黄 涛
（ 山 冶 金 矿 山机 械 厂 河பைடு நூலகம்北 唐 山 唐
０３０ ） ６ ０ ０
摘 要 ： 章介 绍 了影 响机 械 加 工精 度 的几 个 重要 因素 。 文 在诸 多误 差 因 素 中 ， 机床 的几何 误 差 、 艺 系统 的受 力变 形和 受 工 热变 形 占有 突 出的位 置 ， 通过 了解 这 些 误 差 因素是 如 何 影 响加 工 误 差 的 ， 以使 工件 的加 工 达 到 质 量 要 求 。 可 关键词 ： 工精度 误差 工 艺系 统 加 １ 加 工 原 理 误 差
４ ％ ～ ７０ 。 ０ ％
３ 刀 具 夹 具 的 制 造 误 差 及 磨 损
刀 具 误 差 对 加 工 精 度 的 影 响 随刀 具 的 种 类 不 同 而 不 同 。 般 刀 具 （ 车 刀 、 刀 一 如 镗 及 铣 刀 等 ） 制 造 误 差 ， 加 工 精 度 没 有 直 的 对 接 的 影 响 ； 尺 寸 刀 具 （ 钻 头 、 刀 、 刀 定 如 铰 拉 及 槽 铣 刀 等 ） 尺 寸 误 差 ， 接 影 响 被 加 工 的 直 零件 的尺 寸 精 度 ； 形 刀具 （ 形 刀 、 形 铣 成 成 成 刀以及齿轮滚刀等） 的误 差 ， 主要 影 响 被 加 工 面 的 形 状 精 度 。 刀具 的 磨 损 会 直 接 影 而 响 刀 具 相 对 被 加 工 表 面 的 位 置 ， 成 被 加 造 工 零 件 的 尺 寸 误 差 ， 具 的 作 用 是 使 工 件 夹 相对于 刀具和机 床具有 正确的位 置 ， 因此 特 ２ 机 床几何误差及 磨损其对 加工 夹 具 的 制 造 误 差 对 工 件 的 加 工 精 度 （ 别 是 位 置 精 度 ） 很 大 影 响 。 具 的 制 造 误 差 有 夹 精 度 的 影 响 加 工 中 刀 具 相 对 于 工件 的 成 形 运 动 一 由定 位 误 差 、 紧 误 差 、 具 的 安 装 误 差 、 夹 夹 分 般 都 是通 过 机 床完 成 的 ， 此工 件 的 加工 精 导 引 误差 、 度 误 差 以及 夹 具 的磨 损 组 成 。 因 度 在 很大 程 度 上取 决 于 机床 的精 度 。 床制 夹 具 的 磨 损 会 引起 工件 的 定 位 误 差 。 机 造误 差对 工 件 加工 精 度 影 响较 大 的有 ： 轴 主 ４ 工 艺 系 统 受 力 变 形 引 起 的误 差 回转 误 差 、 轨 误 差 和 传 动 链 误 差 。 导 工 艺 系 统 是 一 弹性 系统 ， 加 工 时 由于 在 ２ １ 主轴 回转 误 差 ． 主 轴 的 回转 误 差 直 接 影 响被 加 工 工 件 切 削 力 、 紧 力 和 传 动 力 等 作 用 会 产 生 相 夹 的形 状 和 位 置 精 度 ， 可分 解 为径 向跳 动 、 轴 应 变 形 破 坏 了 刀 具 和 工 件 间 的 正 确 位 置 ， 向跳 动 和 角 度 摆 动 。 由于 存 在 误 差 敏 感 方 从 而 产 生 加 工 误 差 。 向 ， 工 不 同表 面 时 ， 加 主轴 的径 向跳 动 所 引 ４ １ 切 削过 程 中 受 力 点位 置 变 化 引 起 ． 起 的加 工 误 差 也 不 同 。 如 ， 车床 上 加 工 的 加 工 误 差 例 在 切 削 过程 中 ， 艺 系 统 的 刚 度 随 切 削力 工 外 圆 或 内 孔 时 ， 轴 的 径 向跳 动 将 引 起 工 主 件 的 圆 度 误 差 ， 对 于 端 面 加 工 没 有 直 接 着 力 点 位 置 的 变 化 而 变 化 ， 起 系 统 变 形 但 引 影 响 。 端 面 时 ， 轴 的 轴 向跳 动 将 造 成 工 的差 异 ， 被 加 工表 面 产 生 形 状 误 差 。 车 主 使 ４ ２ 切 削力 大 小 变 化 引起 的 加 工误 差 ． 件 端 面 的 平 面 度 误 差 ， 及 端 面相 对 于 内 、 以 外 圆 的 垂 直 度 误 差 ； 螺 纹 时 ， 造成 螺 距 车 会 误 差 复 映 误 差 。 轴 的 轴 向跳 动 对 加 工 外 圆 或 内 孔 主 工 件 的 毛 坯 外 形 虽 然 具有 粗 略 的零 件 的 影 响 不 大 。 轴 的 角 度 摆 动对 加 工 误 差 形 状 ， 它在 尺 寸 、 状 以及 表 面层 材料 硬 主 但 形 毛 的 影 响 与 主 轴 径 向 跳 动 对 加 工 误 差 的 影 响 度 上 都 有 较 大 的 误 差 。 坯 的这 些 误 差 在 从 相似 ， 主要 区 别 在 于 主 轴 的 角 度 摆 动 不 仅 加 工 时 使 切 削 深 度 不 断 发 生 变 化 ， 而 导 影 响 工 件 加 工 表 面 的 圆度 误 差 ， 且 影 响 致 切 削 力 的变 化 ， 而 引 起 工 艺 系 统 产 生 而 进 相 应 的 变 形 ， 得 零 件 在 加 工 后 还 保 留与 使 工件加工表 面的圆柱度误 差。 ２ ２ 导轨 误 差 ． 毛 坯 表 面 类 似 的 形 状 或 尺 寸 误 差 。 然 工 当 导 轨 在 机 床 中 起导 向和 承 载 作 用 ， 既 件 表 面 残 留的 误 差 比毛 坯 表 面 误 差 要 小 得 它 是确定机床 主要 部件相对 位置的基 准 ， 也 多 。 种 现 象 称为 “ 差 复 映 规 律 ” 所 引 起 这 误 ， 误 。 是 运 动 的基 准 。 的各 项 误 差 直 接 对 形 状 的 加 工 误差 称为 “ 差 复 映 ” 除切 削力 外 ， 它 惯 夹 精 度 产 生 影 响 。 轨 在 水 平 面 内 的直 线 度 传 动 力 、 性 重力 、 紧力 等 其 它 作 用 力 也 导 误差 将 直 接 反 映在 被 加 工工 件 表 面 的法 线 会 使 工 艺 系 统 的变 形 发 生变 化 ， 而 引 起 从 方 向（ 差敏 感 方 向） ， 加 工精 度 的影 响 加 工 误 差 ， 响 加 工 精 度 。 误 上 对 影 最 大 。 轨 在 垂 直 平 面 内 的 直 线 度 误 差 对 导 加工 精 度 影 响 很 小 ， 一般 可 忽 略不 计 。 后 前 ５ 工 艺 系 统 受 热 变 形 引 起 的 误 差 导 轨 的 平 行 度 误 差 会 使 工 作 台在 运 动 过 程 机 械 加工 中， 工艺 系 统 在 各 种 热 源 的 作