论文

郑香金 石家庄铁路运输学校 邮编050051

摘

要：在机械加工过程中，往往有很多因素影响工件的最终加工

质量，包括机床、刀具、夹具的制造误差、安装误差、使用中的磨损都直接影响工件的加工精度。如何使工件的加工达到质量要求，如何减少各种因素对加工精度的影响，就成为加工前必须考虑的事情，也就是要对影响机械加工精度的因素进行分析。本文结合自己多年的教学实践经验，就影响机械加工精度的因素作一阐述。

关键词：几何误差Geometric Error 加工误差machining error 对刀误差tool clamping error 切削参数cutting parameters 1、系统的几何误差

（1）机床的几何误差

机床的制造误差、安装误差以及使用中的磨损，都直接影响工件的加工精度。其

中主要是机床主轴回转运动、机床导轨直线运动和机床传动链的误差。

1) 主轴回转误差：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。

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。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。

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）刀具的制造误差及磨损

刀具的制造误差、安装误差以及使用中的磨损，都影响工件的加工精度。刀具在切削过程中，切削刃、刀面与工件、切屑产生强烈摩擦，使刀具磨损。当刀具磨损达到一定值时，工件的表面粗糙度值增大，切屑颜色和形状发生变化，并伴有振动。刀具磨损将直接影响切削生产率、加工质量和成本。 （3）夹具误差

夹具误差包括定位误差、夹紧误差、夹具安装误差及对刀误差等。这些误差主要与夹具的制造和装配精度有关。下面将对夹具的定位误差进行详细的分析。

工件在夹具中的位置是以其定位基面与定位元件相接触（配合）来确定的。然而，由于定位基面、定位元件工作表面的制造误差，会使各工件在夹具中的实际位置不相一致。加工后，各工件的加工尺寸必然大小不一，形成误差。这种由于工件在夹具上定位不准而造成的加工误差称为定位误差，用△D表示。它包括基准位移误差和基准不重合误差。在采用调整法加工一批工件时，定位误差的实质是工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量。采用试切法加工，不存在定位误差。定位误差产生的原因是工件的制造误差和定位元件的制造误差，两者的配合间隙及工序基准与定位基准不重合等。

（4）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。基准不重合误差的方向和定位副制造不准确误差的方向可能不相同，定位误差取为基准不重合误差和定位副制造不准确误差的矢量和。

2、数控加工过程中产生的加工误差

(1)编程误差：主要是数控编程时数控系统产生的插补误差，主要由于用直线段或圆弧段避近零件轮廓时产生的。这是影响零件加工精度的一个重要因素。可以靠增加插补节点数解决，但会增加编程工作量。

(2)刀尖圆弧误差：在切削内孔、外圆或端面时，刀尖圆弧不影响其尺寸、形状，但在加工锥面或圆弧时受刀尖圆弧影响造成过切或少切。此误差可通过测量刀尖圆弧半径，采用刀具半径补偿功能来消除误差。

(3)测量误差：主要是受量具测量精度以及测量者操作方法影响，导致的实测尺寸不准确。此误差可弥补。

(4)对刀误差：此误差主要产生在对刀过程中，刀具在移动到起刀点位置时受操作系统的进给修调比例值影响。解决办法是合理选择进给修调比例，尤其是当刀具靠近起刀点位置时采用最小挡进给修调使刀具精确定位于起刀点位置。

(5)机床系统误差：受机床本体影响产生的形位公差，此公差一般不可调整，伺服单元、驱动装置产生的重复定位误差，主要由系统受机床脉冲当量大小、均匀度及传动路线影响，这些误差量很小且稳定，只有在精密加工时应予以考虑。

3、对刀误差

产生对刀误差的原因有：

(1)当用试切法对刀时，对刀误差主要来源于试切工件之后的测量误差和操作过程中目测产生的误差。

(2)当使用对刀仪、对刀镜对刀和自动对刀时，误差主要未源于仪器的制造、安装和测量误差，另外使用仪器的技巧欠佳也会造成误差。

(3)测量刀具时是在静态下进行的，而加工过程是动态的，同时要受到切削力和振动外力的影响，使得加工出来的尺寸和预调尺寸不一致。此项误差的大小决定于刀具的质量和动态刚度。

(4)在对刀过程中，大多时候要执行机床回参考点的操作，在此过程中可能会发生零点漂移而导致回零误差，从而产生对刀误差。

(5)机床内部都有测量装置，最小度量单位的大小也与误差有关。一般说来最小度量单位大的测装置其误差就大，最小度量单位小的测量装置其误差就小。减小对刀误差的主要措施有：

(1)当用试切法对刀时，操作要细心。对刀后还要根据刀具所加工零件的实际尺寸和编程尺寸之间的误差来修正刀具补偿值，还要考虑机床重复定位精度对对刀精度的影响以及刀位点的安装高度对对刀精度的影响。

(2)当使用仪器对刀时，要注意仪器的制造、安装和测量精度。要掌握使用仪器的正确方法。

(3)选择刀具时要注意刀具的质量和动态刚度。

(4)定期检查数控机床零点漂移情况，注意及时调整机床。

4、选择切削参数的影响

选择合理的切削参数可以有效抑制积屑瘤的形成，降低理论加工残留面积的高度，保证加工工件的表面质量，切削参数的选择主要包括：切削刀具角度的选择，切削速度的选择，切削深度及进给速度的选择等，实验证明，在加工塑性材料时若选择较大前角的刀具可以有效抑制积屑瘤的形成，这是因为刀具前角增大时，切削力减小，切屑变形小，刀具与切屑的接触长度变短，减小了积屑瘤形成的基础，研究证明，当前角角度增大到350时一般不形成积屑瘤，同时在切削加工中，由于刀具副偏角的存经切削加工后的已加工表面上常留下有规则的刀纹，这些刀纹所形成的面积是构成已加工表面粗糟度的几何基形，而残留面积的

f'高度称为轮廓最大高度Ry其计算公式Ry=cotkrcotkr

f—进给速度； .kr—主偏角； kr—副偏角。

由公式可知要使Ry减小则应取小分子，大分母，这就要求进给速度小，

刀具副偏角小残留面积的高度称为轮廓最大高度Ry小；而选择切削速度时，尽量要避开易形成积屑瘤和引起自激振动的速度区域，实验已证明，在高速（7200r/min以上）小切深（0.171mm）且周期进给量（小于0.3mm）时可得较高的表面质量，甚至可以起到以切代磨的效果。因此条件允许时尽量选择高速小切深周期进给量小的切削参数，以保证工件的表面加工质量。

5、工艺系统受力变形引起的误差

（1）基本概念：机械加工工艺系统在切削力、夹紧力、惯性力、重力、传动力等的作用下，会产生相应的变形，从而破坏了刀具和工件之间的正确的相对位置，使工件的加工精度下降。

（2）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。

6、机床操作者的影响

机床操作者是数控加工的执行人，他们对数控加工质量的控制也是很明显的。他们在执行加工任务的过程中对机床、刀柄、刀具、加工工艺最了解，他们的各项操作对数控加工影响最直接，所以机床操作者的技能和责任心也是提高数控加工质量关键因素！

经过多年的实际加工分析，虽然机床等硬件设备是很关键的，但人才是影响数控加工质量的决定性因素，因为程序设计员和机床操作者的职业道德、技能水平、岗位责任心确定了各种先进设备能够发挥出多大的效能！所以我们一定要重视人才的培养和引进，为加工质量的持续提高打下坚实的基础！

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