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工件的加工精度直接關(guān)系到設(shè)備的質(zhì)量和使用壽命。雖然從經(jīng)濟(jì)性和可用性?xún)?yōu)化的角度出發(fā)，一般只要求加工后零件的尺寸、幾何尺寸和相互位置誤差小于精度(即δ<△)就足夠了，但加工過(guò)程中誤差循環(huán)的積累會(huì)導(dǎo)致精度的大幅度降低。因此，采取科學(xué)的優(yōu)化補(bǔ)償措施，保證加工后的實(shí)際值與設(shè)計(jì)理想值的偏差誤差在公差范圍內(nèi)，意義深遠(yuǎn)，本文對(duì)此進(jìn)行探討。
一、影響機(jī)械加工精度的主要因素
1.1工藝系統(tǒng)幾何誤差
傳統(tǒng)的機(jī)械加工工藝系統(tǒng)主要由機(jī)床、刀具、夾具和工件四部分組成。各環(huán)節(jié)的操作誤差會(huì)影響加工精度。以機(jī)床的影響為例，機(jī)床是刀具和工件的載體。其自身精度對(duì)工件的加工精度有很大影響，尤其是主軸、導(dǎo)軌和傳動(dòng)鏈三大方面。其中，主軸的徑向圓跳動(dòng)、軸向跳動(dòng)、角擺等誤差會(huì)降低主軸回轉(zhuǎn)精度，從而對(duì)零件的加工精度產(chǎn)生負(fù)面影響;導(dǎo)軌生產(chǎn)過(guò)程中的水平面直線度和垂直面直線度，前后導(dǎo)軌的平行度會(huì)有一定的誤差，加上安裝過(guò)程中的一些質(zhì)量影響，最終影響工件的精度。例如，鋼軌的水平直線誤差△1會(huì)使工件產(chǎn)生直徑δH=2△1。誤差;傳動(dòng)鏈控制機(jī)床主運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)等的速度變化，如果傳動(dòng)元件存在制造誤差、裝配誤差、磨損等問(wèn)題，必然會(huì)對(duì)加工工件的精度產(chǎn)生負(fù)面影響，尤其是齒輪、螺紋等加工工件。主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)有嚴(yán)格的傳動(dòng)比，傳動(dòng)鏈誤差對(duì)精度的影響較大。
1.2人為錯(cuò)誤
人為因素的誤差主要體現(xiàn)在調(diào)整、夾緊和測(cè)量三個(gè)方面。機(jī)械加工中的調(diào)整有兩種：試切調(diào)整和調(diào)整調(diào)整，但很難做到絕對(duì)準(zhǔn)確，會(huì)產(chǎn)生誤差。以試切削法調(diào)整為例，在摩擦作用下進(jìn)給機(jī)構(gòu)位移時(shí)，實(shí)際進(jìn)給量與理論總進(jìn)給量很難完全匹配。例如，CA6136車(chē)床的總理論進(jìn)給需要橫向進(jìn)給。給一個(gè)小網(wǎng)格刀架向前移動(dòng)0.02mm，但刀架向前移動(dòng)的實(shí)際距離往往小于理論進(jìn)給量。裝夾誤差主要包括對(duì)刀時(shí)的雙曲形誤差、夾具的定位誤差、夾緊力和夾緊方向誤差、工件的形狀或尺寸變形誤差等。測(cè)量誤差主要包括測(cè)量工具、測(cè)量方法和讀數(shù)方法中的各種誤差。
1.3數(shù)控加工誤差
目前，計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床在機(jī)械制造中的應(yīng)用越來(lái)越普遍，與傳統(tǒng)的普通機(jī)床相比，誤差大大減小。但是，數(shù)控機(jī)床所采用的編程、數(shù)控裝置、伺服驅(qū)動(dòng)等技術(shù)所帶來(lái)的誤差問(wèn)題不容忽視。以程序設(shè)計(jì)為例，誤差來(lái)源主要是數(shù)學(xué)誤差和過(guò)程誤差。讓我先談?wù)剶?shù)學(xué)錯(cuò)誤，因?yàn)榱慵總€(gè)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)值通常不是有理數(shù)，即使是有理數(shù)，也超出了計(jì)算機(jī)可以表示的范圍。因此，當(dāng)計(jì)算機(jī)丟棄部分?jǐn)?shù)據(jù)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生近似算法誤差、模型誤差、截?cái)嗾`差等;在處理過(guò)程中，如果在編程過(guò)程中不計(jì)算基本尺寸，就會(huì)產(chǎn)生誤差。
二、提高機(jī)械加工精度的措施
2.1采取科學(xué)措施，盡量減少原始誤差
首先，調(diào)整和改進(jìn)工藝系統(tǒng)，提高加工精度。以機(jī)床為例，關(guān)鍵是要提高軸承的旋轉(zhuǎn)精度，包括適當(dāng)預(yù)緊滾動(dòng)軸承、提高軸承剛度、均衡滾動(dòng)體誤差等，以及工裝夾具和刀具，必須選擇最適合加工設(shè)計(jì)和加工的夾具，適當(dāng)更換磨損嚴(yán)重的道具，減少夾具和刀具定位的手動(dòng)誤差。此外，加工過(guò)程中的一些錯(cuò)誤是難以避免的。為此，可以在事先科學(xué)估計(jì)誤差的基礎(chǔ)上適當(dāng)增加預(yù)算，通過(guò)合理擴(kuò)大原材料和加工尺寸的裕度，減少誤差的產(chǎn)生。其次，對(duì)有誤差的零件采取科學(xué)的組合措施，達(dá)到平均和減少產(chǎn)品誤差的目的。例如，如果將半成品或毛坯尺寸按誤差大小分為幾組，每組毛坯誤差將相應(yīng)減少，然后調(diào)整工件和刀具或定位元件的相對(duì)位置，可以減小整批工件的尺寸分布。
2.2嚴(yán)格控制工藝流程，減少加工件誤差
首先，嚴(yán)格審查零件的設(shè)計(jì)圖紙，明確零件的尺寸、幾何尺寸等，嚴(yán)格按照既定的工藝規(guī)程編制工藝路線，確定工藝設(shè)備、操作時(shí)間等，合理劃分粗加工和精加工工序，做到：有針對(duì)性地選擇合適的機(jī)械設(shè)備，實(shí)現(xiàn)各工序時(shí)間的合理安排，保證加工精度。其次，遵循“先一次，后二次，先基準(zhǔn)，先打孔，后粗加工”的加工原則。同時(shí)，由于加工過(guò)程中溫度控制不足，會(huì)引起工件和設(shè)備的變形，影響加工精度和加工過(guò)程。還要把握好溫控時(shí)間，避免熱變化的問(wèn)題。另外，在完成一定批次的零件加工后，要做好設(shè)備的數(shù)據(jù)校正工作，這樣既減輕了機(jī)械疲勞，又修正了一對(duì)一的機(jī)械誤差，保證了加工精度的穩(wěn)定性。
2.3采用精密補(bǔ)償技術(shù)及時(shí)補(bǔ)償校正
該措施主要針對(duì)數(shù)控機(jī)床。與傳統(tǒng)手工檢測(cè)強(qiáng)調(diào)的“加工、檢測(cè)、再加工、復(fù)檢……”相比，通過(guò)精密補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)行補(bǔ)償校正的優(yōu)勢(shì)更加明顯。在數(shù)控機(jī)床中，組成精度補(bǔ)償?shù)南到y(tǒng)部件包括探頭、位置傳感器和光柵尺。以精銑氣缸蓋底面加工為例，探討了探頭補(bǔ)償技術(shù)在精銑氣缸蓋底面加工中的應(yīng)用。銑刀試切工件去除部分加工余量→測(cè)頭進(jìn)給檢測(cè)試切后工件表面探針?lè)祷夭⒂洃涀兞恐怠?→探針進(jìn)給檢測(cè)工件半成品表面→探針?lè)祷夭⒂洃涀兞恐怠?→與加工過(guò)程中的理論坐標(biāo)信息進(jìn)行比較并進(jìn)行補(bǔ)償校正→用精密銑刀以試切平面為基準(zhǔn)，加上切削修正量，將工件表面精銑至加工尺寸”等措施，可有效矯正主軸變形和伸長(zhǎng)。夾具的變形和傾斜誤差。但必須指出的是，雖然數(shù)控機(jī)床與傳統(tǒng)機(jī)床相比有著明顯的優(yōu)勢(shì)，但其操作和維護(hù)要求相對(duì)較高，特別是一些編程控制的加工過(guò)程要求更高，因此我們必須加大這方面的研究。
機(jī)械加工是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。除上述三大因素外，機(jī)械加工原理問(wèn)題、特殊加工誤差問(wèn)題、應(yīng)力和熱作用下的誤差問(wèn)題都會(huì)影響精度，因此必須繼續(xù)加強(qiáng)這方面的工作通過(guò)研究和探討，采取科學(xué)合理的措施，盡量減少各種相關(guān)因素造成的誤差，從而為我國(guó)機(jī)械加工業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展添磚加瓦。
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