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【摘要】在机械加工的过程中，由于各种因素的影响，使刀具和工件的正确位置发生偏移，因而加工出来的零件不可能与理想的要求完全符合，两者的符合程度可用机械加工精度来表示。通过分析机械加工精度的主要影响因素，结合多年的工作实践，有针对性的提高加工精度的措施。
【关键词】加工精度；加工方法；分析；提高措施
1、引言
在机械加工中，把零件加工后的实际几何参数与理想几何参数的符合程度，称为加工精度。即尺寸精度，宏观几何形状精度和位置精度统称为加工精度。在实际的加工过程中总希望实际值越接近理想值越好，这样加工精度就越高，但在加工过程中由于多种原因使得理想值与实际值总有不同程度的偏差，这个偏差就叫加工误差。加工精度越高，则加工误差越小，反之越大。
2、工艺系统误差
在机械加工方法中，可以把普通机床，夹具，刀具，工件和操作者看成一个大的加工系统。其中机床、夹具、刀具和工件组成的一个子系统叫做工艺系统，而在这个系统中，每个环节在加工过程中产生的误差都会对加工精度产生影响。
2.1加工原理误差
加工原理误差是指采用了近似的成形运动或近似的切削刃轮廓进行加工而产生的误差。通过简化机床或刀具的结构，可提高生产效率，有时反而能得到较高的加工精度，所以只要误差不超过精度要求，在生产中依然得到广泛的应用。
2.2机床的几何误差
工件的表面都是通过刀具与工件的合成运动形成的，而刀具与工件都是安装在机床上的。因此，工件的加工精度很大程度取决于机床的精度。对工件的精度影响较大的主要有：主轴的回转精度、导轨误差和传动链的误差。这些影响因素随着机床的磨损其精度不断下降，从而造成加工零件精度的下降。
（1）主轴回转误差：主轴回转精度是指主轴各瞬间的实际回转轴线相对于平均回转轴线的变动量。它包括主轴的径向圆跳动、轴向窜动和角度摆三种基本形式。如圖1所示。
影响主轴回转精度的主要因素有轴承本身误差、轴承间隙、轴承间同轴度误差，主轴系统的刚度和热变形等。但它们对主轴回转精度的影响大小随着加工方式的不同而不同。
（2）机床导轨误差：导轨误差产生的原因是由于导轨是机床上确定各机床部位相对位置关系的基准，也是机床运动的基准，因此机床导轨的误差对机床精度的影响极大从而影响工件的加工精度。引起导轨导向误差的原因主要有水平面内的直线度，垂直面内的直线度，前后导轨的平行度。例如车削时导轨在水平面内弯曲，向前凸出，则出现鼓形误差，向后凸出，则出现鞍形误差。当前后导轨不平行、存在扭曲时，刀架产生倾斜，从而使工件半径产生加工误差。除导轨制造误差外，导轨的不均匀磨损也是造成导轨误差的重要原因。
（3）机床传动链误差：在普通的机床上，主运动、进给运动变速都是通过传动链来进行。如果在传动的过程中，传动零件有误差（包括制造误差、装配误差、磨损等）就会对工件加工精度产生影响，特别是对主运动和进给运动有严格传动比零件的加工（如螺纹、齿轮等），所以传动链误差也是加工精度主要误差来源之一。
2.3刀具的几何误差
刀具作为传统机加工中的重要一个组成部分，其静态误差和动态误差会直接导致加工精度降低。静态误差指刀具的制造误差，对于定尺寸刀具（如麻花钻、铰刀、镗刀、拉刀等）其尺寸及形状精度直接影响工件的大小及形状精度。动态误差主要是由于刀具在使用过程中磨损所造成的。如果刀具的耐用度较低，它对弓箭的尺寸和形状精度影响很大。如麻花钻在磨损以后，被加工工件表面发生的负扩切现象等。
2.4夹具的几何误差
机床夹具是机械加工工艺系统的一个重要组成部分，是机械制造中的一项重要的工艺装备。其主要作用就是保证加工工件的精度和提高劳动生产率。因而夹具精度会直接影响被加工工件的精度。定位基准与设计基准不重合时会产生误差。在实际加工中有些零件如果使定位基准与设计基准重合就可能造成夹具结构复杂，工件安装不方便，并使加工稳定性与可靠性变差等缺陷。所以有时从多方面考虑，在满足加工要求的前提下也采用基准不重合的定位方案，但是必须对其进行误差校验或者提高前面工序加工精度。另外夹具的制造和磨损误差、工件的装夹误差也是影响加工误差的一个重要因素。
2.5工件的误差
在机械加工的过程中，由于工件会受到切削力、夹紧力、重力等力作用和热作用而引起工件变形，从而破坏了刀具与工件原来正确的位置，使工件的加工精度下降。
2.5.1由于工艺系统不具备绝对刚性，在外力作用下总会产生变形和位移，从而破坏已经调整好的刀具和工件间的相互位置， 造成加工误差。比如说在车床上两顶尖装夹工件车削光轴，当工件短而粗、车刀悬伸长度很短时， 车床的变形将会使车出的工件呈“马鞍形”（中间细而两端粗）；反之，如果车削细长轴， 在切削力的作用下，工件因弹性变形而出现“让刀”现象。随着刀具的进给，在工件的全长上切削深度将会由多变少，然后再由少变多，结果使零件产生“腰鼓形”（中间粗而两端细）如图2所示，因此在实际车削过程中，常采用中心架或跟刀架。当采用跟刀架装夹力不当时，又会使车出的工件呈“竹节形”。因此，在实际生产过程中， 恰当的切削力、夹紧力、惯性力等对保证加工质量尤为重要。
2.5.2切削力的变化引起的误差：在切削的过程中，工件受到变力，如切削余量的不均匀、材质的不均匀等因素会引起工件变形发生变化，从而使工件加工精度下降。毛坯理想状态时圆的，但是毛坯主要是有铸造、锻造、冷轧、粉末冶金等制造方法形成的，由于这些毛坯的制造精度较低使毛坯有可能是非圆的，这样在加工过程中，背吃刀量就是变化的，切削力也随着变化，切削变形量也随着变化的。这种由于毛坯的 形状误差导致加工工件的形状有误差的现象叫做毛坯误差复映现象。
2.6热变形对加工精度的影响 工艺系统在各种热源的影响下会产生很复杂的变形，导致工件产生加工误差。工艺系统的热变形对加工的影响主要分为以下几种：①机床热变形引起的加工误差，机床受热源的影响，各部分温升将发生变化，由于热源分布的不均匀和机床结构的复杂性，机床各部件将发生不同程度的热变形，破坏了机床原有的几何精度，从而降低了机床的加工精度。②工件热变形工件热变形工件热变形引起的加工误差：使工件产生变形的热源，使工件产生变形的热源与切削热（主要）与外部热源，同时，不同的加工方法，不同的工件材料，结构和尺寸件的受热变形也不相同。③刀具热变形引起的加工误差：刀具的热变形主要的热变形主要是切削热引起的，传给刀具的热量虽不多，但由于刀具体积小，热容量小且热量又集中在且削部分，因此切削部分仍产生很高的温升。
2.7调整误差
在工序的调整工作中所存在的误差即调整误差一次调整后存在的误差对这一批零件的影响不变。但大批量加工中存在多次调整，不可能每次完全相同。对全部零件来说，每次调整误差为偶然性误差。机床调整误差可理解为零件尺寸分布曲线中心的最大偏移量。
3、保证和提高加工精度的主要途径
3.1直接减少或消除原始误差
直接减少误差发在生产中应用较广，是在查明产生加工误差的主要因素直接进行消除或减少的方法。例如前面提到的车削细长轴，由于工艺系统刚性差，轴容易弯曲或断裂，因此一是可以采用“大进给反向切削法”再辅以弹性顶尖，可消除热伸长的危害。二是采用較大的主偏角车刀。
3.2转移原始误差
转移原始误差是指工艺系统的原始误差转移到不影响（或少影响）加工精度的方向或其他零部件上去。例如转塔车床工作时需要经常旋转，难以保持旋转精度，因此生产中可采用“立刀”安装法，即把刀刃的切削基面放在垂直面内。再例如磨削主轴锥孔保证其和轴颈的同轴度，不是靠机床主轴的回转精度来保证，而是靠夹具保证。当机床主轴与工件之间用浮动联接以后，机床主轴的原始误差就被转移掉了。
3.3误差补偿法
误差补偿法，是人为地造出一种新的误差，去抵消原来工艺系统中的原始误差。当原始误差是负值时人为的误差就取正值，反之，取负值，并尽量使两者大小相等；或者利用一种原始误差去抵消另一种原始误差，也是尽量使两者大小相等，方向相反，从而达到减少加工误差，提高加工精度的目的。
3.4均分原始误差法
在生产中常常遇到这种情况，本工序的加工精度稳定，工序能力也足够，但毛坯的精度太低，引起定位误差或复映误差太大，因而不能保证加工精度。这时，可把毛坯按尺寸误差大小分为n组，每组毛坯误差就缩小为原来的1/n，然后按组相应地调整刀具和工件之间的相对位置进行加工，大大缩小了整批工件的尺寸分散范围。
3.5就地加工法
机床零件装到工作位置上再加工，消除误差影响。如牛头刨床、龙门刨床为了使它们的工作台面分别对滑枕和横梁保持平行的位置关系，都是在装配后在自身机床上“自刨自”的精工。平面磨床的工作台面也是在装配后作“自磨自”的精加工。
3.6误差补偿法
误差补偿法，是人为地造出一种新的误差，去抵消原来工艺系统中的原始误差。当原始误差是负值时人为的误差就取正值，反之，取负值，并尽量使两者大小相等；或者利用一种原始误差去抵消另一种原始误差，也是尽量使两者大小相等，方向相反，从而达到减少加工误差，提高加工精度的目的。
4、结论
实际在加工的过程中，影响精度的因素很复杂，可能有几种因素交叉在一起，误差的产生不能够避免，只有结合具体情况对误差出现的原因进行详尽的剖析，才能采取相应的对策减小加工误差，从而真正提高加工的精度，使加工误差控制子啊零件需求的许可范围，从而保证零件的加工质量。
参考文献
[1]卢秉恒.机械制造技术[M].北京：机械工业出版社，2005
[2]张亮峰，赵建树.机械加工工艺基础与实习[M].北京：高等教育出版社，1999.
[3]乔世民.机械制造基础.北京：高等教育出版社，2003-08
[4]赵建中.机械制造技术基础.北京：北京理工大学出版社，2008-07
[5]孙志忠，袁慰平.数值分析（第2版）[M].南京：东南大学出版社，2002.
作者简介
杜华（1975-），女，汉族，宁夏银川人，工程师。从事机械设计及制造方面的研究。
【关键词】加工精度；加工方法；分析；提高措施
1、引言
在机械加工中，把零件加工后的实际几何参数与理想几何参数的符合程度，称为加工精度。即尺寸精度，宏观几何形状精度和位置精度统称为加工精度。在实际的加工过程中总希望实际值越接近理想值越好，这样加工精度就越高，但在加工过程中由于多种原因使得理想值与实际值总有不同程度的偏差，这个偏差就叫加工误差。加工精度越高，则加工误差越小，反之越大。
2、工艺系统误差
在机械加工方法中，可以把普通机床，夹具，刀具，工件和操作者看成一个大的加工系统。其中机床、夹具、刀具和工件组成的一个子系统叫做工艺系统，而在这个系统中，每个环节在加工过程中产生的误差都会对加工精度产生影响。
2.1加工原理误差
加工原理误差是指采用了近似的成形运动或近似的切削刃轮廓进行加工而产生的误差。通过简化机床或刀具的结构，可提高生产效率，有时反而能得到较高的加工精度，所以只要误差不超过精度要求，在生产中依然得到广泛的应用。
2.2机床的几何误差
工件的表面都是通过刀具与工件的合成运动形成的，而刀具与工件都是安装在机床上的。因此，工件的加工精度很大程度取决于机床的精度。对工件的精度影响较大的主要有：主轴的回转精度、导轨误差和传动链的误差。这些影响因素随着机床的磨损其精度不断下降，从而造成加工零件精度的下降。
（1）主轴回转误差：主轴回转精度是指主轴各瞬间的实际回转轴线相对于平均回转轴线的变动量。它包括主轴的径向圆跳动、轴向窜动和角度摆三种基本形式。如圖1所示。
影响主轴回转精度的主要因素有轴承本身误差、轴承间隙、轴承间同轴度误差，主轴系统的刚度和热变形等。但它们对主轴回转精度的影响大小随着加工方式的不同而不同。
（2）机床导轨误差：导轨误差产生的原因是由于导轨是机床上确定各机床部位相对位置关系的基准，也是机床运动的基准，因此机床导轨的误差对机床精度的影响极大从而影响工件的加工精度。引起导轨导向误差的原因主要有水平面内的直线度，垂直面内的直线度，前后导轨的平行度。例如车削时导轨在水平面内弯曲，向前凸出，则出现鼓形误差，向后凸出，则出现鞍形误差。当前后导轨不平行、存在扭曲时，刀架产生倾斜，从而使工件半径产生加工误差。除导轨制造误差外，导轨的不均匀磨损也是造成导轨误差的重要原因。
（3）机床传动链误差：在普通的机床上，主运动、进给运动变速都是通过传动链来进行。如果在传动的过程中，传动零件有误差（包括制造误差、装配误差、磨损等）就会对工件加工精度产生影响，特别是对主运动和进给运动有严格传动比零件的加工（如螺纹、齿轮等），所以传动链误差也是加工精度主要误差来源之一。
2.3刀具的几何误差
刀具作为传统机加工中的重要一个组成部分，其静态误差和动态误差会直接导致加工精度降低。静态误差指刀具的制造误差，对于定尺寸刀具（如麻花钻、铰刀、镗刀、拉刀等）其尺寸及形状精度直接影响工件的大小及形状精度。动态误差主要是由于刀具在使用过程中磨损所造成的。如果刀具的耐用度较低，它对弓箭的尺寸和形状精度影响很大。如麻花钻在磨损以后，被加工工件表面发生的负扩切现象等。
2.4夹具的几何误差
机床夹具是机械加工工艺系统的一个重要组成部分，是机械制造中的一项重要的工艺装备。其主要作用就是保证加工工件的精度和提高劳动生产率。因而夹具精度会直接影响被加工工件的精度。定位基准与设计基准不重合时会产生误差。在实际加工中有些零件如果使定位基准与设计基准重合就可能造成夹具结构复杂，工件安装不方便，并使加工稳定性与可靠性变差等缺陷。所以有时从多方面考虑，在满足加工要求的前提下也采用基准不重合的定位方案，但是必须对其进行误差校验或者提高前面工序加工精度。另外夹具的制造和磨损误差、工件的装夹误差也是影响加工误差的一个重要因素。
2.5工件的误差
在机械加工的过程中，由于工件会受到切削力、夹紧力、重力等力作用和热作用而引起工件变形，从而破坏了刀具与工件原来正确的位置，使工件的加工精度下降。
2.5.1由于工艺系统不具备绝对刚性，在外力作用下总会产生变形和位移，从而破坏已经调整好的刀具和工件间的相互位置， 造成加工误差。比如说在车床上两顶尖装夹工件车削光轴，当工件短而粗、车刀悬伸长度很短时， 车床的变形将会使车出的工件呈“马鞍形”（中间细而两端粗）；反之，如果车削细长轴， 在切削力的作用下，工件因弹性变形而出现“让刀”现象。随着刀具的进给，在工件的全长上切削深度将会由多变少，然后再由少变多，结果使零件产生“腰鼓形”（中间粗而两端细）如图2所示，因此在实际车削过程中，常采用中心架或跟刀架。当采用跟刀架装夹力不当时，又会使车出的工件呈“竹节形”。因此，在实际生产过程中， 恰当的切削力、夹紧力、惯性力等对保证加工质量尤为重要。
2.5.2切削力的变化引起的误差：在切削的过程中，工件受到变力，如切削余量的不均匀、材质的不均匀等因素会引起工件变形发生变化，从而使工件加工精度下降。毛坯理想状态时圆的，但是毛坯主要是有铸造、锻造、冷轧、粉末冶金等制造方法形成的，由于这些毛坯的制造精度较低使毛坯有可能是非圆的，这样在加工过程中，背吃刀量就是变化的，切削力也随着变化，切削变形量也随着变化的。这种由于毛坯的 形状误差导致加工工件的形状有误差的现象叫做毛坯误差复映现象。
2.6热变形对加工精度的影响 工艺系统在各种热源的影响下会产生很复杂的变形，导致工件产生加工误差。工艺系统的热变形对加工的影响主要分为以下几种：①机床热变形引起的加工误差，机床受热源的影响，各部分温升将发生变化，由于热源分布的不均匀和机床结构的复杂性，机床各部件将发生不同程度的热变形，破坏了机床原有的几何精度，从而降低了机床的加工精度。②工件热变形工件热变形工件热变形引起的加工误差：使工件产生变形的热源，使工件产生变形的热源与切削热（主要）与外部热源，同时，不同的加工方法，不同的工件材料，结构和尺寸件的受热变形也不相同。③刀具热变形引起的加工误差：刀具的热变形主要的热变形主要是切削热引起的，传给刀具的热量虽不多，但由于刀具体积小，热容量小且热量又集中在且削部分，因此切削部分仍产生很高的温升。
2.7调整误差
在工序的调整工作中所存在的误差即调整误差一次调整后存在的误差对这一批零件的影响不变。但大批量加工中存在多次调整，不可能每次完全相同。对全部零件来说，每次调整误差为偶然性误差。机床调整误差可理解为零件尺寸分布曲线中心的最大偏移量。
3、保证和提高加工精度的主要途径
3.1直接减少或消除原始误差
直接减少误差发在生产中应用较广，是在查明产生加工误差的主要因素直接进行消除或减少的方法。例如前面提到的车削细长轴，由于工艺系统刚性差，轴容易弯曲或断裂，因此一是可以采用“大进给反向切削法”再辅以弹性顶尖，可消除热伸长的危害。二是采用較大的主偏角车刀。
3.2转移原始误差
转移原始误差是指工艺系统的原始误差转移到不影响（或少影响）加工精度的方向或其他零部件上去。例如转塔车床工作时需要经常旋转，难以保持旋转精度，因此生产中可采用“立刀”安装法，即把刀刃的切削基面放在垂直面内。再例如磨削主轴锥孔保证其和轴颈的同轴度，不是靠机床主轴的回转精度来保证，而是靠夹具保证。当机床主轴与工件之间用浮动联接以后，机床主轴的原始误差就被转移掉了。
3.3误差补偿法
误差补偿法，是人为地造出一种新的误差，去抵消原来工艺系统中的原始误差。当原始误差是负值时人为的误差就取正值，反之，取负值，并尽量使两者大小相等；或者利用一种原始误差去抵消另一种原始误差，也是尽量使两者大小相等，方向相反，从而达到减少加工误差，提高加工精度的目的。
3.4均分原始误差法
在生产中常常遇到这种情况，本工序的加工精度稳定，工序能力也足够，但毛坯的精度太低，引起定位误差或复映误差太大，因而不能保证加工精度。这时，可把毛坯按尺寸误差大小分为n组，每组毛坯误差就缩小为原来的1/n，然后按组相应地调整刀具和工件之间的相对位置进行加工，大大缩小了整批工件的尺寸分散范围。
3.5就地加工法
机床零件装到工作位置上再加工，消除误差影响。如牛头刨床、龙门刨床为了使它们的工作台面分别对滑枕和横梁保持平行的位置关系，都是在装配后在自身机床上“自刨自”的精工。平面磨床的工作台面也是在装配后作“自磨自”的精加工。
3.6误差补偿法
误差补偿法，是人为地造出一种新的误差，去抵消原来工艺系统中的原始误差。当原始误差是负值时人为的误差就取正值，反之，取负值，并尽量使两者大小相等；或者利用一种原始误差去抵消另一种原始误差，也是尽量使两者大小相等，方向相反，从而达到减少加工误差，提高加工精度的目的。
4、结论
实际在加工的过程中，影响精度的因素很复杂，可能有几种因素交叉在一起，误差的产生不能够避免，只有结合具体情况对误差出现的原因进行详尽的剖析，才能采取相应的对策减小加工误差，从而真正提高加工的精度，使加工误差控制子啊零件需求的许可范围，从而保证零件的加工质量。
参考文献
[1]卢秉恒.机械制造技术[M].北京：机械工业出版社，2005
[2]张亮峰，赵建树.机械加工工艺基础与实习[M].北京：高等教育出版社，1999.
[3]乔世民.机械制造基础.北京：高等教育出版社，2003-08
[4]赵建中.机械制造技术基础.北京：北京理工大学出版社，2008-07
[5]孙志忠，袁慰平.数值分析（第2版）[M].南京：东南大学出版社，2002.
作者简介
杜华（1975-），女，汉族，宁夏银川人，工程师。从事机械设计及制造方面的研究。