胡忠彪　吳秀艷　金龍　張大威

摘 要：文章主要闡述了機(jī)械加工過程中，不同的機(jī)械加工方法可達(dá)到的精度和如何從數(shù)控加工工藝上改進(jìn)，提高機(jī)械零件加工精度。

關(guān)鍵詞：數(shù)控加工；精度；加工方法

前言

加工精度是指零件加工之后的實(shí)際幾何參數(shù)（尺寸，形狀和位置）與理想幾何參數(shù)的符合程度。在機(jī)械零件加工后，零件的精度包括零件的尺寸精度和表面粗糙度以及零件的形位公差。但是在實(shí)際加工過程中，往往有很多的因素使得零件的精度不高，為今后整機(jī)的裝配造成了困難。在工件材料一定，加工設(shè)備一定的情況下，提高良品率，提高加工精度，增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效，就成為機(jī)械加工工藝首要考慮的，要對加工過程中的每一個環(huán)節(jié)，都要充分的統(tǒng)籌和優(yōu)化，在保證零件加工精度的前提下，盡量優(yōu)化加工工藝，以最少步驟的加工工藝，最少的設(shè)備投入，盡可能的取得優(yōu)良的零件加工精度。我國目前的現(xiàn)狀是，普通機(jī)床加工設(shè)備投入少，但是加工精度難以保證，數(shù)控機(jī)床加工精度高，但是設(shè)備昂貴。

在機(jī)械加工過程中，機(jī)械的精度受多方面因素的影響，例如，下料沒有考慮材料的特性，時效處理工藝不到位，加工坯料內(nèi)部熱應(yīng)力的釋放，熱處理工藝的不適合，機(jī)械加工過程中，吃刀量的不同引發(fā)的形變，氣溫的變化對材料加工的影響，數(shù)控機(jī)床的膨脹，等等。其中對精度影響最大的還是機(jī)械加工的工藝，所以盡可能的優(yōu)化機(jī)械加工工藝，使得工件的精度達(dá)到圖紙的要求。在機(jī)械加工中注意各種小細(xì)節(jié)，努力提高機(jī)械零件精度。

1 常用加工方法及其精度范圍，適用場合

1.1 車削加工

車削加工是最常用的傳統(tǒng)機(jī)械加工方法。車削加工適合加工各種軸類、套筒類及盤類零件，可以對各種旋轉(zhuǎn)表面和螺旋面進(jìn)行加工。例如：內(nèi)外圓面，端面，溝槽，中心打孔，攻絲，滾花，等。精車時，車削加工加工精度可達(dá)IT6～I(xiàn)T5，表面粗糙度達(dá)Ra0.4～0.1μm。車削加工作為最常用的加工方法，其適應(yīng)性強(qiáng)，不但可以加工軸套類零件，也可以加工偏心零件，如曲軸，凸輪等零件。并且其刀具相對簡單，刀具的刃磨，都比較簡單。

1.2 銑削加工

銑削加工適合各種平面、各類溝槽，加工時的成型表面，依照刀具的形狀，可以對平面、臺階面、成型曲面、螺旋面、鍵槽、T形槽、燕尾槽等進(jìn)行加工。一般精銑精度可達(dá)IT9～I(xiàn)T7，表面粗糙度達(dá)Ra6.3～1.6μm。銑削加工去除材料多，加工效率高。但是，銑削時采用切削液對刀具進(jìn)行冷卻以免產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力。

1.3 磨削加工

磨削加工屬于高精度加工，采用高精度磨床時，粗糙度可達(dá)Ra0.1～0.08μm，其適合于工件硬度高，精度要求高的場合，不足之處是加工緩慢，需要充分冷卻，加工成本高。

綜上所述，總結(jié)如下：

（1）傳統(tǒng)機(jī)械加工，回轉(zhuǎn)體一般用車削加工，面類零件，采用銑削加工，對于難以加工的材料，可以采用磨削加工，線切割，電火花，進(jìn)行加工。

（2）一般在工藝上安排，安排普通機(jī)床進(jìn)行粗加工，后續(xù)工藝安排精密機(jī)床進(jìn)行精加工。

（3）為了一次加工完所有的工序，可利用數(shù)控加工中心，一次裝夾，全部加工。對加工完成的零件只進(jìn)行尺寸檢驗(yàn)。

2 數(shù)控機(jī)床如何從加工工藝上提高零件加工精度

自從數(shù)控機(jī)床問世以來，機(jī)械加工向高精度，高度智能化方向發(fā)展。隨著制造業(yè)的蓬勃發(fā)展，數(shù)控機(jī)床業(yè)越來越普及，現(xiàn)代的數(shù)控機(jī)床與傳統(tǒng)機(jī)床相比，采用了交流伺服驅(qū)動技術(shù)，旋轉(zhuǎn)編碼器，直線光柵尺結(jié)合的測量技術(shù)，保證了機(jī)床的定位精度，沒有了傳統(tǒng)的機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)，減少了傳統(tǒng)傳動鏈帶來的誤差，在最新的技術(shù)里，采用了直線電機(jī)技術(shù)，其動態(tài)響應(yīng)好，而且也取代了滾珠絲杠帶來的誤差，使得定位技術(shù)更加精準(zhǔn)。數(shù)控機(jī)床具有加工精度高，效率高，產(chǎn)品一致性好，工藝適應(yīng)性好。其精度主要取決于機(jī)床的精度和編程中點(diǎn)的精確，軌跡的相似度。

2.1 數(shù)控編程下刀原點(diǎn)對加工精度的影響

編程首先就是要確定起始下刀位置，數(shù)控工藝員根據(jù)加工特點(diǎn)和零件圖紙來確定編程坐標(biāo)系，編程坐標(biāo)系選取的最基本的原則是依據(jù)機(jī)械零件的特點(diǎn)、圖紙的基準(zhǔn)，統(tǒng)籌安排，這樣可最大限度地減少因?yàn)槌叽珂湽钜鸬恼`差。

2.2 程序數(shù)據(jù)處理對加工精度的影響

依據(jù)刀具的軌跡，對輪廓加工進(jìn)行分析計(jì)算，要充分考慮刀具的刀具半徑，刀具磨損對機(jī)械零件軌跡的影響。對加工程序數(shù)據(jù)要盡可能的接近理論輪廓軌跡。其中最容易引起尺寸誤差的是未知編程點(diǎn)的計(jì)算引起的誤差，數(shù)控機(jī)床插補(bǔ)原理是利用小段直線去擬合成曲線，所以勢必會帶來不確定的誤差。

2.3 加工路徑對加工精度的影響

加工路徑對加工精度及加工效率影響很大，其中要注意的是要盡可能的一刀走完，精加工要慢，刀具高速旋轉(zhuǎn)。

2.4 不同數(shù)控系統(tǒng)對加工精度的影響

插補(bǔ)計(jì)算主要取決于數(shù)控系統(tǒng)的性能，經(jīng)濟(jì)型的數(shù)控系統(tǒng)多采用步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動方法，步進(jìn)電機(jī)精度差，而且扭矩過大時，容易失步，國內(nèi)進(jìn)口數(shù)控系統(tǒng)，發(fā)那科，西門子，海德漢，系統(tǒng)插補(bǔ)性能不同，直接導(dǎo)致加工精度的不同。

2.5 不同數(shù)控機(jī)床對加工精度的影響

數(shù)控機(jī)床驅(qū)動方式的分類

2.5.1 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動形式

步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動方式的插補(bǔ)驅(qū)動方式多見于經(jīng)濟(jì)型的數(shù)控機(jī)床，步進(jìn)電機(jī)一圈可以分步是有線的，其旋轉(zhuǎn)一個分度會帶動滾珠絲杠直線運(yùn)行一小段，又加之一般此類系統(tǒng)一般不配備位置檢測系統(tǒng)，所以勢必會帶來誤差。

2.5.2 交流伺服電機(jī)驅(qū)動形式

交流伺服驅(qū)動又詳細(xì)分為半閉環(huán)檢測和全閉環(huán)檢測，半閉環(huán)檢測是指編碼器檢測電機(jī)旋轉(zhuǎn)的角度，從而根據(jù)絲杠的導(dǎo)程計(jì)算相應(yīng)的直線距離。全閉環(huán)是指直線導(dǎo)軌安裝了光柵尺，由光柵尺直接讀取當(dāng)前系統(tǒng)的位置信息，反饋給數(shù)控系統(tǒng)，從而確定精度，所以半閉環(huán)精度取決于編碼器一圈的脈沖數(shù)和絲杠的機(jī)械性能，全閉環(huán)因?yàn)槭侵苯訙y量位置，所以其性能絕大多數(shù)取決于光柵尺的分辨率。

2.5.3 直線電機(jī)的驅(qū)動形式

直線電機(jī)因?yàn)槠淞己玫捻憫?yīng)速度和無間隙的機(jī)械傳動，導(dǎo)致其是傳統(tǒng)滾珠絲杠的替代品，因?yàn)橄藵L珠絲杠帶來的螺紋節(jié)距的不同，螺母反向間隙帶來的誤差，所以其定位誤差僅僅和測量系統(tǒng)的誤差有關(guān)。

數(shù)控機(jī)床和傳統(tǒng)機(jī)床相比，其加工精度的變化僅僅取決于數(shù)控機(jī)床的精度，數(shù)控機(jī)床的精度與其搭載的數(shù)控系統(tǒng)，測量系統(tǒng)，伺服系統(tǒng)的精度有關(guān)，而數(shù)控工藝的合理安排，可以以最低的成本去使得數(shù)控機(jī)床發(fā)揮相應(yīng)的效能，改善機(jī)械加工的精度。

3 結(jié)束語

隨著機(jī)械加工業(yè)的發(fā)展，我國作為新型的制造大國，對裝備制造業(yè)，機(jī)械加工業(yè)的要求也更加嚴(yán)格，伴隨著新型技術(shù)的飛速發(fā)展，更加合理精密的數(shù)控機(jī)床會極大的滿足機(jī)械加工精度的需求，納米級插補(bǔ)定位技術(shù)，多軸加工技術(shù)，直線電機(jī)的廣泛應(yīng)用，都在努力的使機(jī)械加工向高精度，高效率，智能化方向發(fā)展。

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