机加工实现工件高精度的成熟技术路径
加工精度指零件加工后实际几何参数(尺寸、形状、位置)与图纸理想几何参数符合程度。符合度越高,加工精度越高。
本文从以下 3 个方面探讨:
- 如何获得零件尺寸精度
- 获得形状精度的方法
- 获得位置精度的方法
如何获得零件尺寸精度
(1) 试切法
即先试切一小部分加工表面,测量试切尺寸,按加工要求调整刀具切削刃相对工件位置,再试切、再测量,经两三次试切测量后,加工尺寸达要求时再切削整个待加工表面。
试切法通过“试切-测量-调整-再试切”循环,直至达到尺寸精度。如箱体孔系试镗。

试切法可获极高精度,无需复杂装置,但耗时(多次调整/试切/测量/计算)、效率低、依赖工人技术与测量仪器精度、质量不稳定,故仅用于单件小批生产。
作为试切法一类——配合法:以已加工零件为基准,加工另一配合零件,或将两(或多)零件组合加工。配合作业中最终加工尺寸要求基于与已加工零件的配合要求。
(2) 调整法
用样件或标准件调整机床、夹具、刀具、工件精确相对位置,确保工件尺寸精度。因尺寸预先调好,加工中无需再试切,尺寸自动获得且在一批零件加工中保持不变。如用铣床夹具时,用刀具块确定刀具位置。调整法本质是利用机床定距装置或对刀装置、预调刀架,使刀具相对机床或夹具达到特定位置精度,再批量加工工件。
机床按刻度进给切削也是调整法一种。此法需先按试切法确定刻度尺度。批量生产常用定距挡铁、样板、样件等对刀装置调整。
调整法比试切法精度稳定性更好、生产率更高,对机床操作工要求不高,但对调整工要求高,常用于批量与大批量生产。
(3) 定尺法
用刀具相应尺寸保证工件加工表面尺寸的方法叫定尺法。使用标准尺寸刀具加工,加工表面尺寸由刀具尺寸决定。即用具有一定尺寸精度的刀具(如铰刀、钻头、钻头等)保证被加工工件(如孔)精度。
定尺法操作简便、生产率高、加工精度相对稳定,几乎不受工人技术水平影响,生产率高,广泛应用于各类生产。如钻孔、铰孔等。
(4) 主动测量法
加工过程中边测量边加工,将测量结果与设计要求尺寸比较,或让机床继续工作或停机。这就是主动测量法。
目前主动测量数值可数字显示。主动测量法将测量装置纳入工艺系统(机床、刀具、夹具、工件统一),成为其第五因素。
主动测量法质量稳定、生产率高,是发展方向。
(5) 自动控制法
由测量装置、进给装置、控制系统组成。将测量、进给、控制系统结合成自动加工系统,加工过程由系统自动完成。
尺寸测量、刀具补偿调整、切削加工、停机等系列任务自动完成,自动实现所需尺寸精度。如 CNC 机床按程序指令控制加工序列与精度。
自动控制两种具体方式:
① 自动测量:机床具备自动测量工件尺寸装置,工件达尺寸时测量装置发指令自动退刀停机。
② 数字控制:机床内有伺服电机、滚珠丝杠副、完整数控装置控制刀架或工作台精确运动。尺寸获取(刀架/工作台运动)由预编程序决定。计算机数控装置自动控制。
早期自动控制用主动测量配合机械/液压控制系统完成。现广泛采用按加工要求预编程序,由控制系统控制执行,或数控机床按控制系统发出数字信息指令执行,并能适应加工条件变化、自动调整加工量、按规定条件实现加工过程优化。自适应控制机床执行自动控制加工。
自动控制法质量稳定、生产率高、加工柔性好、适应多品种生产,是当前机械制造发展方向、计算机辅助制造(CAM)基础。
制造工艺