高精度零件加工中的误差平均法原理及其应用

高精度零件加工中的误差平均法原理及其应用

在高精度零件加工领域，如何在保证产品质量的同时控制成本是一个永恒的课题。误差平均法作为一种有效的工艺手段，通过研磨和刮研等工艺过程，能够在不大幅提高工具精度的情况下实现高精度加工。本文将详细介绍误差平均法的原理及其在不同加工场景中的应用。

1 误差平均法原理

在生产中，当加工工具精度不高时，可通过工具与工件相对的刮研运动来达到高精度加工的要求。这种加工方法是利用了研磨过程中研具和工件作相对运动时的微量切削。研磨之初，研具与工件表面是高点接触，在一定压力下，实际接触面积远远小于名义接触面积，因此单位面积上的压力很大，零件表面磨削快。随着工件高点的逐渐磨平，配研面积扩大，单位面积上的压力减小，高低不平度逐渐减小，几何形状精度逐步提高。由于研磨工具硬度较高，磨损慢，始终保持着较为锋利的微刃，具有一定的切削能力。研磨表面间相对研擦和磨损的过程，实质上就是工件表面几何误差不断地减少的过程，在工艺上称之为误差平均法。

2 配偶件表面的研磨

机械产品中常见的配偶件有内孔与外圆、丝杠与螺母、机床导轨副等。在研磨和刮研的过程中，虽然使用的工具不同，但这些配偶件误差减小的机理基本相同，研具与工件互为偶件。

2.1 外圆研磨

研磨是最早出现的一种光整加工方法。研磨套作为研具与轴偶合，研磨套在一定压力下相对工件移动，工件缓慢地转动，研磨套与工件之间的磨料微粒被带动对工件起切削作用。由于研磨过程的复杂性，磨粒在工件表面上浮动，可分别起到机械的、物理的和化学的综合作用。

1. 机械切削作用：是磨粒在压力作用下滚动、刮擦和挤压，切下细微的金属层。
2. 物理作用：磨粒与工件接触点的局部压强大，产生瞬时高温、挤压等作用，这些作用有助于形成平滑而粗糙度值较小的表面。
3. 化学作用：研磨液中加入的硬脂酸或油酸与工件表面的氧化物薄膜产生化学作用，使被研磨表面软化，提高了研磨效果。

2.2 内孔研磨

内孔研磨与外圆研磨的原理相同，研具是外圆表面上开槽的研磨棒，可存放研磨剂。研具分为粗研具、精研具及可调研具。

2.3 导轨面的刮研

机床导轨面加工的工艺路线为：铸造→粗刨→半精刨→精刨→中频淬火→导轨磨削。由于床身导轨长，加工量大，精度要求高，采用专用导轨磨床设备加工比较合适。但对于机床尾座、床鞍及刀架纵、横向滑板等的可动件导轨面，由于与主轴有等高度要求，所以必须在装配时采用修配刮研来达到装配精度要求，这在装配工艺上称为修配装配法。一般选择可动件导轨面来刮研比较经济。可动件导轨面的工艺过程为：零件加工→动导轨面涂色→装配→研磨→测量→拆卸→刮研→再装配→再研磨→再测量→再刮研→直至达到要求。在上述工序中，研磨是为了找到高点，便于确定刮研位置；测量是对高度尺寸的测量，根据测量尺寸来确定刮研量的大小。在最后测量中如果达到要求，即为最终尺寸，否则还要再刮研，重复上述过程直到满足要求为止。

3 结论

1. 通过对误差平均法机理的研究，获得了误差平均法作用过程的基本规律，确定了影响研磨加工质量的主要因素及工艺参数。
2. 研磨的过程包含了机械、物理和化学的作用，是一个综合作用的误差减小过程。
3. 刮研过程实际上是利用刮削和挤压的作用，降低零件表面粗糙度值，提高接触率并使零件表面形成压应力，从而有效提高零件的承载能力和疲劳寿命。
4. 利用圆分度误差的封闭性规律，通过适当的测量方法可求得其真值误差，按分度误差允许值进行误差修正及补偿可满足加工要求，在高精度零件加工中发挥重要作用。
5. 误差平均法是降低零件加工难度，提高加工质量，保证机器装配精度的有效方法，在机床等机械产品设计制造中有着重要的作用。