機械加工精度誤差分析及改進措施探討

趙榮華

摘 要：機械零件是機械產(chǎn)品的內(nèi)部器官，機械零件的加工精度對機械產(chǎn)品的質(zhì)量和性能有著直接影響。機械零件加工誤差的產(chǎn)生受多種因素的影響，分析機械加工精度誤差，對提高機械產(chǎn)品質(zhì)量和性能意義重大。從機械加工精度誤差產(chǎn)生的原因出發(fā)，對如何提高機械加工精度提出了一些看法和建議。

關(guān)鍵詞：加工精度誤差；加工工藝系統(tǒng)；數(shù)控機床；誤差補償

中圖分類號：TB文獻標識碼：A文章編號：1672-3198（2012）01-0293-02

1 前言

所謂機械加工精度是指機械零件在生產(chǎn)和加工過程中，其實際的幾何參數(shù)和理想中的幾何參數(shù)之間相符合的程度。機械零件的幾何參數(shù)一般包括了以下幾個方面：位置、尺寸和形狀。機械零件的加工精度就包括了以上三個方面的內(nèi)容。首先是相互位置的精度，主要是用來判斷機械零件對加工表面同基準間所產(chǎn)生的位置誤差；其次是尺寸精度，尺寸精度則是用來判斷對機械零件加工表面的同基準間所產(chǎn)生的尺寸誤差；還有一個則是形狀精度，形狀精度主要用來判斷對機械零件的整體幾何形狀所產(chǎn)生的誤差。事實上，在現(xiàn)實的機械加工生產(chǎn)過程中，由于各種各樣的原因，任何一種加工方法所得到的機械零件的實際幾何參數(shù)都不是絕對準確的，機械零件在加工過程中都會產(chǎn)生一些誤差。機械零件的加工誤差就是指機械零件在加工過程中實施的幾何參數(shù)與理想幾何參數(shù)之間的差距和偏離的程度。機械產(chǎn)品是由各種不同零件加工組合而成的，加強對機械零件由設(shè)計到加工，再到成品產(chǎn)出過程中的誤差分析，提高機械零件在生產(chǎn)過程中的精度，對于提高機械產(chǎn)品的質(zhì)量，增強機械產(chǎn)品的性能，提高機械生產(chǎn)商的市場競爭力具有非常重要的作用和意義。

2 機械加工精度誤差分析

2.1 加工原理誤差

加工原理誤差是機械零件加工誤差中最常見的誤差類型之一。所謂加工原理誤差，就是指在機械零件加工過程中，由于采用了一些相類似的加工方法、刀具輪廓以及傳動比等，來替代理論上的加工方法和工具，從而使得機械零件在實際的加工過程中產(chǎn)生了偏離理想?yún)?shù)的狀況。加工原理誤差的出現(xiàn)主要有以下幾個方面的原因。

首先，在現(xiàn)實的機械零件加工中采用了近似的加工運動。通常我們在進行機床作業(yè)時，為了使工作表面符合我們加工的要求，我們就需要在加工工具和被加工對象上建立一定的關(guān)系，這種關(guān)系就被稱之為運動關(guān)系。在理論加工原理中，如果要達到完全準確加工精度，在實際的加工過程中就會出現(xiàn)很多不切實際的問題，對我們的生產(chǎn)加工帶來很多困難，因此，在實際的加工中，我們往往會采取近似運動的加工方法，這樣就導致了加工原理誤差的產(chǎn)生。

其次，在現(xiàn)實的機械零件加工中采用了近似的刀具輪廓。刀具輪廓是機械零件加工的重要工具，理論上，對機械零件的加工要求具有非常準確的刀具曲面，要求刀具的刃口要和曲面的輪廓完全符合，但是在現(xiàn)實的生產(chǎn)加工中，要想達到這種完全的吻合，幾乎是不可能的。介于此，通常會采用近似的曲面，如圓弧、直線等簡單的線性來替代理論上的曲面，這樣由于刀具輪廓的差異就導致了加工理論誤差的產(chǎn)生。

2.2 工藝系統(tǒng)誤差

機械零件的加工離不開加工工藝，加工工藝系統(tǒng)誤差主要是由于零件在被切削、傳動等的過程中，產(chǎn)生了一定程度的彈性變形，導致加工工具和零件之間的位置發(fā)生錯位，從而產(chǎn)生了生產(chǎn)加工的誤差。分析工藝系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的原因，大致可以從以下幾個方面來看：

首先，機械零件受力點位置變化引起誤差。機械零件在被加工的過程中，工藝系統(tǒng)的切削著力點是伴隨著被切削位置的變化而變化的，機械零件在被切削過程中，其被切削的位置在不斷的發(fā)生變化，二者在位置的變化中由于摩擦的作用就可能會產(chǎn)生位置錯位，從而引起加工工藝系統(tǒng)的誤差。

其次，機械零件受力程度的變化引起誤差。機械零件在加工工藝中，不僅其受力點的位置在不斷發(fā)生變化，其受力的程度也在不斷的發(fā)生變化。通常，用來被加工的機械零件本身就存在著質(zhì)地、形狀以及尺寸方面的不均勻問題，這些機械零件在被加工過程中，再加上其受力程度的不均勻，必然導致了誤差的存在，影響了加工精度。

3 提高機械加工精度的措施

提高機械加工精度，對提高機械生產(chǎn)企業(yè)的市場競爭力具有重要作用。針對機械加工精度誤差產(chǎn)生的原因，從以下幾個方面來提高機械加工精度。

3.1 有效的減少原始誤差

機械加工誤差產(chǎn)生的部分原因就在于被加工對象及其加工工具本身就存在著一定的誤差。因此，采用有效措施，減少原始誤差，是提高機械精度的重要方法。首先，加強對加工誤差中的原始誤差進行分析，發(fā)現(xiàn)誤差產(chǎn)生的類型及其原因，并根據(jù)不同的原因采取不同的措施。其次，嚴格控制零件加工所使用的機床和其他工具的剛度、幾何精度以及加工受力和受熱的變形程度等。同時，由于大部分加工誤差都發(fā)生在表面，因此，對于加工表面誤差，則要采取相應(yīng)措施，例如提高機床安裝技術(shù)，減少刀具在安裝過程中的誤差，重視對刀具成形形狀的掌控，防止成形刀具產(chǎn)生形狀誤差等。

3.2 補償誤差

有些加工誤差是在加工工藝系統(tǒng)中產(chǎn)生的，因此，我們就要采取一些措施，有效的減少加工工藝系統(tǒng)的誤差。所謂補償誤差就是指以人工的方式，在原始誤差的基礎(chǔ)上再創(chuàng)造一些新型的誤差，來抵消或者均衡加工工藝系統(tǒng)中的原始誤差，從而提高加工精度。補償誤差是減少加工誤差，提高加工精度的有效措施。

3.3 分化誤差

在降低加工誤差的方法中，除了補償誤差，還可以采用分化誤差的方法。一方面，通過不斷的誤差研究，發(fā)現(xiàn)加工誤差產(chǎn)生的規(guī)律，并對產(chǎn)生誤差的范圍做一個整體上的分類和定位，從而使加工零件的誤差范圍在宏觀上得到大大改善。另一方面，通過對零件的再次加工，是零件首次被加工所遺留下來的誤差再次得到完善，從而使工件表面上的誤差得到不斷的均衡。在分化誤差的方法，要求對加工聯(lián)系密切的工具和零件的表面進行細致的分析和對比，不斷的進行比較，發(fā)現(xiàn)差異，然后再根據(jù)這些誤差有針對性的進行均衡。

3.4 采用現(xiàn)代化的機械加工技術(shù)，實現(xiàn)實時加工誤差控制

隨著機械加工技術(shù)的不斷提高，現(xiàn)代化的數(shù)控機床已經(jīng)得到了普及，在數(shù)控機床中，通過計算機技術(shù)和軟件操作，我們能夠?qū)崟r監(jiān)測到工件在加工工藝系統(tǒng)中的每一個過程的幾何參數(shù)，從而實現(xiàn)了實時的誤差控制和誤差補償。實時誤差控制是在高精度的測量裝備中，對加工過程的沒一個環(huán)節(jié)采集工件加工的誤差數(shù)據(jù)，實時了解到工件在加工的當前狀態(tài)下的實際幾何參數(shù)，然后根據(jù)被監(jiān)測到得工件誤差的方向和程度，由補償控制裝置構(gòu)建一個誤差的微量位移，進行實時的誤差補償。在這種技術(shù)下，實時的誤差補償受補償裝置慣性的影響，導致補償措施有些滯后，但這種減少誤差，提供加工精度的效率高，而且其效果也好，值得被推廣和應(yīng)用。

4 結(jié)語

采用現(xiàn)代化的機械加工工藝，提高機械產(chǎn)品的質(zhì)量和性能，是當前機械生產(chǎn)企業(yè)提高市場競爭力的重要手段。目前，我國機械加工生產(chǎn)領(lǐng)域還存在著一些問題，尤其是加工工藝技術(shù)還有待提高。因此，我們必須通過不斷的實踐，發(fā)現(xiàn)機械加工工藝系統(tǒng)中存在的問題，加強技術(shù)創(chuàng)新，提高機械加工精度，提高市場競爭力。

參考文獻

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