機械加工工藝與誤差分析

摘要：機械加工過程中誤差不可避免，針對這種現(xiàn)象，實際生產(chǎn)中，力求最大限度地減少誤差。文章從機械加工工藝出發(fā)，探討了誤差形成的主要因素，針對性地給出了一些減少誤差的方法，為機械加工提供參考。

關(guān)鍵詞：機械加工；加工工藝；誤差分析

中圖分類號：TH161 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）28-0092-02

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，加之我國作為制造業(yè)大國，機械行業(yè)處在一個飛速的發(fā)展階段。隨之而來的是一系列問題，就機械加工而言，大的需求量與質(zhì)量上的差強人意形成了矛盾。我們一方面希望盡快地完成多的產(chǎn)品，另一方面需要盡可能地保證產(chǎn)品的質(zhì)量。這就要求我們對于機械加工工藝與誤差都做到了然于心，由此尋求解決問題的方法。

1 機械加工工藝

機械加工生產(chǎn)過程中，涉及幾個基本概念：機械加工工藝、工藝規(guī)程以及加工工藝流程。所謂機械加工工藝，是指在機械加工工藝流程的基礎(chǔ)上，通過一定的方法手段來直接改變原材料生產(chǎn)對象的幾何形狀、尺寸、性能以及相對位置使之變?yōu)槌善坊蛘甙氤善返倪^程。而工藝流程主要是指機械零件加工制造所經(jīng)的具體的步驟順序，它主要受產(chǎn)品的數(shù)量、制造設(shè)備的具體條件以及工作人員的素質(zhì)所制約。工藝規(guī)程，是工藝員根據(jù)所要加工產(chǎn)品的實際情況（包括加工設(shè)備、產(chǎn)量以及工人素質(zhì)等等）來具體采用的工藝過程，并將這里面的具體的加工內(nèi)容制訂成工藝文件，這些工藝文件就稱為工藝規(guī)程。

2 誤差形成原因

在討論誤差形成原因之前，我們需要了解誤差的概念。所謂誤差，當(dāng)是實際值與真實理想值之間的偏差，在機械制造中，可以看作是設(shè)計的真實值與實際操作所得到工件的實際值之間的偏差。在加工前，工件都有一個理想的標(biāo)準(zhǔn)，而實際操作中，或多或少的一些原因?qū)?dǎo)致實際的加工件與理想完美狀態(tài)的成品之間不是完美一致的，只是很大程度上的相似，誤差的大小實際上就是這個相似度的程度。

2.1 理論誤差

由于我們在機械加工時，采取的是近似的加工運動，或者是采用了近似的切削刀具。這加工運動和近似的刀具，本身就與理想狀態(tài)下的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)值存在著一定的誤差，由它們通過加工得到的工件，顯然，誤差不可避免的存在了。

2.2 安裝誤差

實際安裝過程中，也會產(chǎn)生安裝誤差，它主要由兩個方面組成：定位誤差和加緊誤差。所謂定位誤差，即是指基準(zhǔn)不重合誤差與基準(zhǔn)移位誤差的向量和。在實際的機械加工過程中，設(shè)計基準(zhǔn)若是與定位基準(zhǔn)不一致，就會導(dǎo)致基準(zhǔn)不重合誤差；而在實際安裝過程中，有時候因為工具本身或者是操作的問題，會出現(xiàn)基準(zhǔn)移位，也將引起誤差。我們將這兩種誤差的向量和定義為實際的安裝誤差。所謂夾緊誤差即是指加工過程中，由于夾具夾緊工件的力，作用到工件身上，使得工件受力發(fā)生形變，引起誤差。

2.3 調(diào)整誤差

機械加工過程中，出于保證尺寸精度的目的，一般會采用試切法或者調(diào)整法，而采用這些方法的同時，也伴隨著調(diào)整誤差。試切法的調(diào)整誤差主要是由于操作時的測量誤差、機床微量進給誤差以及工藝系統(tǒng)受力變形產(chǎn)生的誤差引起的。調(diào)整法的誤差形成原因可能性比較多，一般微進給量誤差或者實際操作中的“爬行”都會引起調(diào)整法的誤差；此外，調(diào)整機構(gòu)的制造誤差或者對刀時的誤差等都可以造成調(diào)整法的誤差。

2.4 測量誤差

這類誤差主要是由于加工過程中采用測量儀器的精度問題引發(fā)的，另外測量人員的觀測也會引起誤差。

2.5 機床誤差

常規(guī)情況下的機械加工多數(shù)是通過機床來操作的，但是機床作為一件加工道具，它本身也是存在著誤差的，顯然，由本身存在誤差的機床作為加工刀具來加工機械產(chǎn)品，生成誤差也就無可厚非了。機床的誤差一般是構(gòu)成它的幾個要素的誤差綜合影響的結(jié)果。

機床在工作時，主要是通過主軸的旋轉(zhuǎn)運動來實現(xiàn)的。這里就產(chǎn)生了一個問題：主軸轉(zhuǎn)動時，由于軸本身的制造因素以及裝配上的間隙，加之在持續(xù)運動過程中可能存在的振動現(xiàn)象，這些都將導(dǎo)致軸的回轉(zhuǎn)中心不是一條直線。這種呈現(xiàn)略微波動的現(xiàn)象使得工件在加工時不可避免要產(chǎn)生誤差。

2.6 夾具及刀具誤差

顧名思義，這種誤差分別是由于夾具和刀具各自的誤差引起。夾具誤差除開夾具本身的制造誤差，還受定位、對刀以及安裝裝配等的影響。刀具誤差的產(chǎn)生主要是刀具本身制造存在問題，另外經(jīng)常性的切削也會使其產(chǎn)生磨損。

2.7 工藝系統(tǒng)變形誤差

工藝系統(tǒng)變形誤差主要有兩種情況，一為受力變形，二為受熱變形。受力變形主要是因為機床的零部件、刀具以及工件本身的剛度問題，使其在受到一定程度的力的時候發(fā)生形變；受熱變形即是在加工的時候，機床或者刀具受熱發(fā)生變形，由此造成誤差。

2.8 操作

這種是常見的，由于操作人員的素質(zhì)高低不同，由他們加工出來的工件存在著誤差也就不足為奇了。

3 減少誤差的方法

無論從生產(chǎn)需求還是加工初衷上來看，我們都希望得到零誤差的完美成品?？墒牵罅康慕?jīng)驗告訴我們，機械制造過程中，不可能產(chǎn)生百分之百零誤差，不管多么精密的儀器，多么科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牟僮魇址?，誤差都不可避免的存在著。所以，在實際加工中，我們只能退而求其次，力求最大限度地減少誤差，使之盡量契合設(shè)計上的完美狀態(tài)。

針對上述誤差產(chǎn)生原因，給出對應(yīng)的解決方法。為了減少理論誤差，我們可以采取CAD/CAM技術(shù)，這一點在現(xiàn)代加工中也越來越較多應(yīng)用；安裝時，要做到基準(zhǔn)重合、基準(zhǔn)統(tǒng)一，夾緊時，準(zhǔn)備計算夾緊力，確保工件剛度；針對調(diào)整誤差，對于測量儀器，我們得定期檢查及修理，確保其精度符合實際，機床要進行良好的保養(yǎng)，保證其微進給量，對刀、定位等都要精準(zhǔn)，此外，加工工藝參數(shù)一定要正確選定；測量時為了盡量使觀測值準(zhǔn)確，在選取高精度的測量儀器的同時，一個好的測量方法的選擇也是非常重要的；機床存在誤差的，要針對性地解決，機床零部件要按時整修，一定要保證機床的運動精度，可以縮短傳動鏈，控制裝配的間隙；夾具本身精度及粗糙度一定要過關(guān)，設(shè)計要合理，確保其剛性；刀具使用上，要合理地選擇進給量及吃刀量，粗、精加工得分而論之，充分發(fā)揮冷卻液的作用；針對工藝系統(tǒng)的變形，由受力引發(fā)的需保證剛度，受熱引發(fā)的需要確保恒溫精度，此外要正確制定加工工藝參數(shù)；粗、半粗加工前要去除內(nèi)應(yīng)力，精加工前進行時效處理；對操作人員進行技能培訓(xùn)，保證在工人素質(zhì)這一塊盡量少誤差。

除了上述方法，很多情況下，我們會采取誤差補償來減少誤差。所謂誤差補償說的是人為制造誤差用以抵消或者補償加工過程中原有的誤差，從而達到減少誤差的目的。如過能正確地利用好誤差補償，在減少誤差的問題上將可以提供很大幫助。

4 結(jié)語

通過上述內(nèi)容，我們了解了機械加工的加工工藝，針對性地給出了一些減少誤差的方法。雖然應(yīng)用各種方法也無法避免誤差的產(chǎn)生，但盡量小的誤差在實際的加工過程中也會提供更多高質(zhì)量的產(chǎn)品，這對機械加工制造行業(yè)有著深遠的影響。

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作者簡介：劉久遠（1979-），內(nèi)蒙古赤峰人，秦皇島天業(yè)通聯(lián)重工股份有限公司助理工程師，研究方向：機械工藝。endprint