淺析機(jī)械加工存在誤差及其解決策略

匡鑫

摘 要：本文簡要分析了機(jī)械加工中相對(duì)容易出現(xiàn)的誤差及其解決策略，旨在加強(qiáng)機(jī)械產(chǎn)品性能和精度，提高機(jī)械加工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和市場(chǎng)競爭力。

關(guān)鍵詞：機(jī)械加工；誤差；解決策略

1 機(jī)械加工存在誤差分析

1.1 機(jī)械加工中的定位誤差分析

該誤差主要分為兩種情況：其一，定位制造不準(zhǔn)確；其二，基準(zhǔn)不重合。當(dāng)中，機(jī)床夾具定位元件和工件定位面構(gòu)成定位制造，定位制造不準(zhǔn)確產(chǎn)生誤差是由于夾具定位元件尺寸同理論標(biāo)準(zhǔn)有差異，但誤差的變動(dòng)需要在規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)公差范圍內(nèi)合理進(jìn)行，倘若在公差規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)外，將造成夾具與工件產(chǎn)生間隙，機(jī)械加工過程中會(huì)出現(xiàn)最大位置變動(dòng)量，導(dǎo)致誤差；機(jī)械加工中，基準(zhǔn)有定位基準(zhǔn)、工序基準(zhǔn)和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。倘若實(shí)際加工時(shí)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和定位基準(zhǔn)不重合，將出現(xiàn)誤差。

1.2 機(jī)械加工工藝系統(tǒng)受熱變形導(dǎo)致誤差

鑒于道具與工件在機(jī)械加工過程中高速運(yùn)轉(zhuǎn)作業(yè)，工件、夾具、刀具和機(jī)床間將產(chǎn)生摩擦熱，特別是在刀具和工件間能夠產(chǎn)生很高的摩擦熱，這些熱量以各種傳熱方式進(jìn)行傳播，所以，工藝系統(tǒng)難免受到熱變形的影響，造成機(jī)械零件加工過程中產(chǎn)生誤差。機(jī)械加工精度受到工藝系統(tǒng)熱變形的影響相對(duì)較大，尤其是在大件加工以及精密加工中，因?yàn)槭軣嶙冃嗡a(chǎn)生的誤差率較高。

1.3 機(jī)械加工工藝系統(tǒng)受力變形導(dǎo)致誤差

該方面引起的誤差主要由以下三因素決定：機(jī)床部件剛度、刀具剛度以及工件剛度。①在機(jī)床內(nèi)部有諸多復(fù)雜零件，每種零件剛度或多或少影響著機(jī)械零件加工誤差；②在機(jī)械零件加工中，倘若采用外圓車刀，我們能夠忽略刀具剛度影響出現(xiàn)的變形，然而，如果加工的工件內(nèi)孔直徑相對(duì)小，在高速運(yùn)轉(zhuǎn)中，較差的刀具剛度將出現(xiàn)變形，使得內(nèi)孔加工尺寸不準(zhǔn)確；③工件剛度倘若在夾具、刀具和機(jī)床剛度之下，那么在切削和主軸高速作業(yè)中，工件剛度差就會(huì)產(chǎn)生形變，影響零件加工精度。

1.4 刀具、夾具和機(jī)床的幾何誤差

①機(jī)械加工中會(huì)使用諸如擴(kuò)刀、銑刀和切刀等等，刀具種類的不一也會(huì)影響機(jī)械加工形狀與尺寸有很大的區(qū)別。具體而言之，在選用諸如鉸刀和鉆頭之類的定尺寸刀具時(shí)，機(jī)械零件加工精度在很大程度上受到刀具的制造誤差影響。在選用如車刀等一般刀具時(shí)，此類制造的誤差對(duì)機(jī)械零件加工精度的影響不大；②夾具的制造誤差在較大成程度上影響零件加工精度，尤其是位置精度。③機(jī)床制造誤差對(duì)機(jī)械零件加工精度的影響主要有三方面：其一，傳動(dòng)鏈誤差（傳動(dòng)鏈?zhǔn)寄﹥啥藗鲃?dòng)元件相對(duì)運(yùn)動(dòng)的誤差）；其二，導(dǎo)軌誤差（導(dǎo)軌的安裝質(zhì)量及不均與磨損）；其三，主軸回轉(zhuǎn)誤差（機(jī)械零件加工方式不同，主軸回轉(zhuǎn)誤差也不一，其能夠分解成角度擺動(dòng)、軸向竄動(dòng)以及徑向圓跳動(dòng)三種。）

2 解決機(jī)械加工存在誤差的有效策略探討

2.1 轉(zhuǎn)移和減少原始誤差

一方面，倘若機(jī)械產(chǎn)品加工時(shí)，機(jī)床精度不能有效達(dá)到產(chǎn)品加工時(shí)的要求，為此可加強(qiáng)夾具精度以轉(zhuǎn)移機(jī)床精度不足所帶來的影響。轉(zhuǎn)移原始誤差具體能夠通過對(duì)工藝系統(tǒng)的熱變形、受力變形和幾何誤差的轉(zhuǎn)移而實(shí)現(xiàn)。可在最大程度上提高機(jī)械零件加工精度；另一方面，減少原始誤差主要是檢測(cè)機(jī)械零件的每個(gè)加工程序，將存在誤差的原因查明，然后采取針對(duì)性解決措施。對(duì)于具有成形表面的零件加工存在的誤差，需要提高刀具安裝技術(shù)，最大限度減少刀具安裝過程中的誤差且減少刀具成形形狀的誤差；對(duì)于機(jī)械精密零件加工時(shí)，最好提高精密機(jī)床的剛度和精度，有效控制加工受熱變形。

2.2 均化和均分原始誤差

誤差均化法指的是在機(jī)械零件加工中，一般都有些孔、軸對(duì)配合精度的要求相對(duì)較高，因此，我們通常選用刀具研磨工藝，此工藝對(duì)研磨工具自身精度沒有較高的要求，而是在工件同研磨工具告訴運(yùn)轉(zhuǎn)作業(yè)中，通過來回的摩擦對(duì)工件的形狀進(jìn)行改變，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械零件相對(duì)高的精度。研磨工具同工件間的反復(fù)摩擦以及損耗，在這個(gè)過程中不斷地均化誤差。所謂均分原始誤差，指的是在機(jī)械零件加工時(shí)，鑒于零件本身性能問題的存在或者在先前工序中就存在誤差使得進(jìn)行下一道工序時(shí)將誤差延續(xù)，如此一來，將會(huì)導(dǎo)致誤差不斷地?cái)U(kuò)大，進(jìn)而影響到機(jī)械零件的精確度。而誤差均分法是解決該問題的有效方法，即假定把原始誤差等量劃分成N組，則相對(duì)原始誤差而言，等量劃分后的各組誤差范圍就會(huì)減少1/N，然后再調(diào)整優(yōu)化各道工序，能夠在最大程度上降低機(jī)械零件加工受到原始誤差的影響，保證機(jī)械零件精度。

2.3 利用當(dāng)前先進(jìn)的機(jī)械加工技術(shù)，達(dá)到實(shí)時(shí)誤差控制

伴隨我國科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)控機(jī)床現(xiàn)代化已十分廣泛，其借助計(jì)算機(jī)軟件及其技術(shù)，可以對(duì)機(jī)械零件加工工藝系統(tǒng)中的各個(gè)過程的幾何參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)，再按照被監(jiān)測(cè)到的誤差程度及方向，通過補(bǔ)償控制設(shè)備構(gòu)建一個(gè)誤差的微量位移，從而達(dá)到及時(shí)地誤差控制。

2.4 補(bǔ)償原始誤差

機(jī)械加工存在的誤差不可避免，然而我們能夠通過人工方式給予原始誤差制造某些新誤差，以此均衡或者抵消機(jī)械加工工藝系統(tǒng)中的原始誤差，提高機(jī)械零件加工的精確度。我們?cè)趹?yīng)用此方法時(shí)，以下注意方面需要說明：原始誤差和人為制造的新型誤差一定要確保兩者大小相等且放心相反，易言之，倘若原始誤差是負(fù)值，那么人工創(chuàng)造的誤差就需要時(shí)正值。該方法是減少誤差，加強(qiáng)零件精度的有效措施。

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