關(guān)于機(jī)械加工精度與加工誤差的分析

劉健

摘 要：筆者具體分析了加工精確度和加工誤差等的基礎(chǔ)內(nèi)容。以實(shí)踐情況為例，具體的論述了誤差產(chǎn)生的緣由，并且論述了降低誤差現(xiàn)象發(fā)生幾率的措施。

關(guān)鍵詞：加工精度；加工誤差；減小誤差

引言

在平時(shí)的工作中，我們不乏見到加工方面的內(nèi)容，對(duì)精確性和誤差等都不陌生。不過真正深入了解的話，會(huì)發(fā)現(xiàn)其是一門非常深入的學(xué)科知識(shí)。不管我們工作中如何努力，都無法將誤差發(fā)生的幾率降低為零，因此我們可以做的只能是通過合理的措施來切實(shí)的提升精確性，進(jìn)而降低誤差現(xiàn)象的發(fā)生幾率。

1 加工精度與加工誤差概述

所謂的精確度，具體的說是零件在生產(chǎn)之后的具體的數(shù)值和設(shè)想數(shù)值之間符合程度。不論是我們?nèi)绾闻?，都無法保證生產(chǎn)的零件和我們期待中的一模一樣，都會(huì)存在各種各樣的問題，我們將這種問題稱為誤差。以工藝體系來看，它的組成部分有四個(gè)，分別是機(jī)床、刀具、工件以及夾具。它們?cè)诠ぷ鞯臅r(shí)候會(huì)生成很多不一樣的誤差，而此類誤差在不一樣的狀態(tài)中會(huì)通過不一樣的形式體現(xiàn)出來。

2 機(jī)械加工精度與加工誤差的分析

2.1 工藝系統(tǒng)集合誤差

2.1.1 機(jī)床的幾何誤差。在工作中，刀具的的成形活動(dòng)均是經(jīng)由機(jī)床來實(shí)現(xiàn)的，所以，零件的加工精確性會(huì)對(duì)機(jī)床的精確性產(chǎn)生很大的干擾。常見的機(jī)床生產(chǎn)方面的誤差有如下的一些：主軸回轉(zhuǎn)誤差、導(dǎo)軌誤差等。如果機(jī)床磨損的話，就會(huì)導(dǎo)致它的精確性明顯的變低。

（1）主軸回轉(zhuǎn)誤差。主軸是機(jī)床非常關(guān)鍵的一個(gè)組成部分，它把力和運(yùn)動(dòng)傳遞給刀具等，一旦它出現(xiàn)了回轉(zhuǎn)誤差的話，就會(huì)導(dǎo)致零件的精確性受到很大的干擾。所謂的回轉(zhuǎn)誤差，具體的說是主軸短時(shí)間的回轉(zhuǎn)軸線比對(duì)于它的平均軸線來講，出現(xiàn)的變動(dòng)量。常見的類型有三個(gè)，分別是徑向圓跳動(dòng)、軸向竄動(dòng)和角度擺動(dòng)。導(dǎo)致它形成的原因有很多，比如軸承自身的問題，主軸的撓度等等。不過它們對(duì)回轉(zhuǎn)精確性的影響并不是完全一樣的，會(huì)因?yàn)榧庸顟B(tài)而產(chǎn)生變化。產(chǎn)生軸向竄動(dòng)的主要原因是主軸軸肩端面和軸承承載端面對(duì)主軸回轉(zhuǎn)軸線有垂直度誤差。由于加工措施不一樣，它的誤差也是不一樣的。如果制作外圓以及內(nèi)孔的話，誤差可分為兩種，分別是圃度和圓柱度誤差，不過它們對(duì)零件的端面沒有很大的干擾。主軸軸向回轉(zhuǎn)誤差對(duì)所加工端面的垂直度有較大的影響。（2）導(dǎo)軌誤差。導(dǎo)軌存在的意義是為了明確各零件間的方位關(guān)系。對(duì)于它的精確性，目前有三方面的規(guī)定，分別是在水平面內(nèi)的直線度；在垂直面內(nèi)的直線度，前后導(dǎo)軌的平行度。導(dǎo)致此類誤差發(fā)生的原因很多，比如導(dǎo)軌自身的問題，磨損不一致或是安裝工作的品質(zhì)太差。而眾多的要素中，以磨損現(xiàn)象表現(xiàn)最為突出。（3）傳動(dòng)鏈誤差。傳動(dòng)鏈誤差是指?jìng)鲃?dòng)鏈?zhǔn)寄﹥啥藗鲃?dòng)元件間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的誤差。

2.1.2 刀具的幾何誤差。不管是什么類型的刀具，它們?cè)谇邢鞯臅r(shí)候，都會(huì)引起各種各樣的磨損現(xiàn)象，此時(shí)還會(huì)導(dǎo)致零件的尺寸和狀態(tài)等發(fā)生明顯的變化。要想降低問題發(fā)生的幾率，就必須選擇合理的刀具材料，使用耐磨類型的物質(zhì)，確定好切削量，合理的選擇冷卻材料等等。

2.2 定位誤差

2.2.1 基準(zhǔn)不重合誤差。在零件圖上用來確定某一表面尺寸的基準(zhǔn)稱為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。在工序圖上用來確定本工序被加工表面加工后的尺寸、位置所依據(jù)的基準(zhǔn)稱為工序基準(zhǔn)。通常來說，上述兩種基準(zhǔn)應(yīng)該是一致的。在具體的開展零件生產(chǎn)工作的時(shí)候，須選擇工件上若干幾何要素作為加工時(shí)的定位基準(zhǔn)，假如選定的基準(zhǔn)無法重合的話，就會(huì)導(dǎo)致誤差產(chǎn)生。

2.2.2 定位副制造不準(zhǔn)確誤差。通常，零件在夾具里的方位是由它的定位零件來確定的。我們?cè)诠ぷ鞯臅r(shí)候，無法保證將零件生產(chǎn)的非常精準(zhǔn)，其具體的尺寸會(huì)在規(guī)定的區(qū)間之內(nèi)變化。而且，定位的基準(zhǔn)面也會(huì)存在一定的誤差。工件定位面與夾具定位元件共同構(gòu)成定位副，由于定位副制造得不準(zhǔn)確和定位副間的配合間隙引起的工件最大位置變動(dòng)量，稱為定位副制造不準(zhǔn)確誤差。

2.3 工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差

工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差主要指：工件剛度、刀具剛度、機(jī)床部件剛度。

2.3.1 工件剛度。對(duì)于工藝系統(tǒng)來講，假如零件的剛度較低的話，當(dāng)其受到切削力影響的時(shí)候，零件就會(huì)因?yàn)閯偠忍《鴮?dǎo)致變形現(xiàn)象，這種變形會(huì)對(duì)零件的精確性產(chǎn)生很大的影響。

2.3.2 刀具剛度。外圓車刀在加工表面法線（y）方向上的剛度很大，我們可忽略它的變形。對(duì)于那些鏜直徑不是很大的內(nèi)孔來說，它的剛度不好，刀桿因?yàn)槭艿搅Φ挠绊憰?huì)對(duì)生產(chǎn)活動(dòng)產(chǎn)生很大的影響。

2.3.3 機(jī)床部件剛度。對(duì)于機(jī)床來說，它的部件組成要素非常多。目前還沒有合適的措施來分析它的剛度，通常是以測(cè)試的措施來明確它的剛度指數(shù)的。變形與載荷不成線性關(guān)系，加載曲線和卸載曲線不重合，卸載曲線滯后于加載曲線。兩曲線線間所包容的面積就是載加載和卸載循環(huán)中所損耗的能量，它消耗于摩擦力所作的功和接觸變形瓏第一次卸載后，變形恢復(fù)不到第一次加載的起點(diǎn)，這說明有殘余變形，多次加載卸載后，加載曲線起點(diǎn)才和卸載曲線終點(diǎn)重合，殘余變形才減小到零機(jī)床部件的實(shí)際剛度。

2.4 工藝系統(tǒng)受熱變形引起的誤差

通常來說，系統(tǒng)受熱變形會(huì)對(duì)精確性產(chǎn)生非常明顯的影響，尤其是在生產(chǎn)較大的零件的時(shí)候，因?yàn)槭軣嶙冃螌?dǎo)致的問題在總的誤差問題中占據(jù)的比例大約在百分之三十到七十之間。機(jī)床以及工件等一旦受到熱源影響的話，它們的溫度就會(huì)變高，而且它們自身也會(huì)向四周傳遞熱。如果它們傳遞到外界的熱和它們獲取的熱能量一樣的話，此時(shí)系統(tǒng)就實(shí)現(xiàn)了熱平衡。

3 提高加工精度的途徑

3.1 直接減少誤差法

該措施在工作中經(jīng)常使用。具體來說，它是在得知了干擾精確度的主要原因之后，通過合理的措施來對(duì)其抵消。如薄片工件兩端而磨削，可先采用環(huán)氧樹脂粘強(qiáng)劑或厚沒脂將薄片工件自由狀態(tài)下粘結(jié)到一塊平板上，平板連同工件一起放到磁力吸盤上，磨平工件上端面，再將工件從平板上取下來，以上端面為基準(zhǔn)磨平另一端面。此時(shí)，就能夠避免薄片變形，增加剛度，兩端面的平行性問題就能夠很好的被處理。

3.2 誤差補(bǔ)償法

該措施指的是通過人為措施得到一種全新的原始誤差，通過它和之前的誤差抵消，這樣就能夠降低誤差發(fā)生幾率，提升精確性。如數(shù)控機(jī)床上滾珠絲桿，在生產(chǎn)的時(shí)候，有意將絲桿累距比標(biāo)準(zhǔn)值磨小一些，裝配時(shí)預(yù)加拉伸力使絲桿螺距拉長(zhǎng)至標(biāo)準(zhǔn)螺距，此時(shí)生產(chǎn)誤差就得以補(bǔ)償，而且還生成了壓應(yīng)力。在工作的時(shí)候，絲桿受熱曬恰好抵消了存絲桿內(nèi)壓應(yīng)力而保持了標(biāo)準(zhǔn)螺距，消熱變形引起原始誤差。

3.3 誤差分組法

在平時(shí)的工作中我們經(jīng)常會(huì)遇到一個(gè)問題，即工序的精確性非常好，能力也較高，但是生產(chǎn)半成品的時(shí)候，精度明顯變低了，這時(shí)候就會(huì)導(dǎo)致定位誤差，導(dǎo)致總體的精確性受到很大的影響。對(duì)于這種情況，我們一般是采用誤差分組示，把毛坯尺寸按誤差大小分為n組，然后調(diào)整定位元件，就可大大縮小整批工件尺寸分布范圍。該措施比對(duì)于其他的措施來講要簡(jiǎn)單多。

4 結(jié)束語

目前對(duì)于整個(gè)的加工行業(yè)來講，它的精確性和誤差是我們必須認(rèn)真分析的內(nèi)容。我們都知道，即便是我們非常努力，也無法將誤差的發(fā)生幾率降低為零。我們能夠做的就是，通過合理的措施，將誤差控制在合理的區(qū)間之內(nèi)。只有做好該項(xiàng)工作，才能夠?qū)?guó)家的工業(yè)發(fā)展貢獻(xiàn)顯著的力量，才能夠更好的帶動(dòng)國(guó)家經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步。

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