淺談機(jī)械加工工藝對(duì)產(chǎn)生誤差的影響及其解決措施

劉述鳴+孫茂悅

摘要：現(xiàn)階段伴隨我國社會(huì)進(jìn)步及經(jīng)濟(jì)發(fā)展，機(jī)械加工工藝取得一定進(jìn)步及發(fā)展，社會(huì)對(duì)于機(jī)械加工產(chǎn)品提出全新的要求及標(biāo)準(zhǔn)，而作為提高機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量及性能的直接途徑，增強(qiáng)機(jī)械加工工藝精度消除工藝誤差具有不可比擬的積極作用。本文以機(jī)械加工工藝概念為出發(fā)點(diǎn)分析機(jī)械加工工藝誤差產(chǎn)生原因及影響，就提出具體的解決措施進(jìn)行深入探究，旨在為相關(guān)技術(shù)人員積累更多的工作經(jīng)驗(yàn)以達(dá)到保證機(jī)械加工產(chǎn)品質(zhì)量及性能的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：機(jī)械加工；工藝誤差；生產(chǎn)影響；解決措施

自進(jìn)入21世紀(jì)以來，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)健發(fā)展的大背景下，我國機(jī)械加工工藝現(xiàn)已取得一定進(jìn)步及發(fā)展，社會(huì)對(duì)于機(jī)械加工產(chǎn)品要求也更為嚴(yán)格，并且機(jī)械加工精度與產(chǎn)品使用年限、產(chǎn)品外觀存在著密切聯(lián)系[1]。由此可見，高精度機(jī)械加工工藝是控制加工環(huán)節(jié)質(zhì)量的唯一途徑。受機(jī)械加工工藝流程較為繁瑣的影響，任何加工環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題均存在影響零部件加工精確度的可能性，例如：受力因素及熱量因素等，嚴(yán)重阻礙產(chǎn)品后續(xù)生產(chǎn)進(jìn)度。同時(shí)，由于機(jī)械加工過程中各類機(jī)械零件尺寸、形狀、技術(shù)及生產(chǎn)類型存在顯著差異性，機(jī)床加工方法不得當(dāng)或加工流程錯(cuò)誤均直接影響機(jī)械產(chǎn)品加工精度。鑒于此，本文針對(duì)機(jī)械加工工藝誤差影響及其解決措施的研究具有重要意義。

1.機(jī)械加工工藝誤差產(chǎn)生原因

工藝規(guī)程指納入工人素質(zhì)、產(chǎn)品數(shù)量及加工條件等指標(biāo)明確產(chǎn)品加工工藝流程制作為統(tǒng)一性工藝文件，不止是企業(yè)生產(chǎn)組織的重要技術(shù)文件，更是企業(yè)安排生產(chǎn)計(jì)劃的重要依據(jù)，屬于改造工廠及車間的基礎(chǔ)技術(shù)依據(jù)。受企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)情況差異性的影響，工藝流程不同且工藝規(guī)程具有較強(qiáng)針對(duì)性。其中，機(jī)械加工工藝流程指機(jī)械零件或工件加工制造步驟；機(jī)械加工工藝過程指利用機(jī)械加工技術(shù)改變毛坯尺寸、表面質(zhì)量及形狀促使毛坯成為零部件的加工過程，普通零部件加工工藝流程可分為粗加工、精加工、檢驗(yàn)、裝配、及包裝等環(huán)節(jié)；機(jī)械加工工藝以機(jī)械工藝流程為基礎(chǔ)改變機(jī)械零件形狀、位置、尺寸及性質(zhì)成為成品的過程。

換而言之，加工工藝指步驟詳細(xì)參數(shù)描述；工藝流程指總體加工綱領(lǐng)；工藝規(guī)程指以實(shí)際加工情況為出發(fā)點(diǎn)所編制的加工工藝[2]。按產(chǎn)生原因，機(jī)械加工工藝誤差可分為定位誤差、制造誤差、刀具幾何誤差及受力變形誤差。其中，定位誤差可細(xì)分為基準(zhǔn)點(diǎn)不重合誤差及定位副制造不準(zhǔn)確誤差，定位副普遍由夾具定位元件及工件定位面共同構(gòu)成，一旦加入定位副無法達(dá)標(biāo)或配合間隙不準(zhǔn)確極易引發(fā)工件變動(dòng)量差別造成誤差，此類誤差多出現(xiàn)于調(diào)整法加工誤差情況中，并且機(jī)械加工過程中選擇工件幾何點(diǎn)為零部件定位基準(zhǔn)，一旦所選擇的定位基準(zhǔn)點(diǎn)與規(guī)定設(shè)計(jì)基準(zhǔn)點(diǎn)不相符，存在產(chǎn)生基準(zhǔn)點(diǎn)不重合誤差的可能性。

制造誤差又稱機(jī)床制造誤差，可細(xì)分為傳動(dòng)鏈誤差、導(dǎo)軌誤差及主軸回轉(zhuǎn)誤差。主軸回轉(zhuǎn)誤差指主軸實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線與平均回轉(zhuǎn)軸線間變動(dòng)量大小對(duì)于零部件加工精細(xì)度的影響，具體來看各軸承間同軸度及繞度、軸承及主軸同軸度與主軸回轉(zhuǎn)誤差存在著密切聯(lián)系[3]。作為固定機(jī)床各個(gè)部件位置的基點(diǎn)，導(dǎo)軌是保證機(jī)床處于正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的主要依據(jù)，其機(jī)械加工誤差產(chǎn)生原因主要包括導(dǎo)軌自身原因及導(dǎo)軌安裝質(zhì)量原因。作為機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)中能量轉(zhuǎn)動(dòng)體系，傳動(dòng)鏈機(jī)械加工誤差產(chǎn)生原因可分為裝配質(zhì)量不足、鏈條與傳動(dòng)設(shè)備間形成摩擦及兩端傳動(dòng)設(shè)備相對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)速度不一致。

一般說來，刀具切削過程中極易產(chǎn)生摩擦，一旦刀具磨損程度超過規(guī)定值，存在造成工件尺寸及工件形狀發(fā)生變化的可能性，意味著刀具幾何誤差與工件種類、工件尺寸存在著密切聯(lián)系[4]。同時(shí)，機(jī)械加工過程中工藝系統(tǒng)使用時(shí)間過長(zhǎng)，極易造成系統(tǒng)受力變形導(dǎo)致工件加工誤差，而廣泛參與機(jī)械加工過程的所有器具中出現(xiàn)剛度不足或與機(jī)床、用具剛度相比更低時(shí)，受切削力作用發(fā)生變形情況，甚至由于工件材質(zhì)差異性等因素，一定程度上加劇加工誤差現(xiàn)象。值得注意的是，每一種機(jī)械加工流程及步驟必須配有詳細(xì)的文字說明，便于技術(shù)人員理解應(yīng)用。

2.機(jī)械加工工藝誤差解決措施

2.1誤差補(bǔ)償法

誤差補(bǔ)償法主要通過人為制造全新誤差以達(dá)到抵消原始誤差或補(bǔ)償原始誤差消除加工誤差的目標(biāo)，例如：以加工數(shù)控機(jī)床滾珠絲桿為例應(yīng)用誤差補(bǔ)償法人為處理絲桿螺距促使其略微低于標(biāo)準(zhǔn)值造成裝配絲桿螺距過程中受預(yù)加拉伸力影響加長(zhǎng)至標(biāo)準(zhǔn)螺距，不止能有效補(bǔ)償制造誤差，更能產(chǎn)生正應(yīng)力[5]。因此在實(shí)際加工的過程中，相關(guān)技術(shù)人員遵循實(shí)事求是的工作原則積極轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)工作理念，將誤差分析與系統(tǒng)各個(gè)部件相結(jié)合，全面掌握難以消除客觀存在誤差的基本情況，針對(duì)機(jī)床精確度要求嚴(yán)格的產(chǎn)品利用補(bǔ)償控制裝置控制原始誤差，針對(duì)數(shù)控機(jī)床選擇相應(yīng)的專業(yè)軟件補(bǔ)償磨損所帶來的誤差實(shí)現(xiàn)軟件自動(dòng)補(bǔ)償誤差，而對(duì)于精確要求不高的機(jī)床需要人為手動(dòng)調(diào)節(jié)螺母控制原始誤差。

2.2直接減少法

作為機(jī)械加工工藝中消除誤差的主要方法，直接減少誤差法應(yīng)用較為廣泛，例如：以車削細(xì)長(zhǎng)車軸為例受力量及熱量的影響工件極易發(fā)生彎曲變形采取大走刀反向切削法能消除受熱伸長(zhǎng)及軸向切削力所引發(fā)的彎曲變形；以薄片工件為例削磨工件兩端面時(shí)于自由狀態(tài)下將工件使用環(huán)氧樹脂強(qiáng)劑粘貼于平板上處放置于磁力吸盤上進(jìn)行端面磨平再取下工件，以上端面為基準(zhǔn)再對(duì)另一端面進(jìn)行磨平操作以達(dá)到增強(qiáng)薄片剛度消除薄片夾緊變形的目標(biāo)。因此在實(shí)際加工的過程中，相關(guān)技術(shù)人員遵循可持續(xù)性發(fā)展的工作原則積極轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)工作理念，通過減小負(fù)荷及提高系統(tǒng)剛度等方法控制外來壓力避免出現(xiàn)變形問題，以保證生產(chǎn)效率為前提條件側(cè)重于強(qiáng)化薄弱區(qū)域剛度。

2.3誤差分組法

在機(jī)械加工過程中，極易出現(xiàn)在工序工藝能力充足的情況下，受上一工序精度過低的影響，而發(fā)生定位誤差過多或復(fù)映誤差等現(xiàn)象，將直接影響整個(gè)工序精度的情況。由此可見，選擇誤差分組法進(jìn)行加工能有效壓縮整批工件尺寸分布范圍，即將半成品或毛坯以誤差尺寸大小為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分組便于縮小每組毛坯誤差調(diào)整刀具及工件相對(duì)位置以達(dá)到調(diào)整定位元件的目標(biāo)。因此在實(shí)際加工的過程中，相關(guān)技術(shù)人員遵循具體問題具體分析的工作原則積極轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)工作理念，通過誤差分組法或使用冷卻液等方法降低工件局部溫度以達(dá)到預(yù)防出現(xiàn)熱變形情況的目標(biāo)，并且于各個(gè)加工環(huán)節(jié)銜接過程中盡量等待熱量散發(fā)結(jié)束后再進(jìn)行下一環(huán)節(jié)操作，使用適量的潤(rùn)滑液或冷卻液幫助刀具快速散熱控制刀具每一次切割量的摩擦熱。

總而言之，機(jī)床熱變形控制手段較為復(fù)雜，以熱源角度為切入點(diǎn)必須切斷機(jī)床與熱源間聯(lián)系促使機(jī)床不受熱源影響。

3.結(jié)語

通過本文探究，認(rèn)識(shí)到目前我國機(jī)械加工工藝仍停留于高速發(fā)展階段，與過去相比機(jī)械加工工藝精度得到明顯提高，但是仍存在較多技術(shù)缺陷亟待相關(guān)技術(shù)人員攻克解決，相關(guān)技術(shù)人員必須不斷增強(qiáng)自身技術(shù)水平，以創(chuàng)新思想為指導(dǎo)豐富工藝誤差控制方法，增強(qiáng)機(jī)械加工工藝整體質(zhì)量。同時(shí)，以機(jī)械加工工藝為切入點(diǎn)分析機(jī)械加工工藝誤差產(chǎn)生原因及影響，提出相應(yīng)的解決措施積累更多工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于消除機(jī)械加工工藝誤差具有顯著價(jià)值作用。

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