機(jī)械加工誤差產(chǎn)生原因分析及應(yīng)對(duì)策略

孫寬

濟(jì)寧市技師學(xué)院 山東濟(jì)寧 272000

現(xiàn)代化的機(jī)械加工系統(tǒng)是一個(gè)比較復(fù)雜的系統(tǒng)，它涉及到的內(nèi)容和要素較多，而且其中任何一個(gè)方面都可能導(dǎo)致加工誤差增大，進(jìn)而影響到最終成品的質(zhì)量。為了踐行“中國(guó)制造2025”的發(fā)展戰(zhàn)略，同時(shí)也為了提升我國(guó)相關(guān)制造企業(yè)在國(guó)際上的競(jìng)爭(zhēng)力，我們必須采取措施降低加工誤差，進(jìn)而提升產(chǎn)品的最終質(zhì)量。

1 加工誤差產(chǎn)生的原因

1.1 原始誤差及其產(chǎn)生的原因

一般地，在由機(jī)床、工件、刀具組成的加工工藝系統(tǒng)中，在加工零件的時(shí)候，都會(huì)產(chǎn)生一定量的加工誤差，這些加工誤差在各種工作條件下會(huì)反映出來(lái)。原始誤差包括幾種：定位誤差、幾何誤差、測(cè)量誤差、調(diào)整誤差、熱變形引起的加工精度誤差等。還包括因原始誤差受零件內(nèi)應(yīng)力的變形而產(chǎn)生的一定的加工精度誤差。

1.2 工藝系統(tǒng)變形對(duì)機(jī)械加工精度造成誤差

機(jī)械加工操作是利用刀具和工具間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)切削減材操作的，所以加工過(guò)程中，刀具和工件必須要進(jìn)行接觸，但接觸就會(huì)產(chǎn)生力，使得工藝系統(tǒng)出現(xiàn)微變形，進(jìn)而就會(huì)對(duì)產(chǎn)品的加工精度造成影響。同時(shí)，伴隨著加工進(jìn)程的持續(xù)，如果工藝系統(tǒng)的散熱處理不好，那么就會(huì)積累大量的熱，這些積累的熱量也會(huì)造成工件、夾具和刀具等出現(xiàn)熱變形問題，進(jìn)而造成產(chǎn)品出現(xiàn)加工誤差。

1.3 機(jī)床誤差

機(jī)床是機(jī)械加工的必備條件，生產(chǎn)過(guò)程中的每一個(gè)環(huán)節(jié)，零部件的每一次加工都需要機(jī)床的參與。所以說(shuō)，機(jī)床自身的誤差直接作用于零部件的制造精確度。機(jī)床的制造誤差包括機(jī)床的導(dǎo)軌精度誤差、主軸的回轉(zhuǎn)誤差以及傳動(dòng)鏈誤差。導(dǎo)軌是機(jī)床的最關(guān)鍵部件之一，它起到確定機(jī)床其他零部件的相對(duì)位置、為刀具等加工部件的運(yùn)動(dòng)提供基準(zhǔn)等作用。導(dǎo)軌的精度誤差主要來(lái)源于導(dǎo)軌本身在制造時(shí)產(chǎn)生的誤差、導(dǎo)軌安裝不正確以及導(dǎo)軌在運(yùn)動(dòng)較長(zhǎng)時(shí)間后產(chǎn)生的磨損。主軸是進(jìn)行切削加工必不可少的部件，是生產(chǎn)時(shí)刀具運(yùn)動(dòng)的基準(zhǔn)，能夠直接施加影響作用于被加工部件。主軸的同軸度、跳動(dòng)度誤差、軸承的幾何尺寸或表面質(zhì)量誤差以及軸承之間的同軸度誤差導(dǎo)致了主軸誤差的出現(xiàn)。在主軸零部件的不同誤差共同作用下會(huì)導(dǎo)致主軸的實(shí)際軸線在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中偏離理論位置，造成被加工件精度下降。傳動(dòng)鏈?zhǔn)怯芍T多的傳動(dòng)部件例如齒輪、蝸桿、絲杠、螺母等組成的，因而各傳動(dòng)部件的加工精度以及裝配誤差都會(huì)對(duì)整個(gè)的傳動(dòng)鏈造成影響，進(jìn)而產(chǎn)生機(jī)床誤差。

2 應(yīng)對(duì)策略

2.1 清楚地認(rèn)識(shí)不同性質(zhì)的誤差

提高制造精確度的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)是需要分辨明白不同性質(zhì)的誤差。加工過(guò)程中產(chǎn)生的誤差一般會(huì)被區(qū)別為系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差。系統(tǒng)誤差是指在一段時(shí)間內(nèi)加工零部件時(shí)出現(xiàn)的數(shù)量和矢量遵循某種規(guī)律變化或者維持原狀的加工誤差，分別稱為變值系統(tǒng)誤差和常值系統(tǒng)誤差。常值系統(tǒng)誤差包含有原理誤差、機(jī)床設(shè)備各個(gè)部分元件的制造誤差、制造工藝鏈?zhǔn)芰λ鶐?lái)的制造誤差等；變值系統(tǒng)誤差包含制造工藝鏈?zhǔn)軣?、刀具摩擦磨損帶來(lái)的制造誤差等。隨機(jī)誤差說(shuō)的是在加工的過(guò)程中誤差的數(shù)量與矢量不遵循規(guī)則變化的制造誤差，其包括零部件的內(nèi)應(yīng)力誤差、定位誤差、坯料誤差等。認(rèn)清楚不同的誤差之后就可以按照不同的解決方案來(lái)減小或者消除加工誤差，提高加工的精度。

2.2 優(yōu)化和完善機(jī)械加工工藝

機(jī)械加工工藝對(duì)零件的加工制造起著指導(dǎo)作用，提升工藝編制的合理性和工藝系統(tǒng)的技術(shù)先進(jìn)性，可以有效地改善加工精度水平。比如對(duì)同一加工對(duì)象，可以編制多套工藝方案，然后進(jìn)行精度的對(duì)比論證，進(jìn)而選定出最佳的工藝方案；又例如可以升級(jí)更換更加先進(jìn)的工藝設(shè)備，通過(guò)用多軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控機(jī)床代替普通機(jī)床等措施，也能促進(jìn)產(chǎn)品的加工精度獲得提升。

2.3 原始誤差減小法

眾所周知原始誤差包含了機(jī)床的精度誤差、夾具誤差等等。具體問題具體分析，面對(duì)差異化的原始誤差造成的加工精度較差的問題需要互不相同的方案，在開始加工之前就將問題解決，能夠明顯的降低或者減少原始誤差對(duì)于零件加工的影響。例如在加工制造精度要求比較高、結(jié)構(gòu)有比較復(fù)雜的航空部件時(shí)，就需要優(yōu)秀的性能卓越的加工設(shè)備。例如智能化機(jī)床的使用能夠提高加工精度，防止熱變形、測(cè)量機(jī)床的空間精度并加以自動(dòng)補(bǔ)償。降低原始誤差的常見措施有轉(zhuǎn)移法和補(bǔ)償法。原始誤差轉(zhuǎn)移法是指在沒有辦法完全消除原始誤差的情況下，將原始誤差轉(zhuǎn)移至對(duì)于被加工部件精度要求不高的部位，這樣就能夠避免原始誤差對(duì)零部件的制造精確度產(chǎn)生太大的壞的作用。原始誤差補(bǔ)償法是指在機(jī)械加工過(guò)程中人為地制造一種誤差，人為制造的誤差必須要和需要消除的誤差大小相等，方向相反，使兩種誤差互相抵消，這樣就能提高被加工件的精度。

2.4 合理地進(jìn)行誤差補(bǔ)償及原始誤差的轉(zhuǎn)移

機(jī)械加工過(guò)程中誤差是不可以完全消除的，是一個(gè)不可避免的問題。但通過(guò)人為的修改參數(shù)進(jìn)行有效地控制，可以達(dá)到誤差補(bǔ)償?shù)淖饔?。?duì)加工誤差進(jìn)行有效的補(bǔ)償需要加工工作者對(duì)誤差產(chǎn)生的原因有細(xì)致了解，制定針對(duì)性的解決措施進(jìn)行誤差的影響補(bǔ)償。與此同時(shí)，還可以通過(guò)原始誤差的轉(zhuǎn)移達(dá)到降低加工誤差的目的，將原始誤差敏感方向轉(zhuǎn)移到不敏感的方向，這樣也可達(dá)到降低原始誤差的目的，進(jìn)而有效地保證整個(gè)工件的加工質(zhì)量要求。

2.5 做好誤差的預(yù)防工作

除了對(duì)原始誤差進(jìn)行最大程度的消減之外，還可以采取誤差分組、誤差轉(zhuǎn)移等方法來(lái)改善加工精度，從而促使最終制造出的成品滿足精度要求。當(dāng)然，這種方法存在局限性，即當(dāng)加工誤差降低到一定程度后，采用這種方法的成本會(huì)大幅提升。

3 結(jié)語(yǔ)

從一個(gè)零件開始加工到加工結(jié)束有很多個(gè)環(huán)節(jié)，每個(gè)環(huán)節(jié)都有可能因?yàn)椴煌脑蛟斐闪慵膸缀纬叽?、表面質(zhì)量與理論值有一定的偏差。只有通過(guò)分析形成誤差的原因，才能提出對(duì)應(yīng)的解決方案。找出最為經(jīng)濟(jì)最為可靠的解決方法，使得零件的加工誤差保持在公差帶的范圍之內(nèi)是企業(yè)需要考慮的重要問題。