論機(jī)械加工工藝技術(shù)產(chǎn)生的誤差及優(yōu)化控制策略

管西強(qiáng)

（北京星航機(jī)電裝備有限公司，北京 100017）

1 機(jī)械加工工藝分析

進(jìn)行機(jī)械加工過程中，操作人員要結(jié)合設(shè)備條件、產(chǎn)品數(shù)量等情況，采取相應(yīng)的加工工藝和工藝流程，將相關(guān)要求及規(guī)定轉(zhuǎn)變成指導(dǎo)文件，用于組織生產(chǎn)作業(yè)順利開展中。由于不同工廠的生產(chǎn)狀況和加工流程有所區(qū)別，因此，加工流程具有較強(qiáng)針對性。機(jī)械加工流程就是通過加工作業(yè)改變待加工零件的尺寸、質(zhì)量、形狀等，將其加工成機(jī)械制造需要的零部件[1]。如針對一個(gè)零件進(jìn)行粗加工、精加工、裝配、包裝一系列過程，將上述過程中應(yīng)用的技術(shù)成為機(jī)械加工工藝。為了提高加工零件精確性，需要從加工工藝層面入手，制定可行性優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。

2 誤差產(chǎn)生原因

在進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)勢必會(huì)存在一定加工誤差，通過分析誤差產(chǎn)生原因，可為加工工藝的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供借鑒，逐漸形成一套有效的機(jī)械加工工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)體系。從實(shí)際經(jīng)驗(yàn)看，機(jī)械制造實(shí)踐中，容易受到人員操作、外部環(huán)境和車床等因素影響，造成加工零件和規(guī)劃設(shè)計(jì)尺寸間的差距較大，將這類零件應(yīng)用到機(jī)械裝配中，會(huì)帶來嚴(yán)重的安全隱患。因此，需要具體分析加工工藝誤差來源，以便加大誤差控制。

（1）定位誤差。進(jìn)行零部件加工過程中，定位誤差通常表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：一是在定位副加工時(shí)定位不準(zhǔn)出現(xiàn)誤差；二是基準(zhǔn)不重合引起誤差。因此，在加工實(shí)踐中要加大對定位基準(zhǔn)的考慮，應(yīng)盡量選用結(jié)合要素進(jìn)行定位，而在定位基準(zhǔn)和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不一致時(shí)，將出現(xiàn)誤差。定位副包括夾具定位構(gòu)件和工件定位面兩部分，定位副之間或者兩者配合間隙發(fā)生異常變化時(shí)將造成零件位置變動(dòng)，由此造成加工不準(zhǔn)確。這種誤差通常出現(xiàn)在利用調(diào)整法加工中。針對這一誤差問題，技術(shù)人員要從基準(zhǔn)有效確定角度出發(fā)，確保加工有效性和精確性。

（2）機(jī)床制造產(chǎn)生的誤差。從機(jī)械加工工藝誤差問題產(chǎn)生原因來看，機(jī)床制造誤差是一種常見的誤差產(chǎn)生原因，具體包括傳動(dòng)鏈誤差、主軸回轉(zhuǎn)誤差以及導(dǎo)軌誤差等，對加工效果產(chǎn)生不良影響。當(dāng)機(jī)床內(nèi)部主要部件位置發(fā)生變化時(shí)，則會(huì)出現(xiàn)導(dǎo)軌誤差，這種情況下，將直接影響機(jī)床加工運(yùn)行中的位置相對關(guān)系，對最終零件精確度產(chǎn)生影響。導(dǎo)軌誤差在零件加工中通常表現(xiàn)出以下情況：一是導(dǎo)軌在垂直平面中的直線度誤差以及前后導(dǎo)軌在平面中的扭曲度。機(jī)床運(yùn)動(dòng)過程中傳動(dòng)鏈發(fā)生不同程度的磨損，會(huì)影響傳動(dòng)鏈在移動(dòng)中產(chǎn)生的差距，由此對之后的裝配制造工藝帶來影響。由于回轉(zhuǎn)軸線與主軸回轉(zhuǎn)軸線間有著一定差異，因此會(huì)產(chǎn)生回轉(zhuǎn)誤差，這種情況下，零件加工誤差較為明顯，是需要重點(diǎn)注意的誤差來源。

（3）工具幾何誤差。實(shí)際進(jìn)行機(jī)械零件加工時(shí)，除了上述加工裝置外，還會(huì)應(yīng)用到各種輔助工具，而工具選用不當(dāng)或者自身存在質(zhì)量問題，將加大機(jī)械加工誤差產(chǎn)生可能性[2]。從夾具來說，利用該設(shè)備進(jìn)行加工時(shí)，主要起到固定加工模板的作用，這一設(shè)備帶來的結(jié)合誤差表現(xiàn)在以下方面：一是夾具經(jīng)過長時(shí)間使用后，將出現(xiàn)松動(dòng)或磨損現(xiàn)象，造成工件位置不穩(wěn)定，后期加工中可能出現(xiàn)位移現(xiàn)象，是引起加工誤差的主要原因；二是夾具設(shè)置位置不合理，如使用刀具加工時(shí)，它作為一種損耗性材料，在加工實(shí)踐中會(huì)出現(xiàn)磨損。磨損到一定程度后難以在預(yù)期時(shí)間內(nèi)達(dá)到加工效果，容易造成工件尺寸，外形等不符合標(biāo)準(zhǔn)，還會(huì)降低加工效率，是進(jìn)行機(jī)械零件加工時(shí)要重點(diǎn)注意的問題。除了刀具自身精度控制外，在刀具類型選擇以及尺寸大小選用方面，同樣要從減少誤差來考慮，確保設(shè)備的合理選擇，提高最終的加工效果。

（4）工藝系統(tǒng)誤差。實(shí)際進(jìn)行機(jī)械加工工藝過程中，要加工的零部件強(qiáng)度比刀具、夾具或者機(jī)床低時(shí)，則容易出現(xiàn)形變現(xiàn)象，在今后的加工中將產(chǎn)生誤差。這種由于變形引起的誤差是常見的誤差問題，并且是機(jī)械加工工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)的關(guān)注重點(diǎn)。對于直徑小的零件而言，當(dāng)?shù)稐U硬度偏小時(shí)，在加工中容易變形，由此對加工精度和工藝技術(shù)提出更高要求。

需要在合理選擇加工設(shè)備和工藝手段的情況下，保障加工精度。

3 機(jī)械加工工藝誤差改善對策

以上主要針對機(jī)械加工工藝誤差來源進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上，我們針對誤差改善對策進(jìn)行研究，并從實(shí)際加工要求和誤差現(xiàn)象入手，提出可行性改善策略，以便為機(jī)械加工有效進(jìn)行提供借鑒。

（1）減少零件加工過程的直接誤差。直接誤差會(huì)對零件加工精度產(chǎn)生直接影響，減少這類誤差是提高機(jī)械加工工藝應(yīng)用效果的有效措施。一些直接誤差可通過預(yù)防來減少，例如，進(jìn)行零部件加工中，受到外部應(yīng)力以及熱度的影響，導(dǎo)致軸車發(fā)生變形，不利于零件加工高質(zhì)量進(jìn)行，針對這一問題，可進(jìn)行軸車的對切處理，設(shè)計(jì)走刀反方向是對切方向，可在彈簧作用下避免軸車變形，即是減少直接誤差，對最終加工精度進(jìn)行控制。當(dāng)加工零部件較薄時(shí)，應(yīng)在零部件處于自由狀態(tài)下時(shí)實(shí)施加固處理，確保機(jī)床加工面和待加工零件的充分結(jié)合，用吸盤處理工件表面，不僅增強(qiáng)它的剛度，還能減少摩擦阻力，創(chuàng)造一個(gè)良好的加工條件，是降低直接誤差的重要舉措。

（2）抑制溫度變形。在機(jī)械零部件加工中，往往會(huì)受到溫度影響而出現(xiàn)變形，目前控制溫度波動(dòng)的方法主要是利用冷卻液，降低加工時(shí)的局部溫度，由此降低變形程度。刀具溫度變形這一狀況可利用冷卻液來解決，促使刀具自身熱量快速散去，以免切割過程中局部摩擦熱較大。而從機(jī)床熱變形處理方法來看，可從熱源角度來討論并實(shí)施處理方法，如減少機(jī)床與熱源間的聯(lián)系，或者在機(jī)床表面涂抹潤滑劑減少摩擦熱等，都可達(dá)到防止溫度變形的目的。另外，還可在熱量較高的機(jī)床部位增設(shè)散熱裝置，減少溫度對加工精度的影響。

（3）有效補(bǔ)充誤差。由于機(jī)械加工實(shí)踐中一些誤差是不能避免的，因此，我們應(yīng)將重點(diǎn)放在減少誤差上，通過采取適合方法降低誤差，如利用誤差補(bǔ)償法，使得零件加工精度受到誤差影響較小。該方法就是分析誤差產(chǎn)生原因，通過增加材料進(jìn)行填補(bǔ)和補(bǔ)償，可保證最終零件加工誤差在允許范圍內(nèi)。如針對機(jī)床誤差問題，通常會(huì)適當(dāng)降低機(jī)床兩個(gè)絲桿間的距離，用來補(bǔ)償加工中的預(yù)加拉伸力，可抵消正應(yīng)力帶來的加工誤差。

（4）進(jìn)行誤差分組。機(jī)械零部件生產(chǎn)加工各個(gè)環(huán)節(jié)，對應(yīng)的加工工藝標(biāo)準(zhǔn)專業(yè)性較強(qiáng)，則加工精度變化范圍較小。當(dāng)進(jìn)行半成品加工時(shí)，要重點(diǎn)考慮加工工藝前的加工精確性以及毛坯精度等，由于半成品精度缺少適合的衡量標(biāo)準(zhǔn)，無法針對具體的精度評價(jià)結(jié)果設(shè)計(jì)加工工序。面對這一加工作業(yè)時(shí)，相關(guān)人員可采取誤差分組方法，減少加工中的誤差。通過誤差分組，使得加工人員將半成品尺寸或毛坯尺寸按照誤差范圍分成多個(gè)小組，以便降低毛坯誤差，便于加工人員將零件設(shè)計(jì)規(guī)劃尺寸縮小在一定范圍內(nèi)。

4 結(jié)論

綜上所述，機(jī)械行業(yè)的快速發(fā)展，促進(jìn)了機(jī)械加工工藝的不斷創(chuàng)新，為機(jī)械加工提供了技術(shù)支持，為了提高機(jī)械加工質(zhì)量，人們對加工工藝提出更高要求，還應(yīng)從誤差分析角度出發(fā)，提出相應(yīng)的加工工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)對策，以便滿。