基于機械加工誤差產(chǎn)生的原因及措施研究

師曉蒙

北京航天愛銳科技有限責任公司 北京 100007

在我國的機械行業(yè)中，機械加工是一項非常重要的工作內(nèi)容，機械加工的質(zhì)量在很大程度上反映著機械行業(yè)的加工質(zhì)量以及發(fā)展前景，因此在我國的機械行業(yè)中，對于機械加工還是非常重視，正在不斷地加大力度提升機械加工的質(zhì)量以及機械加工的發(fā)展前景[1]。但是在機械加工中不能夠忽視的一個主要問題就是機械加工過程中存在的加工誤差問題，加工誤差的存在很大程度上能夠?qū)C械加工質(zhì)量以及機械加工的后期使用造成嚴重的影響。因此本文主要針對機械加工過程中的機械加工誤差進行詳細的闡述以及分析，希望通過本文的闡述以及分析能夠有效地降低機械加工過程中的加工誤差的產(chǎn)生，最大限度地提升機械加工準確性以及加工的質(zhì)量。

1 機械加工誤差的定義

機械加工誤差通常指的是，在具體加工操作過程中，實際加工后的幾何參數(shù)與預(yù)先規(guī)定的幾何參數(shù)之間存在偏差的程度，包括幾何尺寸、幾何形狀和相互位置。與之相對應(yīng)的，實際和理想幾何參數(shù)之間的相符合程度就是加工精度。加工誤差和加工精度呈反比例函數(shù)，符合程度與加工精度呈正比例函數(shù)。其實，加工精度和加工誤差所反映的問題是相一致的，只不過是換了另一種談法而已，本質(zhì)上是相同的。而我們之所以去分析研究這種誤差，其意義在于我們可以通過找到各類誤差的產(chǎn)生原因，來規(guī)避機械加工誤差，從而達到加工精準度的大幅度上升。

2 機械加工誤差的原因

工藝系統(tǒng)的組成部分包括機床、刀具、夾具和工件，而如果這些系統(tǒng)部分產(chǎn)生了原始誤差，就會造成機械加工誤差的存在。因此在分析為什么會產(chǎn)生機械加工誤差時，其實是在剖析原始誤差出現(xiàn)的成因。

2.1 加工原理的原始誤差

在大多數(shù)條件下，為了能夠?qū)崿F(xiàn)工件表面與理想幾何參數(shù)的契合，就要求工件的運動與刀具的運動產(chǎn)生某種關(guān)聯(lián)。這個運動聯(lián)系其實就是加工原理。不過在理想幾何參數(shù)下，加工原理相對而言是幾乎不會存在誤差的，這就要求高超精密的技術(shù)來研制機床或夾具，如果在刀具加工的過程中，沒有完全根據(jù)理想幾何參數(shù)進行，只是按照相近的加工運動或者類似的刀具輪廓，就容易引發(fā)原理誤差。

2.2 機床誤差的原始誤差

在具體操作過程中，不管是機床的制作，還是機床的安裝過程，必然會出現(xiàn)一定的磨損，從而導致機床誤差的產(chǎn)生。盡管工廠方面在出廠之前，會進行對于機床的核查工作，不過一般來說，檢測機床的重點在于關(guān)鍵零部件的大致位置和輪廓上，而且還是在沒有削切荷載的狀態(tài)下，因而在這種情況下的檢測，所能呈現(xiàn)的只是機床誤差中的靜誤差[2]。靜誤差大致包括以下這么三種：（1）導軌誤差。導軌在使用和安裝過程中產(chǎn)生的不同程度的磨損，甚至在導軌的研制過程中也會出現(xiàn)一定程度上的誤差，這些都是導軌誤差出現(xiàn)的成因。（2）主軸誤差。一方面，主軸的軸頸在制造過程中，它的圓度和同軸度都是很難掌握的，因此這極易產(chǎn)生誤差。另一方面，軸承不僅在制作過程中會產(chǎn)生誤差，軸承和軸承二者彼此之間也會產(chǎn)生同軸度誤差。正是這些因素的交錯縱橫，才極易導致主軸誤差的產(chǎn)生。（3）傳動鏈誤差。傳動元件在制作時，很容易發(fā)生安裝、幾何、運轉(zhuǎn)和運動過程中的偏差，如果傳動鏈末端的元件在轉(zhuǎn)動時，發(fā)生了偏差現(xiàn)象，這就表明引發(fā)了傳動鏈誤差。

2.3 刀具誤差的原始誤差

刀具在長時間的使用加工過程中必然會產(chǎn)生不同程度上的削損，一旦刀具產(chǎn)生損耗，就會降低工件制作的精準度，從而導致了誤差的產(chǎn)生。

2.4 定位、調(diào)整與安裝誤差

定位元件是用來確定工件在安裝時所處的位置的元件，在制作定位元件的過程中，必然會產(chǎn)生一定的誤差，從而導致工件在安裝過程中必然會產(chǎn)生誤差。除此之外，工件的調(diào)整與安裝過程通常都是通過人工來進行的，如果人工技術(shù)達不到，其精準度就會下降，因此就會存在調(diào)整與安裝誤差[3]。

3 提高機械加工精度的有效措施

3.1 減小原始誤差

在機械加工中可以利用機械加工中的過程性控制來減小原始誤差而提高加工精度，并在這一進程中通過對各種造成原始誤差的成因分析，并對成因進行對應(yīng)的處理。對直接減小加工誤差的做法可以歸結(jié)為：（1）提高用于工件加工的夾具、刀具、量具的精度；（2）有效減小工具測量的誤差；（3）對受力或受熱受刀具的磨損和內(nèi)應(yīng)力引起的變形進行過程控制；（4）對應(yīng)用成形表面加工刀具時，應(yīng)盡量較少成形刀具的形狀誤差和安裝誤差。

3.2 轉(zhuǎn)移原始誤差

將原始誤差進行轉(zhuǎn)移，在實踐中是指對原始誤差的敏感方向進行控制，即從原始誤差的敏感方向轉(zhuǎn)移到非敏感方向，如在機械加工過程中，可將原始誤差向自由加工尺寸方向進行轉(zhuǎn)移，這一加工策略將在對原始誤差轉(zhuǎn)移的基礎(chǔ)上，提高加工件的質(zhì)量。

3.3 實施誤差補償

在機械加工過程中，也可采用對原始誤差的補償來提高加工精度。其在操作過程中就是人為地對加工件進行新的誤差處理，從而使制造出了的新誤差可以有效地彌補加工工藝系統(tǒng)中的原始誤差，控制原始誤差的影響。

3.4 嚴格遵循生產(chǎn)原則

在機械加工的過程中，要依據(jù)工件類型進行詳細的規(guī)劃，以一定的過程性原則完成加工。一般遵循“基準先行”“先主后次”“先面后孔”的原則，并在這一過程盡可能地建立多表面的加工基準，且減少定位的誤差。

4 結(jié)語

綜上所述，機械加工技術(shù)作為基礎(chǔ)工業(yè)發(fā)展的重要支點，其技能應(yīng)用水平直接決定了未來的工業(yè)成就。而機械加工誤差的問題的解決和技術(shù)的升級是一個系統(tǒng)化問題，需要多部門多渠道共同配合才能有效實現(xiàn)。減小機械誤差的過程中，應(yīng)結(jié)合設(shè)備、人才、技術(shù)管理等方面的策略，助機械加工技術(shù)應(yīng)用的上檔升級，實現(xiàn)精細化的技術(shù)應(yīng)用下生產(chǎn)效能和企業(yè)效益的雙提升。