機械加工工藝技術(shù)的誤差控制策略研究

杜剛?cè)A　馮振華　常海靜　王瑞強　孟潔潔

摘? 要：步入工業(yè)化社會之后，機械化生產(chǎn)加工已經(jīng)成為了社會生產(chǎn)的主要方式。機械加工以期高效、精確的優(yōu)勢大幅度提升了現(xiàn)代社會的生產(chǎn)效率，有效降低了勞動者的作業(yè)壓力，促進(jìn)了社會經(jīng)濟效益的提升。但是考慮在應(yīng)用機械加工的方式中，可能會因為工藝技術(shù)、設(shè)備器具導(dǎo)致加工中出現(xiàn)制造誤差，進(jìn)而影響了產(chǎn)品的最終質(zhì)量和生產(chǎn)效率。所以本文從實務(wù)當(dāng)中總結(jié)經(jīng)驗控制誤差，在提升機械加工效益的同時分析工藝技術(shù)中可能存在的各類誤差問題，明確誤差出現(xiàn)的原因和影響，通過專業(yè)技術(shù)來消除加工過程中的技術(shù)誤差。

關(guān)鍵詞：機械加工;工藝技術(shù);誤差控制

引言：

機械化加工工藝主要是通過有效驅(qū)動機械生產(chǎn)設(shè)備來完成生產(chǎn)加工需要，通過模板化、流水線化的方式來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手工藝方式，進(jìn)而提升生產(chǎn)勞動效率。在科學(xué)和工業(yè)技術(shù)成熟的背景下，機械化生產(chǎn)加工方式已經(jīng)成為了必要的基礎(chǔ)，也是未來社會生產(chǎn)發(fā)展的必然趨勢。而為了進(jìn)一步保證產(chǎn)品的生產(chǎn)加工質(zhì)量和效率，就需要進(jìn)一步提升其中的工藝水平，降低機械加工過程中可能出現(xiàn)的加工失誤和數(shù)值誤差等問題。

一、機械加工工藝技術(shù)內(nèi)涵

傳統(tǒng)的機械加工工藝流程，主要是指的對各類零件工藝品的生產(chǎn)制造，然后利用機械化方式來對零件的毛坯，進(jìn)行尺寸、形狀等方面的改良，保證其合格率。比如對于一般零件的加工流程就是采用的粗加工和精加工兩種方式，以及二次進(jìn)行裝配、檢驗等，這些都屬于籠統(tǒng)化的機械加工方式。在實際的機械加工過程中，會因為零件的加工要求而使用不同的加工方法，粗加工是對毛坯的制造，精加工則是通過數(shù)字化銑刀、機械化車床打磨等，每個流程步驟中都需要控制具體的參數(shù)信息，保證控制誤差到可接受范圍內(nèi)。加工過程中，零件預(yù)期的參數(shù)與實際的參數(shù)之間的符合程度，其中的數(shù)據(jù)差異也就是加工誤差[1]。一般機械零件加工中需要控制形狀、位置、尺寸等精度，減少因為在機床位置、刀具位置、夾具位置方面的安裝、切割誤差，不過由于在實際的加工、切割過程中，會因為切削力、切削熱等引起的正常物理現(xiàn)象導(dǎo)致零件出現(xiàn)變形、受損等，進(jìn)而導(dǎo)致參數(shù)的精確度降低，所以就需要采取一定的措施來降低加工過程中的此類誤差。

二、機械加工工藝誤差情況分析

1.幾何參數(shù)誤差

在實際的機械加工過程中常常會因為各類因素，導(dǎo)致零件加工中出現(xiàn)誤差，所以分析零件生產(chǎn)中的精度問題，對于提升生產(chǎn)加工質(zhì)量有著重要作用。因為多數(shù)零件的形狀較為復(fù)雜，而加工所使用的刀具移動軌跡計算控制也十分復(fù)雜。比如在數(shù)控加工中，往往是通過數(shù)控系統(tǒng)來對刀具的移動進(jìn)行X、Y、Z軸的控制，刀具的實際移動軌跡是由各個極小的臺階數(shù)據(jù)所構(gòu)成的折線，數(shù)控系統(tǒng)中所給出的直線、圓弧函數(shù)，保證刀具可以在理想的切割軌跡上移動，但是實際這些運動曲線還是會存在誤差;在使用刀具來進(jìn)行機械切割加工的過程中，由于不能完全保證刃口與零件曲面、移動軌跡吻合，所以會一般采用曲面化的切割方式，而這些輪廓和移動軌跡又會產(chǎn)生加工方面的幾何參數(shù)誤差[2]。

2.刀具誤差

刀具是機械加工中所必須的工具，一般是分為刀具、成型刀具、定尺寸刀具等。諸如拉刀、鉆頭、銑刀等尺寸誤差都有可能會影響到最終的工件加工精度;成型刀具中出現(xiàn)誤差可能會影響到工件的表面形狀精度;還有諸如齒輪滾刀等也會影響到共軛曲線。刀刃的幾何形狀和精度都會影響到最后的工件加工情況，但是任何刀具在實際的切割加工過程中，不可避免的都會出現(xiàn)磨損，進(jìn)而導(dǎo)致工件的尺寸和形狀產(chǎn)生一定的誤差。

3.機床誤差

加工過程中，機床可能會由于動力和機械摩擦產(chǎn)生振動，振動過大會導(dǎo)致工件位置移動，產(chǎn)生誤差;還有機床自身的性能問題導(dǎo)致的制造誤差、安裝誤差等，都會影響到后續(xù)的加工精度;機床的運轉(zhuǎn)中也會產(chǎn)生摩擦，進(jìn)而導(dǎo)致主軸產(chǎn)生回轉(zhuǎn)誤差和傳動鏈誤差;機床導(dǎo)軌的主要作用是幫助固定工件位置，但是一些機床由于使用時間過長，導(dǎo)軌出現(xiàn)了劃痕影響到表面的光滑度，所以在利用導(dǎo)軌固定工件的過程中可能會出現(xiàn)定位誤差。

三、機械加工工藝流程中誤差控制措施

1.誤差補償法

誤差數(shù)據(jù)是可以通過人為的修正和調(diào)整進(jìn)行預(yù)先補償?shù)?。在技術(shù)人員認(rèn)為可以修改和做以機械調(diào)整的情況下預(yù)先對參數(shù)進(jìn)行調(diào)整來彌補過程中出現(xiàn)的誤差。在實際使用誤差補償法的時候，是需要針對可能出現(xiàn)的明顯誤差數(shù)值進(jìn)行提前量的補充調(diào)整。正式加工之前，技術(shù)管理人員需要先明確了解工件加工中，出現(xiàn)誤差、失誤和質(zhì)量問題的原因，通過分析原因來進(jìn)一步修改加工方法、調(diào)整參數(shù)數(shù)據(jù)，然后在此基礎(chǔ)上才能開展針對性的誤差補償措施。比如在數(shù)控機床中進(jìn)行滾珠絲杠的制造時，就需要技術(shù)人員先要了解到一些復(fù)雜環(huán)節(jié)可能出現(xiàn)磨損誤差導(dǎo)致螺距減少的問題，所以就可以在預(yù)先的裝配過程中先預(yù)加拉伸力，從而來擴大螺距，這樣就可以在一定程度上彌補出現(xiàn)的磨損誤差。

2.減少直接誤差法

這種方法是較為便捷和經(jīng)濟的誤差控制措施。技術(shù)人員在實際加工前，需要先根據(jù)加工流程的需要，預(yù)先分析可能在加工中出現(xiàn)的誤差情況，通過調(diào)整加工中的數(shù)據(jù)來改善加工流程。比如在加工中所使用的刀具存在一定磨損影響到加工精度，就需要合理控制刀具的尺寸精度，當(dāng)?shù)毒叩哪p達(dá)到一定程度就需要及時更換;還有在加工切割過程中，為了防止因為摩擦所產(chǎn)生的大量熱導(dǎo)致的工件熱變形，就可以提前使用冷卻液，安裝散熱裝置等，減少零件溫度過高導(dǎo)致的參數(shù)誤差。通過提前分析過程中出現(xiàn)的誤差因素，消除工件內(nèi)應(yīng)力、優(yōu)化零件結(jié)構(gòu)等，進(jìn)而對這些環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，可以有效避免誤差值和材料損耗，可以說是較為實用的誤差控制措施。

3.優(yōu)化機床性能，提升整體精確度

若想保證機械加工過程中，全面的控制誤差情況，就需要進(jìn)一步優(yōu)化整體的機械加工工藝以及機床的性能，減少工具因素所導(dǎo)致的誤差。比如在工件的實際打磨、切削過程中，為了減少飛濺的碎屑對加工精度的影響，就可以在機床中加設(shè)高能磁石的方法，加強對于碎屑的吸附處理，進(jìn)而減少對加工打磨精度的影響。還可以進(jìn)一步優(yōu)化數(shù)控系統(tǒng)，編程系統(tǒng)，優(yōu)化對于工件、刀具加工軌跡的編程優(yōu)化等，進(jìn)而來進(jìn)一步提升切削的精度[3];此外，進(jìn)一步提升機床性能，控制機床誤差，還可以通過控制回轉(zhuǎn)軸誤差，在機床中加設(shè)高精度的主軸部件、平衡高速運動系統(tǒng)，并將定位和運動傳遞結(jié)構(gòu)分開;同時為了減少機床傳動鏈誤差，還可以嘗試減少傳動元件數(shù)量來縮短傳動鏈距離，這樣可以有效提升傳動元件的加工裝配精度。

結(jié)語

總的來說，機械加工工藝需要遵循相應(yīng)的加工原則和方法。先從加工基準(zhǔn)面優(yōu)化開始，以此為后續(xù)的加工提供精確的數(shù)據(jù)參考。同時根據(jù)加工的需求，劃分不同的加工階段，使用相適應(yīng)的設(shè)備工具，合理使用粗加工和精加工的方法，保證加工作業(yè)效率?，F(xiàn)代化機械加工工藝是提升企業(yè)競爭力的重要手段，減少加工中的誤差可以有效保證產(chǎn)品質(zhì)量。技術(shù)人員應(yīng)該多多總結(jié)分析加工誤差原因，及時采取應(yīng)對方法來減小誤差，以此來提升整體質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬利民， 王金梁.現(xiàn)代機械制造技術(shù)及加工工藝的思考[J].黑龍江科技信息， 2020， 000（003）：158-159.

[2]郭德斌， 蘇秦.論機械加工工藝技術(shù)產(chǎn)生的誤差及優(yōu)化控制策略[J].中國金屬通報， 2020（4）：2.

[3]劉家倫.加工工藝對機械零部件加工精度的影響與優(yōu)化措施研究[J].裝備維修技術(shù)， 2020（2）：1.