淺談如何減少機械加工誤差提高機械加工精度

彭南南，張昭科

［中鐵大橋（鄭州）纜索有限公司，河南 鄭州 450000］

0 引言

隨著社會的發(fā)展，使我國各方面都有所提升，同時，也推動了機械制造行業(yè)的發(fā)展。機械中的零件加工是如今機械制造行業(yè)發(fā)展過程中的重要內(nèi)容，在實際工作當中，零件加工會對整個機械加工的精度造成一定影響，而機械加工的精度則會影響機械的運作狀態(tài)，機械工具的正常使用在很一定程度上取決于機械零件的精度。因此，在機械制造企業(yè)單位中，相關(guān)工作人員對零件的精準度提出更了的要求[1]。減少機械加工的誤差，提升機械加工的精度，確保標準度是不可忽視的基本標準。相關(guān)零件的尺寸精度、幾何形狀和現(xiàn)有位置應符合相關(guān)規(guī)定，以確保高尺寸精度和適當?shù)膸缀涡螤詈臀恢肹2]。在現(xiàn)階段的加工制造行業(yè)中，通常情況來說。大多是因為誤差影響了加工精度。而人為誤差和原始誤差在一定程度上增加了機械加工誤差發(fā)生的頻率，想要這種情況的發(fā)生，就要求對機械加工中的每一個工作環(huán)節(jié)都提出更高的要求，從而減少誤差。

1 減少機械加工誤差，提高機械加工精度的重要性

實際上，能夠影響機械產(chǎn)品質(zhì)量存在很多因素，其中主要包括機械零件的質(zhì)量和零件工藝的質(zhì)量、但最直接的還是機械加工的精度問題[3]。在這樣的前提下，相關(guān)部門和工作人員一定要做好相關(guān)的機械加工工作，從而確保機械產(chǎn)品的質(zhì)量。但根據(jù)當前情況看，機械加工的水平和技術(shù)并不是很完善，導致在工作的過程中，加工水平受到一定限制，這些都是影響機械加工精度的因素，因此，相關(guān)人員要通過一定的手段進一步提升機械加工產(chǎn)品的精度，盡量減少誤差。

2 機械加工誤差的綜合概述

2.1 加強精度與加工誤差

機械加工精度和加工誤差是用來評估加工參數(shù)的標準術(shù)語。就是通過機械加工的計算方式測量出差異的基本范圍，測量出來的數(shù)值如果過小，那么等級也就比較小，但是這樣加工出來的機械工件質(zhì)量也就更高[4]。加工誤差是指在加工的過程中與標準的參數(shù)之間的差異過高，并超出了基本精度的數(shù)值，這樣所生產(chǎn)出的零件就會導致精度不夠，和質(zhì)量也不高。但需要說明的是，任何一個機械加工都不可能確保加工參數(shù)的精準度，而從機械加工的方面來說，只要機械產(chǎn)品的最終參數(shù)的誤差在符合標準的范圍以內(nèi)，就算是合理的機械產(chǎn)品。

2.2 經(jīng)濟加工精度

在進行機械加工的過程中，相關(guān)的工作人員要采用標準的機械加工設(shè)備，這樣才能夠保證加工工藝的等級，就能在一定程度上提升機械加工的精度，減少表面的粗糙程度。經(jīng)濟加工精度指的是在標準的精度下，實現(xiàn)高精度、低成本的基本要求，這樣就能實現(xiàn)機械加工的最經(jīng)濟最大化。另外，經(jīng)濟加工精度沒有一個唯一標準的基本參數(shù)，是在加工精度數(shù)值范圍內(nèi)進行選擇，只要在固定的范圍內(nèi)，就可保證機械加工的相對經(jīng)濟性。

2.3 原始誤差

在進行機械加工的過程中，原始誤差相對來說是比較廣泛的，它主要是在數(shù)學和幾何方面的誤差，以及相關(guān)材料的誤差所造成的原始誤差，而這樣的誤差無法控制。在進行加工的過程中，出現(xiàn)受熱、擠壓等現(xiàn)象時就會產(chǎn)生一定的誤差。另外，對于材料內(nèi)部的相關(guān)構(gòu)件受力情況，出現(xiàn)的不同程度的變形，從本質(zhì)上來說也是造成機械誤差的因素。

3 影響機械加工精度誤差的具體原因

3.1 工藝系統(tǒng)集合產(chǎn)生的誤差

隨著加工工具的長時間使用，會對整個機床系統(tǒng)造成一定的損傷，如若機床上的系統(tǒng)受到損傷，就會導致在制作工件時產(chǎn)生的誤差。在進行加工產(chǎn)品時，主軸的作用是非常重要的，能夠確保加工精度。如果在這一部分產(chǎn)生的誤差過大，就會對后面的工作造成影響。再說導軌誤差，在發(fā)生這種誤差的情況下，通常來說實在進行機床安裝的過程中所產(chǎn)生的誤差。而傳動鏈誤差，導致這種誤差主要在加工輸出時發(fā)生。

3.2 內(nèi)應力重新分布面引起的誤差

在零件生產(chǎn)的過程中，機器設(shè)備由于長期高性能的工作，生產(chǎn)機器的內(nèi)部就會產(chǎn)生內(nèi)部應力，并且非常容易變形。在機械零件的冷處理和熱處理的過程中，會產(chǎn)生應力的積累，而在進行具體的機械加工過程中，機器的外部就會產(chǎn)生一種力，這樣就會導致內(nèi)部和外部的應力不均勻，從而導致機械變形，并且在進行加工的過程中，或加工以后還可能發(fā)生的變形，這種誤差在一般情況下不容易測量與計算。

3.3 機床誤差

在具體機械加工的過程中，機床誤差是影響系統(tǒng)整合誤差的最主要因素，加床誤差主要分為主軸回轉(zhuǎn)和導軌誤差。其中主軸在機械工件的制作過程中起到至關(guān)重要的作用，如果在這個過程中主軸出現(xiàn)回轉(zhuǎn)的誤差情況，就會對工件的制作造成一定影響[5]。而導軌誤差和主軸回轉(zhuǎn)誤差都有可能因為在投入前安裝機床時產(chǎn)生誤差，或安裝方式不正確等都有在一定程度上產(chǎn)生誤差。

3.4 調(diào)整誤差與測量誤差

根據(jù)實際加工工作的基本要求，加工參數(shù)并不是固定的，在進行不同機械產(chǎn)品生產(chǎn)的過程中，加工參數(shù)也會發(fā)生改變。在正常的工作當中，從產(chǎn)品加工的開始到產(chǎn)品加工的過程再到最后的收尾工作，始終都在調(diào)整產(chǎn)品的操作參數(shù)，才能保證加工尺度的精準程度。但是，對于參數(shù)的調(diào)整，會受到來自工作人員和機器設(shè)備在內(nèi)的很多不同因素的影響，造成參數(shù)的數(shù)值并不是完全準確的，還有可能是測量方面存在一些問題。

3.5 刀具和夾具的制造誤差及磨損

刀具和夾具在長期使用過程中也容易出現(xiàn)磨損，但不能出現(xiàn)磨損，就及時進行更換，所以容易造成加工誤差。此外，由于工具和夾具的制造商不同，工具和夾具之間可能存在一些差異，而這些細微的差異也很可能導致誤差的發(fā)生。刀具磨損會導致刀具的加工精度不足，導致機械加工表面出現(xiàn)加工誤差。而夾具引起的加工誤差主要是定位不準確、夾具夾緊力不均勻、安裝誤差等3 個方面造成的。

3.6 定位誤差

在機械加工當中的定位誤差，主要分為定位副制造誤差和基準不重合誤差，定位副制造誤差機械工件在夾具中的位置，取決于原件夾具的具體位置，而定位副標準和基準不重合能夠?qū)⑸a(chǎn)出來的產(chǎn)品出現(xiàn)一定偏差，從而對機械工件加工的精度造成一定影響，如果定位標準和設(shè)計標準之間存在一定偏差，則很難通過樣品切割來進行誤差評估，在進行加工的過程中不可避免地會出現(xiàn)一定的偏差，但偏差的大小直接影響工件加工的質(zhì)量和精度，定位標準和定位制造誤差之間的值則為定位誤差值。

3.7 機床部件誤差

眾所周知，一個正常運行的機床是由幾個部分組成，而每個部分中的每一個部件之間的剛度和受力程度都是不同的，而機床部件在運作的過程中，因為內(nèi)部分工不同，則對剛度的具體要求也就不同，其中，有些部件因為受力程度比較大，就需要對自身加強剛度，而對于那些受力程度比較小的部件來說，就要降低對剛度具體要求。由于機床部件分工不同，這就導致機床部件的剛度無法做好統(tǒng)一，而對于對誤差的計算，也并沒有一個完整的標準。另外，工藝差異也會造成一定程度的誤差，主要是由于機械工件之間的差異和切削力的差異引起的工藝差異，在進行具體的工作當中，加工差異很容易導致變形而產(chǎn)生裂紋，導致機械工件誤差較大，無法計算這些誤差的具體方法。

3.8 工件受熱變形誤差

在進行機械加工的進程中，由于不斷出現(xiàn)摩擦和高強度的操作，機械工件在生產(chǎn)的過程中很容易產(chǎn)生熱變形，工件的熱變形就會影響機械加工的精度，就會在一定程度上增加加工誤差。這也是工件加工出現(xiàn)誤差的一個重要原因，在加工大型和高精度機械工件的過程中，工件誤差更為明顯。機械工件在進行加工的過程中，會受到很多因素的影響，溫度也會逐漸升高。隨著溫度的提升，其中的設(shè)備、刀具和工件都會被加熱，并由于介質(zhì)的持續(xù)傳熱，從而產(chǎn)生物理反應，當熱度積累到一定程度時，就會導致機床的部件產(chǎn)生受熱變形，從而影響機械加工的精度。

4 提高機械加工精度的有效措施

4.1 減少原始誤差

原始誤差可以通過相關(guān)工作人員的具體工作來減少誤差、例如，在進行機械安裝的過程中，相關(guān)的工作人員要嚴格按照基本標準與說明進行安裝，并且在安裝的過程中還要進行不斷測試，通過實驗的方式來分析可能發(fā)生的誤差，能夠做到將誤差降低到最小。在進行定制刀具和夾具時，在選擇的過程中要進行多家廠商進行對比，最后選擇最可靠、性價比相對來說比較好的廠家。并且在使用前，相關(guān)的工作人員要對工具的材料進行檢測，這樣就能夠避免在刀具、夾具的原材料方面的原因所造成的誤差。

4.2 在加工的過程中對誤差進行合理有效預防

在相關(guān)的企業(yè)單位部門，不是說太大的或影響不大的誤差就不管了，而是對所有可能出現(xiàn)的誤差都要引起重視。相關(guān)工作人員在對這些出現(xiàn)的誤差進行分析的過程中，要求嚴格的要求，必須要找專業(yè)的人員，不能隨便找一個工作人員來進行具體的工作。找到誤差產(chǎn)生的具體原因，并采取有效的措施進行處理。另外，可以對機械加工的工具進行有效的研究，從而提升工作效率與質(zhì)量，在其中找到減少磨損的具體方法，做到盡可能減少磨損的情況，才能在一定程度上減少機械加工中的誤差。

4.3 減少或轉(zhuǎn)移原始誤差

原始的誤差是指原始數(shù)據(jù)的收集和分析，當收集不同的數(shù)據(jù)并仔細分析和比較時，相關(guān)工作人員就會知道原始誤差對機械加工過程中造成的影響。通過對這些數(shù)據(jù)的比較和分析，還可以在其中找到原始誤差的規(guī)律，從而打破規(guī)律，在一定程度上減少誤差。因此，要做好對機械加工設(shè)備的日常維護及保養(yǎng)工作，對減少誤差能起到一定作用。

4.4 采取補償控制技術(shù)

誤差補償是減少誤差的方法之一，通過對數(shù)據(jù)的測量和收集，再利用相關(guān)軟件進行補償?shù)囊环N技術(shù)手段，這種技術(shù)相對來說比較好實施，因為這種技術(shù)的實施成本比較低，還比較簡單方便。誤差補償主要有兩種最常見的補償方法，誤差補償法和誤差抵消法。誤差補償法是將原有的誤差進行覆蓋，從而縮小誤差的方法，而誤差抵消法是將原始誤差和預期誤差之間的關(guān)聯(lián)，對具體的誤差進行消除的方法，誤差抵消法雖然不能從根本上消除誤差，但能夠在一定程度上做到減少誤差。

4.5 提高機床精度

為了進一步提升機械加工的精度，首先要提高機床本身的精度，而想要提高機床本身的精度，相關(guān)的工作人員應該嚴格按照生產(chǎn)標準，選擇合適的機床，在進行機床安裝的過程中，要注意刀具和夾具等零件的精度，而對于位置的掌控也尤為重要。其次，相關(guān)工作人員在進行機械加工時，要控制對接卸加工的使用力，能夠在一定程度上減少對工件的磨損、受熱、內(nèi)應力和剛度等方面出現(xiàn)的變形。另外，在進行機械運作的階段中，要對加床所造成的誤差進行記錄，并分析出產(chǎn)生誤差的主要原因，找到原因以后就可以根據(jù)具體情況制定出解決方案。并且相關(guān)工作人員要對機床進行定期檢查與維修，能夠及時發(fā)現(xiàn)其中的問題，對磨損的零件也能進行處理，從而降低誤差，提升機械加工的精度。

4.6 分組法

相關(guān)工作人員為了能夠進一步提升機械產(chǎn)品的生產(chǎn)精度，可以通過對原始誤差進行分化的方法，也就是按照每個工序?qū)訉臃只鶕?jù)不同加工的類型存在的差異，對相關(guān)的加工工作進行記錄，將機械工件分為毛坯、半成品等不同的小組中，分組之后相關(guān)工作人員再根據(jù)實際情況，對刀具、夾具進行有效的調(diào)節(jié)，確保將誤差降到最低，并對機械工件的基本要求和標準進行加工，從而在一定程度上減少誤差。不僅如此，相關(guān)工作人員還可以將機械工件進行反復加工，及時對標準值和誤差值進行有效的調(diào)整，從而縮小差距，減少誤差，提升機械工件的精度。

5 結(jié)語

在機械加工的過程中，出現(xiàn)誤差無可避免，也不能完全確保機械加工中的工件精度達到十分完美的程度，但誤差是可以減小的，從而減少機械加工出產(chǎn)生的誤差，提升機械加工的精度。在相關(guān)部門和相關(guān)工作人員的共同努力下，在一定程度上減少對加工中造成的誤差，從而就能夠提升機械加工的精度。在一定程度上減少原始誤差，在加工的過程中對誤差進行合理有效地預防，采取相應的補償控制技術(shù)，提高機床精度，對原始誤差進行分組處理，從而減少誤差，確保機械加工發(fā)揮出更好的效果。