機械制造的加工誤差問題與解決方法研究

陸俊杰

[摘? ? ? ? ? ?要]? 機械制造設(shè)備的使用性能很大程度上受加工精度影響。當然，隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，在生產(chǎn)制造加工過程中出現(xiàn)的誤差問題會逐漸減少。但是由于存在定位、機床、溫度、器具磨損程度、人為因素等干擾成分，誤差問題依然存在。如果能減少機械制造行業(yè)加工過程中的誤差問題，將會促進機械制造加工行業(yè)的發(fā)展。以此現(xiàn)狀開展，對機械制造加工中出現(xiàn)的誤差問題提出分析與解決對策，希望能為我國機械制造行業(yè)發(fā)展提供參考。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? 機械制造;誤差問題;解決方法

[中圖分類號]? TG502? ? ? ? ? ?[文獻標志碼]? A? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2020）47-0118-02

事實上，誤差問題不會完全消失，但是我們可以通過改良相關(guān)技術(shù)對整個過程進行優(yōu)化，以此最大限度地減少誤差問題的出現(xiàn)。因此，這要求每一位機械從業(yè)者緊密結(jié)合機械制造加工行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，通過科學的手段對過程中出現(xiàn)的誤差問題予以分析，并在此分析的過程中提出針對性的解決辦法。

一、誤差問題綜述

誤差，通俗地說即得到的與想要的出現(xiàn)偏差。而機械制造的加工誤差問題是指由于受到機床位置、定位尺寸等一些干擾因素而造成與設(shè)計標準之間出現(xiàn)的偏差。

工業(yè)是國民經(jīng)濟的命脈，而產(chǎn)品精度與質(zhì)量是整個工業(yè)加工制造流程的關(guān)鍵，決定了工業(yè)的發(fā)展程度。雖然影響加工成品質(zhì)量的因素有很多，例如原材料的材質(zhì)、制造儀器的先進程度以及零件的質(zhì)量等，但影響程度最大并且最直接的還是機械制造加工這個過程的精度。因此我們必須做好加工，才能更好地保證產(chǎn)品質(zhì)量。但目前，受加工工藝水平不到位、加工設(shè)備不夠先進等一系列問題影響，使我們加工的水平無法完美體現(xiàn)，這很大程度影響了最終產(chǎn)品的精度，所以我們要拿出一些方法去控制誤差，減小誤差問題的出現(xiàn)。

二、產(chǎn)生加工誤差問題的原因分析

第一，伴隨著加工儀器的長期使用，機床等整個系統(tǒng)集合在一定程度上會受到損傷，因此工件制造的過程中會出現(xiàn)一些誤差問題。同時，在加工制造的過程中，主軸起到非常重要的作用，它既可保證加工過程的精準性，又關(guān)乎后續(xù)程序能否安全精準運行，萬一主軸發(fā)生偏差后續(xù)所有程序都會有較大的誤差。這種誤差一般是在安裝的過程中發(fā)生的，運行時無法矯正，所以我們應(yīng)該格外注意。傳動鏈誤差與主軸誤差不同，可以在后續(xù)運行過程中發(fā)現(xiàn)矯正。

第二，內(nèi)應(yīng)力，即機械裝置在長時間大功率工作產(chǎn)生的一種力，易導(dǎo)致機器內(nèi)部零件變形。而機械零件在冷熱處理的時候有一定的內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生積累，同時機械在進行加工的時候外部也會產(chǎn)生一種力，這種外力與內(nèi)應(yīng)力相重疊導(dǎo)致工件受力不均從而發(fā)生變形。由于這個過程發(fā)生在制造加工的過程中，因此是一種不能測量的誤差問題。

第三，在機械制造生產(chǎn)的過程中，加工各系統(tǒng)部分會高速運轉(zhuǎn)與加工零件產(chǎn)生摩擦，這會產(chǎn)生高額的熱量和熱脹冷縮，使加工制造裝置產(chǎn)生變形，同時也會磨損刀具夾具，從而對工件加工精度產(chǎn)生影響，這一現(xiàn)象十分常見。而如果夾具出現(xiàn)了熱變形，主軸箱和導(dǎo)軌都會出現(xiàn)導(dǎo)軌誤差和主軸誤差這兩個問題。如果刀具發(fā)生了熱變形，體積會出現(xiàn)波動，這必然會導(dǎo)致所加工的工件尺寸大小不統(tǒng)一出現(xiàn)誤差問題，降低成品的精準度。

第四，機械工件加工的過程中要嚴格控制如機床進刀、改刀等人工操作過程。而有些操作者缺乏一定的經(jīng)驗或相關(guān)技能不熟練，會使機械工件在加工過程中出現(xiàn)誤差問題，這就需要我們及時發(fā)現(xiàn)矯正操作者不當?shù)牟僮?，加大監(jiān)管力度，避免這一誤差問題的發(fā)生，進而提高成品的精度。

三、加工誤差問題的解決方法

（一）降低原始誤差

原始誤差，即工件在加工制造開始之前可能會產(chǎn)生的誤差。我們可以通過在機械加工過程中，采用保證夾具等工具質(zhì)量精度等改善設(shè)備的方法來減小加工時出現(xiàn)誤差問題的可能性，同時我們也可以提高在設(shè)計計算等預(yù)準備階段的精確度，通過這樣的方法減小誤差問題的產(chǎn)生。并且我們也可以通過按時修理維護機械設(shè)備的方式來弱化內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生，從而減小在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的熱變形磨損等問題出現(xiàn)的可能性。在操作者方面，可以在開始操作之前對工人進行集中統(tǒng)一學習訓(xùn)練，對操作過程中對出現(xiàn)的困難點進行講解防范，這樣既可以提高工件的生產(chǎn)效率，又提高了生產(chǎn)質(zhì)量，是一個標本兼治的好方法。并且如果有條件的話可以采用最新的高科技人工智能生產(chǎn)設(shè)備來代替人工進行加工處理，如數(shù)控機床就是一個很好的例證。隨著高科技發(fā)展，智能制造的趨勢愈發(fā)火熱，我們可以積極引進這種方式，這不僅可以減少生產(chǎn)成本，也可以提高產(chǎn)品質(zhì)量精度，是一個兩全其美的好方法。

（二）預(yù)防誤差的產(chǎn)生

我們可以通過長期以來對生產(chǎn)經(jīng)驗的總結(jié)歸納，發(fā)現(xiàn)一些關(guān)于誤差問題的規(guī)律。根據(jù)規(guī)律，修改生產(chǎn)加工過程，規(guī)范豐富操作知識，嚴謹對待操作過程，將一些客觀的無明顯規(guī)律的疑難雜癥變成主觀的人人可解的簡單問題。例如我們可以通過總結(jié)規(guī)律，發(fā)現(xiàn)哪個地方容易出現(xiàn)問題以及問題一般是什么，這樣就可以對癥下藥，藥到病除。假如說是某個地方的技術(shù)不達標，而我們通過總結(jié)經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)是這個地方總出現(xiàn)問題，所以我們很自然地會去想如何提高這個地方的生產(chǎn)技術(shù)，使我們產(chǎn)品工件的質(zhì)量得到提高。

我們還可以通過誤差平均的方法來減少誤差問題的產(chǎn)生。前文已經(jīng)提到，誤差問題不可能完全消失，但如果最后成品誤差超過預(yù)期值同時也沒有其他地方可以立刻優(yōu)化，這就可以應(yīng)用誤差平均的方法來解決問題。首先，我們應(yīng)該清楚哪些步驟使我們可以很大程度上控制誤差產(chǎn)生、哪些步驟我們不好控制。然后，我們在好控制的地方提高我們的標準，減小誤差。這樣可以使整體的誤差達到可接受的范圍，順利地完成生產(chǎn)加工。

（三）提高原材料的質(zhì)量

原材料在一定程度上影響了成品的精度，因此在生產(chǎn)成本的可接受程度內(nèi)，我們應(yīng)適當提高原材料的篩選標準。因為這是一柄“雙刃劍”，我們在使用的時候要格外注意，不能光顧生產(chǎn)成本，肆意縮減原材料的預(yù)算，也不能一味追求原材料而忽視了該有的成本計算。這兩種極端的情況都會導(dǎo)致制造加工的失敗。

（四）嚴格把控溫度

前文已經(jīng)提到，溫度會使加工設(shè)備如夾具刀具主軸發(fā)生熱變形，從而導(dǎo)致誤差產(chǎn)生，嚴格把控溫度可減少這些情況的發(fā)生，溫度的控制要視情況而變。若是吸熱多于散熱，會導(dǎo)致溫度過高影響加工過程，我們就可以采用加入冷卻液提高散熱效率等方法來解決問題。若是散熱多于吸熱，會導(dǎo)致溫度低影響加工效率，我們可以采用外加熱源的方法來解決問題。同時由于加工過程中溫度并不是一成不變的，我們要做好溫度檢測系統(tǒng)，實時確定溫度以便我們采取相應(yīng)措施。

（五）改良人工操作

機械制造的每一個環(huán)節(jié)，我們都應(yīng)該注意相關(guān)工藝要求和標準。而當我們加工一些半成品的時候，需要測量考慮半成品的誤差，并將其分組。而所謂分組正是指在機械制造加工之前，操作人員根據(jù)每一件工件不同的誤差進行分組區(qū)分。由此，后續(xù)的作業(yè)加工可以更好地進行，方便操作人員對零件的尺寸和精準度有更好的把控，提高成品的質(zhì)量精度。

在一些問題單工位不好解決的時候，我們可以采用多工位合作的形式來解決問題。例如刀位旋入控制的時候，單工位操作十分復(fù)雜，而如果多人合作一起負責就可以簡化操作，提高控制的精度。但我們也不能遇到問題一味使用多人合作，有些問題多人合作也無法解決，我們就應(yīng)該采用別的方法，換種思路，同時多人合作勢必會增加我們的生產(chǎn)成本，在使用這個方法前要綜合考慮多個問題。

（六）誤差補償法

誤差補償法常見的有多種實現(xiàn)途徑。靜態(tài)補償在機床加工制造誤差中屬于一類基礎(chǔ)舉措，主要是在機床加工程序中增加一部分硬件結(jié)構(gòu)，并與外力共同作用控制方向來減小誤差。常見的有：在機床中增加螺絲零件，使用矯正矩尺控制螺絲之間的距離，調(diào)整零部件參數(shù)達到平衡等。靜態(tài)補償是最常見的一種，它既可單獨使用，又可與其他方法聯(lián)合使用共同完成誤差補償。動態(tài)補償，在工業(yè)中常用作實時調(diào)整與靜態(tài)補償共同結(jié)合使用，例如在進行車床切削加工時，溫度會隨著機床位置移動而發(fā)生改變，而此時動態(tài)補償就可以根據(jù)實際情況實時反饋信息，使操縱者可以根據(jù)這些來調(diào)整進給量、溫度參數(shù)等。坐標補償，多用于電子機械化生產(chǎn)制造中，它利用數(shù)控機床建立的坐標系實時對比坐標原點來反饋坐標信息，方便電腦自動進行信息校對，智能開展優(yōu)化操作以此減小誤差。進給補償，依靠進給伺服系統(tǒng)完成補償，并在機床傳動裝置中給出標準，改變刀具運行軌跡，極大地提高了運行加工處理精度。同時他結(jié)合開環(huán)閉環(huán)兩種控制方法，降低電機轉(zhuǎn)速來減小誤差。

綜上所述，機械制造的誤差種類繁多且無法完全避免，但是在一定范圍內(nèi)我們可以接受誤差，所以我們要通過一系列的措施對不同的誤差問題產(chǎn)生原因進行徹底的解決改善，從而達到減小的目的，使我們生產(chǎn)制造加工出來的工件成品是符合和滿足我們設(shè)計參考要求的。

參考文獻：

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◎編輯 張 慧