淺析機(jī)械加工誤差產(chǎn)生原因及消除措施

黃安樂(lè)

（貴州省水城礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司盛遠(yuǎn)工礦，貴州 六盤水 553000）

1前言。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)械行業(yè)的加工精度也隨著有了更進(jìn)一步的發(fā)展和延伸，尤其是最近幾年，機(jī)械加工領(lǐng)域?qū)珳?zhǔn)度的要求又有了更加嚴(yán)格的要求。在我國(guó)機(jī)械加工行業(yè)有很多企業(yè)在精密機(jī)床的加工精度方面已經(jīng)走到了世界的前列，然而就其總體水平來(lái)說(shuō)，我國(guó)生產(chǎn)水平還是相比要落后西方發(fā)達(dá)國(guó)家。在機(jī)械加工工作中,加工誤差是影響加工精度和生產(chǎn)效能的主要因素之一。加工誤差是指零件加工后的實(shí)際幾何參數(shù)與理想幾何參數(shù)之間的偏離程度。無(wú)論是從理論還是從實(shí)踐上來(lái)看,加工誤差都是一個(gè)不可避免、難以克服的現(xiàn)實(shí)性難題。盡管我們無(wú)法避免加工誤差，但我們也要想盡辦法解決加工誤差的問(wèn)題,將其控制在合理的可接受范圍之內(nèi),就必須要清楚地界定加工誤差的概念,分析引起加工誤差的主要原因,并在此基礎(chǔ)上探求減少或降低加工誤差的行之有效的措施。

2加工誤差產(chǎn)生的主要原因

加工精度是衡量機(jī)器零件加工質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)。在機(jī)械加工實(shí)踐中,加工誤差主要是由機(jī)械加工工藝系統(tǒng)產(chǎn)生的原始誤差所導(dǎo)致的。由機(jī)床、夾具、刀具和工件組成的機(jī)械加工工藝系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生各種各樣的誤差,這些誤差在各種不同的工作條件下都會(huì)以各種不同的方式反映為工件的加工誤差。

2.1 機(jī)床的制造誤差

機(jī)床的制造誤差主要包括主軸回轉(zhuǎn)誤差、導(dǎo)軌誤差和傳動(dòng)鏈誤差.主軸回轉(zhuǎn)誤差是指主軸各瞬間的實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線相對(duì)其平均回轉(zhuǎn)軸線的變動(dòng)量，它將直接影響被加工工件的精度。主軸回轉(zhuǎn)誤差產(chǎn)生的主要原因有主軸的同軸度誤差、軸承本身的誤差、軸承之間的同軸度誤差、主軸繞度等。導(dǎo)軌是機(jī)床上確定各機(jī)床部件相對(duì)位置關(guān)系的基準(zhǔn)，也是機(jī)床運(yùn)動(dòng)的基準(zhǔn)。導(dǎo)軌本身的制造誤差、導(dǎo)軌的不均勻磨損和安裝質(zhì)量是造成導(dǎo)軌誤差的重要因素。傳動(dòng)鏈誤差是指?jìng)鲃?dòng)鏈?zhǔn)寄﹥啥藗鲃?dòng)元件間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的誤差.它是由傳動(dòng)鏈中各組成環(huán)節(jié)的制造和裝配誤差，以及使用過(guò)程中的磨損所引起的。

2.2 刀具的幾何誤差

任何刀具在切削過(guò)程中，都不可避免地要產(chǎn)生磨損，并由此引起工件尺寸和形狀地改變。正確地選用刀具材料和選用新型耐磨地刀具材料，合理地選用刀具幾何參數(shù)和切削用量，正確地刃磨刀具，正確地采用冷卻液等，均可有效地減少刀具地尺寸磨損。必要時(shí)還可采用補(bǔ)償裝置對(duì)刀具尺寸磨損進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償。

2.3 定位誤差

一是基準(zhǔn)不重合誤差。在零件圖上用來(lái)確定某一表面尺寸、位置所依據(jù)的基準(zhǔn)稱為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。在工序圖上用來(lái)確定本工序被加工表面加工后的尺寸、位置所依據(jù)的基準(zhǔn)稱為工序基準(zhǔn)。在機(jī)床上對(duì)工件進(jìn)行加工時(shí)，須選擇工件上若干幾何要素作為加工時(shí)的定位基準(zhǔn)，如果所選用的定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合就會(huì)產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差。二是定位副制造不準(zhǔn)確誤差。夾具上的定位元件不可能按基本尺寸制造得絕對(duì)準(zhǔn)確，它們的實(shí)際尺寸（或位置）都允許在分別規(guī)定的公差范圍內(nèi)變動(dòng)。工件定位面與夾具定位元件共同構(gòu)成定位副，由于定位副制造得不準(zhǔn)確和定位副間的配合間隙引起的工件最大位置變動(dòng)量，稱為定位副制造不準(zhǔn)確誤差。

2.4 受力變形產(chǎn)生的誤差

一是工件剛度。工藝系統(tǒng)中如果工件剛度相對(duì)于機(jī)床、刀具、夾具來(lái)說(shuō)比較低，在切削力的作用下，工件由于剛度不足而引起的變形對(duì)加工精度的影響就比較大。二是刀具剛度。外圓車刀在加工表面法線方向上的剛度很大，其變形可以忽略不計(jì)。鏜直徑較小的內(nèi)孔，刀桿剛度很差，刀桿受力變形對(duì)孔加工精度就有很大影響。三是機(jī)床部件剛度。機(jī)床部件由許多零件組成，機(jī)床部件剛度迄今尚無(wú)合適的簡(jiǎn)易計(jì)算方法，目前主要還是用實(shí)驗(yàn)方法來(lái)測(cè)定機(jī)床部件剛度。變形與載荷不成線性關(guān)系，加載曲線和卸載曲線不重合，卸載曲線滯后于加載曲線。兩曲線間所包容的面積就是加載和卸載循環(huán)中所損耗的能量，它消耗于摩擦力所做的功和接觸變形功；第一次卸載后，變形恢復(fù)不到第一次加載的起點(diǎn)，這說(shuō)明有殘余變形存在，經(jīng)多次加載卸載后，加載曲線起點(diǎn)才和卸載曲線終點(diǎn)重合，殘余變形才逐漸減小到零。

2.5 工藝系統(tǒng)熱變形產(chǎn)生的誤差

包括機(jī)床、刀具和工件熱變形以及環(huán)境溫度變化所產(chǎn)生的誤差。在加工過(guò)程中，由于受切削熱、摩擦熱以及工作場(chǎng)地周圍熱源的影響，工藝系統(tǒng)的溫度會(huì)產(chǎn)生復(fù)雜的變化，工藝系統(tǒng)會(huì)發(fā)生變形，改變了系統(tǒng)中各組成部分的正確相對(duì)位置，導(dǎo)致了加工誤差的產(chǎn)生。

2.6 調(diào)整誤差

在機(jī)械加工的每一工序中，總要對(duì)工藝系統(tǒng)進(jìn)行這樣或那樣的調(diào)整工作。由于調(diào)整不可能絕對(duì)地準(zhǔn)確，因而產(chǎn)生調(diào)整誤差。在工藝系統(tǒng)中，工件、刀具在機(jī)床上的互相位置精度，是通過(guò)調(diào)整機(jī)床、刀具、夾具或工件等來(lái)保證的。當(dāng)機(jī)床、刀具、夾具和工件毛坯等的原始精度都達(dá)到工藝要求而又不考慮動(dòng)態(tài)因素時(shí)，調(diào)整誤差的影響，對(duì)加工精度起到?jīng)Q定性的作用。

3機(jī)械加工誤差消除措施

由于影響加工精度的因素諸多,不易有效控制,因此提高加工精度減小加工誤差較為困難,尤其是對(duì)單件、小批生產(chǎn)的企業(yè)。筆者根據(jù)多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)得到一些啟示,僅供參考。

3.1 直接減少誤差法

提高零件加工所使用機(jī)床的幾何精度，提高夾具、量具及工具本身精度，控制工藝系統(tǒng)受力、受熱變形、刀具磨損及內(nèi)應(yīng)力引起的變形和測(cè)量誤差等均屬于直接減少原始誤差。為了提高機(jī)械加工精度，需對(duì)產(chǎn)生加工誤差的各項(xiàng)原始誤差進(jìn)行分析，根據(jù)不同情況對(duì)造成加工誤差的主要原始誤差采取不同的措施解決。對(duì)于精密零件的加工應(yīng)盡可能提高所使用精密機(jī)床的幾何精度、剛度和控制加工熱變形；對(duì)具有成形表面的零件加工，則主要是如何減少成形刀具形狀誤差和刀具的安裝誤差。

3.2 誤差補(bǔ)償法

誤差補(bǔ)償法，是人為地造成的一種新誤差，去抵消原來(lái)工藝系統(tǒng)中的原始誤差。當(dāng)原始誤差是負(fù)值時(shí)人為的誤差就取正值，反之取負(fù)值，并盡量使兩者大小相等 ；或者利用一種原始誤差去抵消另一種原始誤差，也是盡量使兩者大小相等，方向相反，從而達(dá)到減少加工誤差，提高加工精度的目的。就是人為地造出一種新的原始誤差，去抵消原來(lái)工藝系統(tǒng)中同有的原始誤差，從而減少加工誤差，提高加工精度。

3.3 轉(zhuǎn)移誤差。這種方法的實(shí)質(zhì)就是將原始誤差從誤差敏感方向轉(zhuǎn)移到誤差非敏感方向上去。各種原始誤差反映到零件加工誤差上的程度與其是否在誤差敏感方向上有直接關(guān)系。若在加工過(guò)程中設(shè)法使其轉(zhuǎn)移到加工誤差的非敏感方向，則可大大提高加工精度。例如，對(duì)具有分度或轉(zhuǎn)位的多工位加工工序，由于分度轉(zhuǎn)位的誤差將直接影響零件有關(guān)表面的加工精度，若此時(shí)將切削刀具安裝到適當(dāng)位置，使分度轉(zhuǎn)位誤差處于零件加工表面的切向，這樣即可大大減小分度轉(zhuǎn)位誤差對(duì)加工精度的影響。

3.4 誤差分組法

生產(chǎn)中會(huì)遇到這種情況：本工序加工精度是穩(wěn)定，工藝能力也足夠，但毛坯或上工序加工半成品粗度發(fā)生了變化（精度太低），引起定位誤差或復(fù)映誤差過(guò)大，不能保證工序精度，要求提高毛坯精度或上工序加工精度，往往不經(jīng)濟(jì)。這時(shí)可采用誤差分組示，把毛坯（或半成品）尺寸按誤差大小分為 n組，每組毛坯誤差就縮小為原來(lái) 1/n，然后按各組尺寸分別調(diào)整刀具與工件相對(duì)位置或調(diào)整定位元件，就可大大縮小整批工件尺寸分布范圍。這種方法比起直接提高本工序加工精度要簡(jiǎn)便易行一些。

結(jié)語(yǔ)?？傊?減少加工誤差、提高加工精度對(duì)于機(jī)械加工工作來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的。但是在機(jī)械加工中，誤差是不可避免的，只有對(duì)誤差產(chǎn)生的原因進(jìn)行詳細(xì)的分析，有的放矢,多管齊下,才能最大限度地減少誤差、提高精度,進(jìn)而提高機(jī)械加工工作的效率。

[1]鄭修本.機(jī)械制造工藝學(xué).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004.

[2]李華.機(jī)械制造技術(shù).北京：高等教育出版社,2000.

[3]李玉平.機(jī)械加工誤差的分析.新余高專學(xué)報(bào),2005(04).