機械加工精度誤差分析及措施研究

耿雪振

[摘要]作為衡量機械加工產(chǎn)品質(zhì)量的主要指標，機械加工精度受多方面因素的影響。加工制作過程中，加工工序、設備、人為等都會給機械加工帶來誤差。本文主要分析了影響機械加工精度的各種誤差及產(chǎn)生原因，并針對誤差問題提出了相應的解決策略，以期對機械加工質(zhì)量控制部門提供參考。

[關鍵詞]機械加工精度 誤差分析 加工原理

[中圖分類號] O348.3 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X（2014）-7-326-1

加工精度是指機械零件加工完成后的幾何形狀、尺寸和各表面相互位置等具體參數(shù)的實際值與標準值之間相符合的程度，通常它們之間在數(shù)值上的偏離程度稱為加工誤差。在復雜繁多的機械加工操作過程中，因為設備、人為等因素的影響，加工誤差的出現(xiàn)具有一定的必然性。然而要保證加工零件的質(zhì)量和正常使用，就必須將加工誤差控制在一個合理的范圍之內(nèi)。因此，加強有關機械加工精度誤差方面的研究對于提高零件質(zhì)量和性能、節(jié)省加工制造成本具有重要意義。

1機械加工存在的誤差及產(chǎn)生原因

1.1加工原理誤差

加工原理誤差是指在機械工件的加工操作過程中，由于采用了比較類似的傳動比、加工方法或者刀具輪廓代替標準的加工方法和工具，以使得加工工件在實際加工操作過程中產(chǎn)生了加工誤差。此種誤差是機械工件加工中最常見的誤差類型[1]。其產(chǎn)生原因有以下兩個方面：

（1）在實際的機械工件加工操作中使用了類似的刀具輪廓。刀具輪廓是機械工件加工中的重要工具之一，按照規(guī)定要求對于機械工件的加工刀具輪廓要具有十分精確的刀具曲面，同時刀具的曲面輪廓要完全配合刀具的刃口。但是在實際的生產(chǎn)加工中要做到完全的配合是肯定達不到的。在此種情況下經(jīng)常會采用直線、圓弧等近似的曲面線形來代替標準的曲面，因此刀具輪廓間具有的差異就造成了加工誤差。

（2）在實際的機械工件加工操作中使用了類似的加工運動。一般情況系，在進行機械加工作業(yè)時，我們會在加工工具和被加工對象之間建立一種關系以使工作表面滿足我們的加工要求，此種關系我們稱作為運動關系。在實際加工過程中，要想滿足理論上的加工精度要求，就會有很多不能達到或很難達到的問題，而為保證加工工作的順利進行，我們就必須采用近似的運動關系完成加工，在這種情況下就會產(chǎn)生加工原理的誤差。

1.2工藝系統(tǒng)誤差

1.2.1工藝系統(tǒng)力效應誤差

材料自身所具有的殘余應力會引起加工誤差。在沒有外力作用時零件內(nèi)部存在的應力稱之為內(nèi)應力。一旦工件內(nèi)部產(chǎn)生相應的內(nèi)應力，在加工操作過程中內(nèi)應力就會重新分布，使工件金屬進入一種不穩(wěn)定的高能狀態(tài)，此種情況下當工件金屬向穩(wěn)定低能方向轉(zhuǎn)化時就會發(fā)生變形，由此引起加工誤差的產(chǎn)生。

機械工件加工過程中，工藝系統(tǒng)會在夾緊力、重力、切削力、慣性力和傳動力等外力作用下發(fā)生變形，或者由于工藝系統(tǒng)的剛性不足等造成零件和刀具之間的合理的位置關系發(fā)生破壞，由此零件會產(chǎn)生相應的加工誤差[2]。

1.2.2工藝系統(tǒng)的幾何誤差

工藝系統(tǒng)的幾何誤差是指刀具、機床和夾具等自身在制造過程中產(chǎn)生的誤差，和工具在使用過程中由于磨損消耗等引起的誤差。主要包括夾具、工件、刀具的安裝誤差，機床傳動鏈的動態(tài)和靜態(tài)調(diào)整誤差、尺寸鏈誤差、定位誤差等。定位誤差主要包括定位副制造不正確誤差和基準不重合誤差兩種，其值取為兩種誤差的矢量和。這類原始誤差在加工操作前就已經(jīng)客觀存在。

1.3加工、檢驗、技術水平等人為因素引起的誤差

人的情緒狀態(tài)、技術水平、身體條件等都會在一定程度上影響這加工過程和檢驗過程，從而引起加工誤差的產(chǎn)生。

2減少機械加工誤差的處理措施

2.1盡量減少原始誤差

加強控制工藝系統(tǒng)受熱、受力變形、工件內(nèi)應力變形、刀具磨損消耗、測量誤差等，提高量具、夾具、工具自身的精度和所應用機床設備的幾何精度。要加強分析產(chǎn)生加工誤差的原始誤差，依據(jù)具體情況采取相應措施應對主要原始誤差，以不斷提高機械加工精度。

2.2減少設計階段誤差

設計零件結(jié)構(gòu)過程中只有堅持檢測容易、加工方便的原則才能設計出合適的加工工件。在設計工藝過程時要恰當安排加工工序，盡量消除由于加工工序的不合理二造成的誤差。標注零件尺寸時，要注意被測尺寸最好是零件實體上點、線、面間的距離。綜合考慮各方面因素設計技術文件，能夠結(jié)合實際加工技術水平和設備實際加工精度和能力，確定恰當可行的技術文件，從而節(jié)省加工成本、提供加工精度[3]。

2.3轉(zhuǎn)移誤差

轉(zhuǎn)移誤差是指將原始誤差由敏感方向轉(zhuǎn)移到非敏感方向（不影響或很少影響加工精度的方向）。如磨削主軸錐孔和其軸頸之間的同軸度是由夾具來保證，而不是靠機床主軸的回轉(zhuǎn)精度來保證，因此將工件與機床主軸之間用浮動進行連接，就順利轉(zhuǎn)移掉了機床主軸的原始誤差；轉(zhuǎn)塔車床工作需要經(jīng)常進行旋轉(zhuǎn)，如果在生產(chǎn)中采用將刀刃切削基面放在垂直面對的立刀安裝方法既可以有效轉(zhuǎn)移旋轉(zhuǎn)誤差。

2.4誤差平均法

在某些情況下經(jīng)常會出現(xiàn)該工序有較穩(wěn)定的加工精度和足夠的加工能力，但總是出現(xiàn)毛坯的精度很低的問題，造成復映誤差和原始誤差較大，嚴重影響了加工精度。如果此時按照誤差尺寸大小將毛坯分成n個小組，那么每組毛坯誤差就變?yōu)樵瓉碚`差的1/n，這時再按照組別對應調(diào)整工件和刀具的相對距離進行加工操作，就可以很大程度上縮減工件的尺寸分散范圍。

2.5誤差補償法

誤差補償法是指為抵消工藝系統(tǒng)中的原始誤差，人為的創(chuàng)造一種新誤差的方法。如當原始誤差是正值時，人為的創(chuàng)造一種誤差取為負值，或者直接用另一種原始誤差去抵消，并盡可能保持兩種誤差的大小相等、方向相反，以此來不斷減少原始誤差。

3結(jié)束語

現(xiàn)代機械制造市場競爭中，不斷提高工藝系統(tǒng)加工精度、加強機械工件加工質(zhì)量是提高機械制造業(yè)市場競爭力的重要手段。因此，加工單位加強對機械加工中影響工件加工精度的誤差分析，找出誤差來源和原始誤差，加強技術改進和高新技術應用，提高工件設計水平和加工制造能力，將加工誤差盡最大限度控制在允許范圍內(nèi)，不斷提高工件加工精度和質(zhì)量，從而提高其市場競爭力。

參考文獻

[1]任妙芳.淺析機械加工精度的影響因素及提高措施[J].機械研究與應用，2010，06（10）：61-62.

[2]朱政紅，張春偉.影響機械加工精度的幾種因素[J].組合機床與自動化加工技術，2010，12（29）：62-63.

[3]汪堯.工藝系統(tǒng)幾何誤差對加工精度的影響分析[J].黑龍江科技信息，2011，05（35）：57-58.