論機(jī)械加工工藝技術(shù)產(chǎn)生的誤差及優(yōu)化控制策略

郭德斌，蘇 秦

（北方重工集團(tuán)有限公司，遼寧 沈陽 110860）

1 加工工藝在機(jī)械制造中的重要作用

1.1 機(jī)械加工工藝

生活中，大多數(shù)人對(duì)于機(jī)械產(chǎn)品的認(rèn)知都停留在了淺層了解上，而對(duì)具體的加工工藝一無所知，在進(jìn)一步分析機(jī)械加工工藝的誤差之前，我們需要對(duì)其有一個(gè)基本認(rèn)識(shí)。機(jī)械加工即根據(jù)使用人群不同的使用需求，設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)制定出相應(yīng)的加工圖紙，再由技術(shù)人員制造生產(chǎn)出相關(guān)產(chǎn)品的過程，加工圖紙可在后續(xù)的生產(chǎn)加工中指導(dǎo)工作人員下刀的位置以及工序的進(jìn)行。為避免實(shí)際制造過程中可能出現(xiàn)的意外情況，要求工作人員事先深入了解工作內(nèi)容，熟悉加工流程，學(xué)習(xí)各種意外事故的應(yīng)對(duì)措施，增加安全保障[1]。

1.2 重要作用

加工工藝是產(chǎn)品制造過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，由于人們的物質(zhì)需求逐漸提高，對(duì)產(chǎn)品的制造要求也越來越高，為了滿足使用人群的高要求，制造加工工藝的發(fā)展逐漸呈現(xiàn)出復(fù)雜性、煩瑣性等特點(diǎn)。這種發(fā)展情況也對(duì)技術(shù)人員提出了更高的要求。有的制造單位為嚴(yán)格實(shí)現(xiàn)工藝制造的規(guī)范性，還會(huì)把制定的工藝規(guī)程制成文件，指導(dǎo)加工過程。技術(shù)人員需將工藝規(guī)程和實(shí)際情況結(jié)合，正確把握施工中的所有環(huán)節(jié)，并根據(jù)具體的使用需求合理調(diào)整施工程序，最后，為了最大程度的貼合現(xiàn)實(shí)的使用場(chǎng)景，還需小幅度調(diào)整產(chǎn)品尺寸、加工位置以及在加工過程中隨時(shí)改變下刀位置。

2 機(jī)械加工工藝技術(shù)偏差的產(chǎn)生原因誤差產(chǎn)生原因

在進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)勢(shì)必會(huì)存在一定加工誤差，通過分析誤差產(chǎn)生原因，可為加工工藝的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供借鑒，逐漸形成一套有效的機(jī)械加工工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)體系。從實(shí)際經(jīng)驗(yàn)看，機(jī)械制造實(shí)踐中，容易受到人員操作、外部環(huán)境和車床等因素影響，造成加工零件和規(guī)劃設(shè)計(jì)尺寸間的差距較大，將這類零件應(yīng)用到機(jī)械裝配中，會(huì)帶來嚴(yán)重的安全隱患。因此，需要具體分析加工工藝誤差來源，以便加大誤差控制[2]。

2.1 定位誤差

進(jìn)行零部件加工過程中，定位誤差通常表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：一是在定位副加工時(shí)定位不準(zhǔn)出現(xiàn)誤差；二是基準(zhǔn)不重合引起誤差。因此，在加工實(shí)踐中要加大對(duì)定位基準(zhǔn)的考慮，應(yīng)盡量選用結(jié)合要素進(jìn)行定位，而在定位基準(zhǔn)和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不一致時(shí)，將出現(xiàn)誤差。定位副包括夾具定位構(gòu)件和工件定位面兩部分，定位副之間或者兩者配合間隙發(fā)生異常變化時(shí)將造成零件位置變動(dòng)，由此造成加工不準(zhǔn)確。這種誤差通常出現(xiàn)在利用調(diào)整法加工中。針對(duì)這一誤差問題，技術(shù)人員要從基準(zhǔn)有效確定角度出發(fā)，確保加工有效性和精確性。

2.2 機(jī)床制造產(chǎn)生的誤差

從機(jī)械加工工藝誤差問題產(chǎn)生原因來看，機(jī)床制造誤差是一種常見的誤差產(chǎn)生原因，具體包括傳動(dòng)鏈誤差、主軸回轉(zhuǎn)誤差以及導(dǎo)軌誤差等，對(duì)加工效果產(chǎn)生不良影響。當(dāng)機(jī)床內(nèi)部主要部件位置發(fā)生變化時(shí)，則會(huì)出現(xiàn)導(dǎo)軌誤差，這種情況下，將直接影響機(jī)床加工運(yùn)行中的位置相對(duì)關(guān)系，對(duì)最終零件精確度產(chǎn)生影響。導(dǎo)軌誤差在零件加工中通常表現(xiàn)出以下情況：一是導(dǎo)軌在垂直平面中的直線度誤差以及前后導(dǎo)軌在平面中的扭曲度。機(jī)床運(yùn)動(dòng)過程中傳動(dòng)鏈發(fā)生不同程度的磨損，會(huì)影響傳動(dòng)鏈在移動(dòng)中產(chǎn)生的差距，由此對(duì)之后的裝配制造工藝帶來影響。由于回轉(zhuǎn)軸線與主軸回轉(zhuǎn)軸線間有著一定差異，因此會(huì)產(chǎn)生回轉(zhuǎn)誤差，這種情況下，零件加工誤差較為明顯，是需要重點(diǎn)注意的誤差來源。

2.3 工具幾何誤差

實(shí)際進(jìn)行機(jī)械零件加工時(shí)，除了上述加工裝置外，還會(huì)應(yīng)用到各種輔助工具，而工具選用不當(dāng)或者自身存在質(zhì)量問題，將加大機(jī)械加工誤差產(chǎn)生可能性。從夾具來說，利用該設(shè)備進(jìn)行加工時(shí)，主要起到固定加工模板的作用，這一設(shè)備帶來的結(jié)合誤差表現(xiàn)在以下方面：一是夾具經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間使用后，將出現(xiàn)松動(dòng)或磨損現(xiàn)象，造成工件位置不穩(wěn)定，后期加工中可能出現(xiàn)位移現(xiàn)象，是引起加工誤差的主要原因；二是夾具設(shè)置位置不合理，如使用刀具加工時(shí)，它作為一種損耗性材料，在加工實(shí)踐中會(huì)出現(xiàn)磨損。磨損到一定程度后難以在預(yù)期時(shí)間內(nèi)達(dá)到加工效果，容易造成工件尺寸，外形等不符合標(biāo)準(zhǔn)，還會(huì)降低加工效率，是進(jìn)行機(jī)械零件加工時(shí)要重點(diǎn)注意的問題。除了刀具自身精度控制外，在刀具類型選擇以及尺寸大小選用方面，同樣要從減少誤差來考慮，確保設(shè)備的合理選擇，提高最終的加工效果[3]。

2.4 工藝系統(tǒng)誤差

實(shí)際進(jìn)行機(jī)械加工工藝過程中，要加工的零部件強(qiáng)度比刀具、夾具或者機(jī)床低時(shí)，則容易出現(xiàn)形變現(xiàn)象，在今后的加工中將產(chǎn)生誤差。這種由于變形引起的誤差是常見的誤差問題，并且是機(jī)械加工工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)的關(guān)注重點(diǎn)。對(duì)于直徑小的零件而言，當(dāng)?shù)稐U硬度偏小時(shí)，在加工中容易變形，由此對(duì)加工精度和工藝技術(shù)提出更高要求。需要在合理選擇加工設(shè)備和工藝手段的情況下，保障加工精度。

3 減少機(jī)械加工工藝技術(shù)誤差的對(duì)策

（1）控制誤差的出現(xiàn)。無論在任何行業(yè)中，制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)都能通過提供一套具體的模板，指導(dǎo)行業(yè)實(shí)際工作，從而快速提高工作質(zhì)量，推動(dòng)行業(yè)發(fā)展，機(jī)械制造行業(yè)也不例外。實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)表明，制定誤差標(biāo)準(zhǔn)的確能有效控制誤差的產(chǎn)生，但與此同時(shí)，技術(shù)人員的工作難度會(huì)大幅增加。因?yàn)樵摲椒ㄖ苯訉?duì)技術(shù)人員的操作工作提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)，以保證制造結(jié)果滿足行業(yè)對(duì)機(jī)械制品的生產(chǎn)要求。這種改進(jìn)方法還建立在技術(shù)人員較高水平的綜合素養(yǎng)上，這便需要有關(guān)單位對(duì)技術(shù)人員進(jìn)行嚴(yán)格的組織培訓(xùn)，一方面可以規(guī)范技術(shù)人員的操作行為，另一方面，讓他們接觸最先進(jìn)的理論知識(shí)，并將其運(yùn)用于實(shí)際的生產(chǎn)制造中，為企業(yè)創(chuàng)造更高的利潤(rùn)，推動(dòng)企業(yè)的長(zhǎng)久發(fā)展[4]。

（2）多種方法并行。在實(shí)際的生產(chǎn)制造過程中，許多因素都可能對(duì)最終的機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生影響。為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，滿足人們的使用需求，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該詳細(xì)掌握該產(chǎn)品在不同場(chǎng)景中的使用情況，結(jié)合其他方法，從設(shè)計(jì)層面出發(fā)，為消費(fèi)者提供更多的選擇。同時(shí)還可以在工藝流程上下功夫，結(jié)合加工工藝的實(shí)際情況，督促相關(guān)部門制定可行性高的改進(jìn)手段，并在實(shí)際生產(chǎn)工作中快速落實(shí)。若情況允許，還可以成立相關(guān)品控小組，根據(jù)工藝規(guī)范要求，對(duì)工藝流程流程進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)管，提高加工技術(shù)水平，保障機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量[5]。

（3）重視補(bǔ)救措施。雖然誤差的產(chǎn)生不可避免，但可以通過相關(guān)措施降低其發(fā)生的概率，從而有效規(guī)避，常用的方法有選擇補(bǔ)償法和填補(bǔ)法。在實(shí)際的機(jī)械加工過程中，工作人員需要根據(jù)具體情況，準(zhǔn)確分析出誤差產(chǎn)生的原因，再結(jié)合相關(guān)知識(shí)取用適合的材料，快速進(jìn)行補(bǔ)償和填補(bǔ)工作，以此提高機(jī)械產(chǎn)品的準(zhǔn)確度和使用效果，滿足人們的使用需求。對(duì)于有些機(jī)械產(chǎn)品來說，及時(shí)的補(bǔ)救措施還能延長(zhǎng)其使用壽命。

（4）不斷更換加工工具。在實(shí)際加工過程中，工具長(zhǎng)時(shí)間的使用導(dǎo)致的磨損以及破壞，使得工具的靈敏度嚴(yán)重降低，這是加工工藝中的常見問題，這一情況也會(huì)增加誤差出現(xiàn)的概率。所以加工人員對(duì)于工具的檢查工作很有必要，通過及時(shí)更換新的加工工具，可以有效保障工具的精準(zhǔn)度。此外，在正式進(jìn)行加工工作之前，工作人員需要充分了解具體的操作流程、加工工藝的規(guī)范、所有可能使用到的加工器具的使用方法和養(yǎng)護(hù)措施等，避免過程中可能出現(xiàn)的意外事故，以保證加工過程的順利進(jìn)行，從根源上降低誤差的出現(xiàn)。

（5）科學(xué)調(diào)控溫度。作為機(jī)械加工質(zhì)量的重要影響因素之一，科學(xué)的調(diào)控溫度至關(guān)重要。若加工的產(chǎn)品要求低溫，加入冷卻液是加工人員最常用的方式，通過降低產(chǎn)品局部溫度度，有效避免形變現(xiàn)象的產(chǎn)生。另外，散熱手段也能降溫。若加工的產(chǎn)品要求高溫，通過增加安全的供暖設(shè)施為產(chǎn)品的加工過程營(yíng)造出適宜的溫度環(huán)境，是加工人員使用頻率最高的方法，這種方法也在一定程度上保證了機(jī)械產(chǎn)品的高質(zhì)量[6]。

4 結(jié)語

綜上所述，機(jī)械行業(yè)的快速發(fā)展，促進(jìn)了機(jī)械加工工藝的不斷創(chuàng)新，為機(jī)械加工提供了技術(shù)支持，為了提高機(jī)械加工質(zhì)量，人們對(duì)加工工藝提出更高要求，還應(yīng)從誤差分析角度出發(fā)，提出相應(yīng)的加工工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)策，以便滿足生產(chǎn)要求。