淺析機(jī)械加工中的誤差與控制

范海

摘要：機(jī)械加工的精確程度是衡量一個(gè)單位甚至國(guó)家機(jī)械制造能力水平的一項(xiàng)重要標(biāo)準(zhǔn)，分析影響機(jī)械加工精確度的因素，提出如何提高加工精度的方法，對(duì)于提升機(jī)械加工水平，推動(dòng)機(jī)械制造業(yè)發(fā)展具有重要意義。本文通過文獻(xiàn)閱讀、實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)等方法對(duì)影響機(jī)械加工精度的因素進(jìn)行了分析，并作出了簡(jiǎn)要的概述總結(jié)，對(duì)提高機(jī)械加工精度提出了一些方法。

關(guān)鍵詞：機(jī)械加工;加工精度;誤差分析

1 對(duì)機(jī)械加工精度產(chǎn)生影響的因素分析

1.1原理層面對(duì)于精度的影響

由于機(jī)械加工原理上存在一定的誤差，所以對(duì)加工部件的精度會(huì)產(chǎn)生一定的影響。由于一些加工工藝對(duì)于刀具的精準(zhǔn)程度和相聯(lián)系的運(yùn)動(dòng)關(guān)系密切，而往往很多時(shí)候這種密切的聯(lián)系很難用精準(zhǔn)的加工模型原理進(jìn)行加工，所以一般都會(huì)采用相似的原理進(jìn)行加工，利用相似的刀具輪廓，這樣的情況下就會(huì)產(chǎn)生一些避免不了的誤差。例如：在對(duì)一些曲面進(jìn)行車削的過程中，通常會(huì)利用一些相似的相對(duì)簡(jiǎn)單的刀具輪廓來(lái)替代，這種情況就會(huì)產(chǎn)生一些遠(yuǎn)離層面的誤差值。

1.2機(jī)床本身對(duì)于加工精度的影響

機(jī)床作為機(jī)械加工過程中的核心器械之一，是刀具與零部件聯(lián)系的載體，其本身的精度對(duì)于加工工藝以及加工精度都有著非常大的影響。如果機(jī)床在生產(chǎn)過程中存在一定量的誤差，那么對(duì)于使用這種機(jī)床進(jìn)行生產(chǎn)加工產(chǎn)品的過程中也就會(huì)產(chǎn)生一定量的誤差值。這種機(jī)床的系統(tǒng)性誤差主要來(lái)自于：主軸回轉(zhuǎn)的誤差、導(dǎo)軌的誤差、傳動(dòng)鏈條的誤差。主軸方面的誤差值大多是源于主軸在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)會(huì)隨著離心力有一定的徑向、軸向的偏移，這就造成了對(duì)加工產(chǎn)品精度的一定影響。而導(dǎo)軌可能存在基準(zhǔn)問題，這同樣對(duì)加工產(chǎn)品可能存在一定的誤差值。傳動(dòng)裝置是機(jī)床的核心裝置之一，傳動(dòng)鏈條這個(gè)裝置的構(gòu)造比較復(fù)雜，元器件較多，各構(gòu)成部件的誤差非常容易導(dǎo)致累加性系統(tǒng)誤差，而且如果機(jī)械構(gòu)件較長(zhǎng)，傳動(dòng)裝置越長(zhǎng)，誤差將會(huì)更明顯。

1.3刀具與固定夾具對(duì)精度的影響

對(duì)零部件進(jìn)行車削前需要夾具對(duì)零件進(jìn)行固定，刀具與固定裝置之間的相互配合就顯得尤為重要。如果刀具或者固定家具中的任何一個(gè)方面出現(xiàn)了位移，都會(huì)對(duì)加工零件的精確度產(chǎn)生重大影響，進(jìn)而造成了車削中的誤差。相對(duì)于一般的刀具，例如，車刀、銑刀等的制造誤差，相對(duì)于零部件精度來(lái)說(shuō)并沒有直接的影響;而對(duì)于固定尺寸的刀具，例如鉆頭、槽銑刀等的尺寸上的誤差，將會(huì)直接對(duì)零部件的精度產(chǎn)生影響。同時(shí)，由于刀具在經(jīng)過一定時(shí)間的使用過后，都會(huì)產(chǎn)生刀具的損耗，刀具的損耗就會(huì)在一定程度上影響零部件與道具之間的相對(duì)位置，從而造成零件的誤差。而在用夾具固定零部件時(shí)的精度，也將會(huì)直接影響零部件的精度。

1.4系統(tǒng)受力的形變對(duì)精度的影響

在機(jī)械加工過程中，工藝加工系統(tǒng)如果相關(guān)的指標(biāo)發(fā)生改變，可能會(huì)對(duì)零部件的精度產(chǎn)生影響，導(dǎo)致加工誤差。例如，在切削過程中，由于毛胚零件的形狀、材質(zhì)以及硬度等存在誤差的情況下，切削的深度也將不斷地發(fā)生變化，切削時(shí)所受的力也將發(fā)生改變，這將會(huì)導(dǎo)致工藝中產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的變形，最后加工出來(lái)的零部件也將會(huì)和毛胚工件表面相近似的尺寸誤差。

1.5加工過程中產(chǎn)熱對(duì)精度的影響

在機(jī)械加工中，車、銑、切、磨、刨等操作，在這些加工手段中，道具與零部件之間會(huì)產(chǎn)生摩擦力，在摩擦力的作用下都可能會(huì)產(chǎn)生一定的熱量，這些熱量經(jīng)過不斷的累積，可能會(huì)在加工過程中導(dǎo)致零部件的變形，這樣很可能會(huì)導(dǎo)致刀具與零部件之間的位置變化，產(chǎn)生一定量的位移，最終產(chǎn)生誤差。系統(tǒng)受熱產(chǎn)生變形主要存在于，例如，機(jī)床、刀具和零部件的熱變形，這些熱變形會(huì)對(duì)零部件的加工產(chǎn)生影響，從而導(dǎo)致加工中的誤差。

2 加工中避免誤差的相應(yīng)措施

2.1對(duì)誤差進(jìn)行分析

為了有目的的控制誤差，首先要進(jìn)行一一排查，找清楚誤差的具體來(lái)源，對(duì)可能產(chǎn)生誤差的因素進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析處理，例如，對(duì)零部件進(jìn)行調(diào)查取樣測(cè)量，對(duì)做工工藝，如工藝的幾何誤差，刀具、零部件等的熱變形，毛坯工件的誤差等可能進(jìn)行分析，確定什么是非主要因素，什么是主要因素。

2.2尺寸精度的控制

對(duì)于尺寸的精度控制，顧名思義，就是在加工時(shí)使用一些方法，使加工工件表面與標(biāo)準(zhǔn)之間的誤差值在一個(gè)相應(yīng)的范圍之中，從此減小誤差的發(fā)生。通過下列方法可以進(jìn)行精度的控制，例如：確定加工尺寸的精度、試切、定程、邊量邊切等方法。對(duì)刀具來(lái)說(shuō)，通過利用其相應(yīng)尺寸來(lái)控制加工的精確程度，通過鉆孔、鉸孔、拉孔等方式對(duì)工件表面尺寸進(jìn)行控制。另外，也可以使用試切的方法，在開始時(shí)先使用少部分工件的試切，對(duì)試切工件進(jìn)行測(cè)量，以確定精度，調(diào)整刀具與工件之間的位置關(guān)系，直到加工工件與目標(biāo)精度相吻合，這樣就可以避免因誤差問題導(dǎo)致的浪費(fèi)。在批量生產(chǎn)過程中，因?yàn)榧庸み^程中的發(fā)熱、刀具等的磨損情況的影響，在加工一定量的產(chǎn)品時(shí)，要對(duì)加工出來(lái)的工件進(jìn)行抽樣檢測(cè)，快速及時(shí)的對(duì)精度進(jìn)行調(diào)整。同時(shí)，要對(duì)一邊進(jìn)行加工一邊進(jìn)行測(cè)量進(jìn)行探索，對(duì)加工工件進(jìn)行逐漸接近的尺寸把握和調(diào)整，直至加工工件達(dá)到要求，從而獲得更高精度。

2.3減少綜合誤差

在文章第一部分中對(duì)產(chǎn)生誤差的原因進(jìn)行了較為全面的分析，減少誤差不單單是單方面的考慮，要綜合原因，施以對(duì)策。對(duì)于一些在加工遠(yuǎn)離層面的誤差，可以采用先進(jìn)的加工模型進(jìn)行加工。通常，一般要以少部分的工件進(jìn)行試加工，分析其誤差原因，之后制定相應(yīng)的修偏措施，盡可能減少原始誤差。在對(duì)細(xì)長(zhǎng)軸加工處理的過程中，往往可以采用反向誤差補(bǔ)償?shù)姆桨?，用?lái)對(duì)應(yīng)抵消來(lái)自于設(shè)備的原始誤差，從而達(dá)到提高加工精度的目的。與此同時(shí)，采用轉(zhuǎn)移原始誤差的方法，轉(zhuǎn)移工藝系統(tǒng)中存在的幾何誤差、受力產(chǎn)生的形變、加工中產(chǎn)生的摩擦熱變形等而產(chǎn)生的誤差。例如，對(duì)于磨削主軸錐孔以保證其軸頸的同軸度，不單單要依賴機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)精度，而且要依靠工件夾具。當(dāng)機(jī)床主軸和工件之間浮動(dòng)連接后，機(jī)床主軸的原始誤差就會(huì)被轉(zhuǎn)移消掉，從而提高了加工中的精度。

3結(jié)語(yǔ)

機(jī)械加工中的誤差是難以避免的，人工操作中的誤差、機(jī)械本身存在的誤差等等都會(huì)對(duì)加工零件的精度產(chǎn)生影響，要對(duì)加工中產(chǎn)生誤差的原因進(jìn)行認(rèn)真透徹的分析，找出哪一些誤差是主要因素，哪一些誤差是非主要因素，有針對(duì)性的調(diào)整加工過程中的問題，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)加工精度的有效控制，有利于提高機(jī)械加工裝備制造的行業(yè)整體水平。

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