機械加工誤差的分析

唐永忠

（桂林電子科技大學， 廣西 桂林 536000）

引言

機械加工工業(yè)中，造成加工誤差的因素十分復雜，由于機械加工工藝技術、使用設備不同，生產(chǎn)出的產(chǎn)品規(guī)格和質(zhì)量也存在很大差別，基本上可分為原始誤差和工藝誤差兩種，原始誤差多為機械設備因素，工藝誤差多為人工操作因素，存在較大不確定性，貫穿加工全過程，若想有效提高機械加工精度，降低機械加工誤差，就需要從多個角度進行分析，尋找和歸納誤差產(chǎn)生原因、誤差性質(zhì)，制定針對性措施，以解決機械加工誤差問題。

1 機械加工工藝基本情況

機械加工工藝流程，是零件或工件加工制造的步驟，主要依據(jù)設計圖紙尺寸、樣式和要求，通過機械加工方式，對普通原材料幾何形狀、尺寸、表面質(zhì)量等進行加工，使其成為工業(yè)成品或半成品的流程，機械加工工藝水平高低直接影響產(chǎn)品質(zhì)量[1]。因此，需要嚴格控制機械加工工藝流程，在實際操作時，技術人員需要明確產(chǎn)品加工方式、加工工藝流程、需要參與的技術人員等，結合工廠實際情況，制定科學合理的施工方案，最大限度減小機械加工過程中人員失誤，提高機械加工精度。此外，機械加工工藝技術具有較強針對性和適用性，不同類型的工業(yè)產(chǎn)品認證都有其對應機械加工工藝，機械制造企業(yè)應當重視這一特點，加大機械加工工藝技術改革創(chuàng)新力度，制定更為科學合理的工藝流程和加工方案，提高整體技術人才業(yè)務水平，不斷提高機械加工產(chǎn)品質(zhì)量，提高企業(yè)市場競爭力。

2 機械加工誤差產(chǎn)生因素

2.1 機床制造誤差

機床是目前機械加工主要應用設備，在長期應用過程中，其部分配件會產(chǎn)生一定磨損，導致主軸回轉(zhuǎn)誤差、傳動鏈誤差及導軌誤差等問題，對機械加工精度產(chǎn)生影響。其中，主軸回轉(zhuǎn)誤差，指主軸各瞬間實際回轉(zhuǎn)軸線與平均回轉(zhuǎn)軸線的變動量，簡單來說就是作為零配件基準的主軸，一旦發(fā)生磨損，就會產(chǎn)生基準誤差，繼而影響機械加工精度，產(chǎn)生主軸回轉(zhuǎn)誤差的因素有軸承本身誤差、主軸繞度、軸承間的同軸度誤差等[2]；傳動鏈誤差，是傳動鏈使用過程中磨損、各組成環(huán)節(jié)的制造和裝配誤差等導致的，傳動鏈始末兩端傳動元件相對運動導致的誤差，最終對機械加工產(chǎn)品質(zhì)量造成影響；導軌誤差，導軌具有控制各零部件位置變化、確定機床各部件相對位置的作用，是機床運動的基準，在機床實際使用中，導軌自身制造與安裝質(zhì)量不佳、不均勻磨損等都會導致導軌誤差。

2.2 定位誤差

機械加工中定位誤差主要有定位副制造不準確誤差和基準不重合誤差，在進行具體定位操作時，定位副制造一般由工件定位面和夾具定位元件構成，倘若定位副制造出現(xiàn)誤差，就會出現(xiàn)機械零部件變形或松動，使得機械加工各部件無法緊密合作，引發(fā)工件最大位置變動量，導致定位副制造不準確誤差；基準不重合誤差，指在機床上加工工件時，需要確定工件上某些幾何參數(shù)為加工時定位基準，倘若與設計基準不重合，就會產(chǎn)生基準不重合誤差。

2.3 工具使用誤差

機械加工過程中，工具使用是必不可少的重要內(nèi)容，而且隨著機械加工工藝技術的發(fā)展，可使用的工具也愈加復雜多樣，合理使用機械加工工具，與提升產(chǎn)品加工效率和質(zhì)量有著十分緊密的聯(lián)系[3]。以刀具為例，在機械加工過程中，使用任何刀具都會造成磨損，導致工件形狀和尺寸的變化，不同種類刀具其幾何誤差對機械加工誤差的影響各不相同，如一般刀具制造誤差不會對機械加工誤差造成影響；定制刀具誤差將直接影響工件加工精度。因此，為避免工具使用誤差，技術人員不僅要根據(jù)加工產(chǎn)品選擇對應工具，還要隨時注意加工工具磨損程度，及時更換，以保障加工效率和質(zhì)量。

2.4 內(nèi)應力誤差

內(nèi)應力指沒有外力作用而存在于零件內(nèi)部的應力，工件一旦產(chǎn)生內(nèi)應力，就會處于一種極不穩(wěn)定的狀態(tài)，不但會自動向低能位穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)變，而且極易引發(fā)形變，繼而使得加工精度難以滿足設計要求[4]。在對這類材料進行加工時，內(nèi)應力的產(chǎn)生主要是由于原材料自身厚度、大小等不同，在加熱環(huán)節(jié)會出現(xiàn)受熱不均勻情況，繼而使得材料內(nèi)部產(chǎn)生不同形變量，如，一些細長型原材料在冷校直工序中，其內(nèi)部會產(chǎn)生內(nèi)應力，導致材料出現(xiàn)形變彎曲，對加工精度造成影響。

3 機械加工中誤差控制有效措施

3.1 嚴格遵守機械加工原則

為有效控制機械加工誤差，技術人員應當嚴格遵守機械加工工藝原則，即先主后次、先粗后精，有序開展機械加工活動。一方面，要加強機械加工管控機械加工定位基準，減少基準不重合數(shù)量和頻次，嚴格按照施工工藝流程進行施工，注重機械設備、機床、使用工具等磨損情況檢查，減少技術誤差；另一方面，重視多表面加工工藝，嚴格按照設計標準和要求控制定位誤差，深入分析定位誤差產(chǎn)生因素并及時規(guī)避，以保障加工工藝技術的可靠性。

3.2 合理應用誤差分組法

誤差統(tǒng)計分析法，指在加工零件中抽取一定數(shù)量的零件，利用數(shù)理統(tǒng)計法對檢測結果進行檢查，對相關數(shù)據(jù)進行處理和分析，從中尋找規(guī)律性和加工誤差產(chǎn)生原因，以制定針對性解決措施。誤差分組法是基于誤差統(tǒng)計分析制定的一種解決措施，在實際機械加工過程中，為有效控制生產(chǎn)過程中誤差產(chǎn)生，可以采用誤差分組法，將加工原材料或半成品按照誤差進行分組，分別對每個小組進行施工，從而減少誤差產(chǎn)生，也能避免對其他加工環(huán)節(jié)造成影響，具有及時發(fā)現(xiàn)、分解和處理加工過程中差錯的優(yōu)勢，對提升機械加工精度，保障企業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有十分積極的現(xiàn)實意義。

3.3 采用適宜誤差補償處理

在現(xiàn)階段機械加工工藝中，雖然有些誤差很難避免，但可以通過一些補償措施降低誤差影響，提升機械加工質(zhì)量。誤差補償法就是通過人為制造一些新的原始誤差，以抵消原有工藝系統(tǒng)中的誤差，使兩者大小相等、方向相反，從而達到抵消誤差的效果。例如，補償式機械加工方式，對機械設備進行全面精準測量，獲取詳實詳細的參數(shù)信息，結合前期加工數(shù)據(jù)進行綜合分析，再利用數(shù)據(jù)信息比對方式精確計算出機械加工過程中產(chǎn)生的實際誤差值，將其傳輸至數(shù)控機床系統(tǒng)中，從而對機械加工誤差進行補償，具有操作便捷、效果明顯的優(yōu)勢。

4 結語

在機械加工工藝中產(chǎn)生誤差是不可避免的，在機床制造、定位、工具使用、內(nèi)應力等方面均有體現(xiàn)，嚴重影響機械加工精度和質(zhì)量。因此，相關企業(yè)和技術人員應當重視機械加工誤差，深入分析誤差產(chǎn)生原因，并以此制定科學可行的控制措施，通過嚴格遵守機械加工原則、合理應用誤差分組法、并采用適宜誤差補償處理等措施，降低機械加工中誤差及影響，避免對企業(yè)造成嚴重損失，繼而加快推進我國機械制造工業(yè)發(fā)展。

（編輯：王慧芳）