淺析機械加工誤差產生原因及消除措施

黃安樂

（貴州省水城礦業集團有限責任公司盛遠工礦，貴州 六盤水 553000）

1前言。隨著科學技術的不斷發展，機械行業的加工精度也隨著有了更進一步的發展和延伸，尤其是最近幾年，機械加工領域對精準度的要求又有了更加嚴格的要求。在我國機械加工行業有很多企業在精密機床的加工精度方面已經走到了世界的前列，然而就其總體水平來說，我國生產水平還是相比要落后西方發達國家。在機械加工工作中,加工誤差是影響加工精度和生產效能的主要因素之一。加工誤差是指零件加工后的實際幾何參數與理想幾何參數之間的偏離程度。無論是從理論還是從實踐上來看,加工誤差都是一個不可避免、難以克服的現實性難題。盡管我們無法避免加工誤差，但我們也要想盡辦法解決加工誤差的問題,將其控制在合理的可接受范圍之內,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加工誤差產生的主要原因

加工精度是衡量機器零件加工質量的一個重要指標。在機械加工實踐中,加工誤差主要是由機械加工工藝系統產生的原始誤差所導致的。由機床、夾具、刀具和工件組成的機械加工工藝系統會產生各種各樣的誤差,這些誤差在各種不同的工作條件下都會以各種不同的方式反映為工件的加工誤差。

2.1 機床的制造誤差

機床的制造誤差主要包括主軸回轉誤差、導軌誤差和傳動鏈誤差.主軸回轉誤差是指主軸各瞬間的實際回轉軸線相對其平均回轉軸線的變動量，它將直接影響被加工工件的精度。主軸回轉誤差產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。導軌是機床上確定各機床部件相對位置關系的基準，也是機床運動的基準。導軌本身的制造誤差、導軌的不均勻磨損和安裝質量是造成導軌誤差的重要因素。傳動鏈誤差是指傳動鏈始末兩端傳動元件間相對運動的誤差.它是由傳動鏈中各組成環節的制造和裝配誤差，以及使用過程中的磨損所引起的。

2.2 刀具的幾何誤差

任何刀具在切削過程中，都不可避免地要產生磨損，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。必要時還可采用補償裝置對刀具尺寸磨損進行自動補償。

2.3 定位誤差

一是基準不重合誤差。在零件圖上用來確定某一表面尺寸、位置所依據的基準稱為設計基準。在工序圖上用來確定本工序被加工表面加工后的尺寸、位置所依據的基準稱為工序基準。在機床上對工件進行加工時，須選擇工件上若干幾何要素作為加工時的定位基準，如果所選用的定位基準與設計基準不重合就會產生基準不重合誤差。二是定位副制造不準確誤差。夾具上的定位元件不可能按基本尺寸制造得絕對準確，它們的實際尺寸（或位置）都允許在分別規定的公差范圍內變動。工件定位面與夾具定位元件共同構成定位副，由于定位副制造得不準確和定位副間的配合間隙引起的工件最大位置變動量，稱為定位副制造不準確誤差。

2.4 受力變形產生的誤差

一是工件剛度。工藝系統中如果工件剛度相對于機床、刀具、夾具來說比較低，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。鏜直徑較小的內孔，刀桿剛度很差，刀桿受力變形對孔加工精度就有很大影響。三是機床部件剛度。機床部件由許多零件組成，機床部件剛度迄今尚無合適的簡易計算方法，目前主要還是用實驗方法來測定機床部件剛度。變形與載荷不成線性關系，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，變形恢復不到第一次加載的起點，這說明有殘余變形存在，經多次加載卸載后，加載曲線起點才和卸載曲線終點重合，殘余變形才逐漸減小到零。

2.5 工藝系統熱變形產生的誤差

包括機床、刀具和工件熱變形以及環境溫度變化所產生的誤差。在加工過程中，由于受切削熱、摩擦熱以及工作場地周圍熱源的影響，工藝系統的溫度會產生復雜的變化，工藝系統會發生變形，改變了系統中各組成部分的正確相對位置，導致了加工誤差的產生。

2.6 調整誤差

在機械加工的每一工序中，總要對工藝系統進行這樣或那樣的調整工作。由于調整不可能絕對地準確，因而產生調整誤差。在工藝系統中，工件、刀具在機床上的互相位置精度，是通過調整機床、刀具、夾具或工件等來保證的。當機床、刀具、夾具和工件毛坯等的原始精度都達到工藝要求而又不考慮動態因素時，調整誤差的影響，對加工精度起到決定性的作用。

3機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,尤其是對單件、小批生產的企業。筆者根據多年的實踐經驗得到一些啟示,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，控制工藝系統受力、受熱變形、刀具磨損及內應力引起的變形和測量誤差等均屬于直接減少原始誤差。為了提高機械加工精度，需對產生加工誤差的各項原始誤差進行分析，根據不同情況對造成加工誤差的主要原始誤差采取不同的措施解決。對于精密零件的加工應盡可能提高所使用精密機床的幾何精度、剛度和控制加工熱變形；對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 誤差補償法

誤差補償法，是人為地造成的一種新誤差，去抵消原來工藝系統中的原始誤差。當原始誤差是負值時人為的誤差就取正值，反之取負值，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，去抵消原來工藝系統中同有的原始誤差，從而減少加工誤差，提高加工精度。

3.3 轉移誤差。這種方法的實質就是將原始誤差從誤差敏感方向轉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系。若在加工過程中設法使其轉移到加工誤差的非敏感方向，則可大大提高加工精度。例如，對具有分度或轉位的多工位加工工序，由于分度轉位的誤差將直接影響零件有關表面的加工精度，若此時將切削刀具安裝到適當位置，使分度轉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位誤差對加工精度的影響。

3.4 誤差分組法

生產中會遇到這種情況：本工序加工精度是穩定，工藝能力也足夠，但毛坯或上工序加工半成品粗度發生了變化（精度太低），引起定位誤差或復映誤差過大，不能保證工序精度，要求提高毛坯精度或上工序加工精度，往往不經濟。這時可采用誤差分組示，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 1/n，然后按各組尺寸分別調整刀具與工件相對位置或調整定位元件，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便易行一些。

結語。總之,減少加工誤差、提高加工精度對于機械加工工作來說是至關重要的。但是在機械加工中，誤差是不可避免的，只有對誤差產生的原因進行詳細的分析，有的放矢,多管齊下,才能最大限度地減少誤差、提高精度,進而提高機械加工工作的效率。

[1]鄭修本.機械制造工藝學.北京:機械工業出版社,2004.

[2]李華.機械制造技術.北京：高等教育出版社,2000.

[3]李玉平.機械加工誤差的分析.新余高專學報,2005(04).