關于機械加工精度與加工誤差的分析

劉健

摘 要：筆者具體分析了加工精確度和加工誤差等的基礎內容。以實踐情況為例，具體的論述了誤差產生的緣由，并且論述了降低誤差現象發生幾率的措施。

關鍵詞：加工精度；加工誤差；減小誤差

引言

在平時的工作中，我們不乏見到加工方面的內容，對精確性和誤差等都不陌生。不過真正深入了解的話，會發現其是一門非常深入的學科知識。不管我們工作中如何努力，都無法將誤差發生的幾率降低為零，因此我們可以做的只能是通過合理的措施來切實的提升精確性，進而降低誤差現象的發生幾率。

1 加工精度與加工誤差概述

所謂的精確度，具體的說是零件在生產之后的具體的數值和設想數值之間符合程度。不論是我們如何努力，都無法保證生產的零件和我們期待中的一模一樣，都會存在各種各樣的問題，我們將這種問題稱為誤差。以工藝體系來看，它的組成部分有四個，分別是機床、刀具、工件以及夾具。它們在工作的時候會生成很多不一樣的誤差，而此類誤差在不一樣的狀態中會通過不一樣的形式體現出來。

2 機械加工精度與加工誤差的分析

2.1 工藝系統集合誤差

2.1.1 機床的幾何誤差。在工作中，刀具的的成形活動均是經由機床來實現的，所以，零件的加工精確性會對機床的精確性產生很大的干擾。常見的機床生產方面的誤差有如下的一些：主軸回轉誤差、導軌誤差等。如果機床磨損的話，就會導致它的精確性明顯的變低。

（1）主軸回轉誤差。主軸是機床非常關鍵的一個組成部分，它把力和運動傳遞給刀具等，一旦它出現了回轉誤差的話，就會導致零件的精確性受到很大的干擾。所謂的回轉誤差，具體的說是主軸短時間的回轉軸線比對于它的平均軸線來講，出現的變動量。常見的類型有三個，分別是徑向圓跳動、軸向竄動和角度擺動。導致它形成的原因有很多，比如軸承自身的問題，主軸的撓度等等。不過它們對回轉精確性的影響并不是完全一樣的，會因為加工狀態而產生變化。產生軸向竄動的主要原因是主軸軸肩端面和軸承承載端面對主軸回轉軸線有垂直度誤差。由于加工措施不一樣，它的誤差也是不一樣的。如果制作外圓以及內孔的話，誤差可分為兩種，分別是圃度和圓柱度誤差，不過它們對零件的端面沒有很大的干擾。主軸軸向回轉誤差對所加工端面的垂直度有較大的影響。（2）導軌誤差。導軌存在的意義是為了明確各零件間的方位關系。對于它的精確性，目前有三方面的規定，分別是在水平面內的直線度；在垂直面內的直線度，前后導軌的平行度。導致此類誤差發生的原因很多，比如導軌自身的問題，磨損不一致或是安裝工作的品質太差。而眾多的要素中，以磨損現象表現最為突出。（3）傳動鏈誤差。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。

2.1.2 刀具的幾何誤差。不管是什么類型的刀具，它們在切削的時候，都會引起各種各樣的磨損現象，此時還會導致零件的尺寸和狀態等發生明顯的變化。要想降低問題發生的幾率，就必須選擇合理的刀具材料，使用耐磨類型的物質，確定好切削量，合理的選擇冷卻材料等等。

2.2 定位誤差

2.2.1 基準不重合誤差。在零件圖上用來確定某一表面尺寸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。通常來說，上述兩種基準應該是一致的。在具體的開展零件生產工作的時候，須選擇工件上若干幾何要素作為加工時的定位基準，假如選定的基準無法重合的話，就會導致誤差產生。

2.2.2 定位副制造不準確誤差。通常，零件在夾具里的方位是由它的定位零件來確定的。我們在工作的時候，無法保證將零件生產的非常精準，其具體的尺寸會在規定的區間之內變化。而且，定位的基準面也會存在一定的誤差。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。

2.3 工藝系統受力變形引起的誤差

工藝系統受力變形引起的誤差主要指：工件剛度、刀具剛度、機床部件剛度。

2.3.1 工件剛度。對于工藝系統來講，假如零件的剛度較低的話，當其受到切削力影響的時候，零件就會因為剛度太小而導致變形現象，這種變形會對零件的精確性產生很大的影響。

2.3.2 刀具剛度。外圓車刀在加工表面法線（y）方向上的剛度很大，我們可忽略它的變形。對于那些鏜直徑不是很大的內孔來說，它的剛度不好，刀桿因為受到力的影響會對生產活動產生很大的影響。

2.3.3 機床部件剛度。對于機床來說，它的部件組成要素非常多。目前還沒有合適的措施來分析它的剛度，通常是以測試的措施來明確它的剛度指數的。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。兩曲線線間所包容的面積就是載加載和卸載循環中所損耗的能量，它消耗于摩擦力所作的功和接觸變形瓏第一次卸載后，變形恢復不到第一次加載的起點，這說明有殘余變形，多次加載卸載后，加載曲線起點才和卸載曲線終點重合，殘余變形才減小到零機床部件的實際剛度。

2.4 工藝系統受熱變形引起的誤差

通常來說，系統受熱變形會對精確性產生非常明顯的影響，尤其是在生產較大的零件的時候，因為受熱變形導致的問題在總的誤差問題中占據的比例大約在百分之三十到七十之間。機床以及工件等一旦受到熱源影響的話，它們的溫度就會變高，而且它們自身也會向四周傳遞熱。如果它們傳遞到外界的熱和它們獲取的熱能量一樣的話，此時系統就實現了熱平衡。

3 提高加工精度的途徑

3.1 直接減少誤差法

該措施在工作中經常使用。具體來說，它是在得知了干擾精確度的主要原因之后，通過合理的措施來對其抵消。如薄片工件兩端而磨削，可先采用環氧樹脂粘強劑或厚沒脂將薄片工件自由狀態下粘結到一塊平板上，平板連同工件一起放到磁力吸盤上，磨平工件上端面，再將工件從平板上取下來，以上端面為基準磨平另一端面。此時，就能夠避免薄片變形，增加剛度，兩端面的平行性問題就能夠很好的被處理。

3.2 誤差補償法

該措施指的是通過人為措施得到一種全新的原始誤差，通過它和之前的誤差抵消，這樣就能夠降低誤差發生幾率，提升精確性。如數控機床上滾珠絲桿，在生產的時候，有意將絲桿累距比標準值磨小一些，裝配時預加拉伸力使絲桿螺距拉長至標準螺距，此時生產誤差就得以補償，而且還生成了壓應力。在工作的時候，絲桿受熱曬恰好抵消了存絲桿內壓應力而保持了標準螺距，消熱變形引起原始誤差。

3.3 誤差分組法

在平時的工作中我們經常會遇到一個問題，即工序的精確性非常好，能力也較高，但是生產半成品的時候，精度明顯變低了，這時候就會導致定位誤差，導致總體的精確性受到很大的影響。對于這種情況，我們一般是采用誤差分組示，把毛坯尺寸按誤差大小分為n組，然后調整定位元件，就可大大縮小整批工件尺寸分布范圍。該措施比對于其他的措施來講要簡單多。

4 結束語

目前對于整個的加工行業來講，它的精確性和誤差是我們必須認真分析的內容。我們都知道，即便是我們非常努力，也無法將誤差的發生幾率降低為零。我們能夠做的就是，通過合理的措施，將誤差控制在合理的區間之內。只有做好該項工作，才能夠對國家的工業發展貢獻顯著的力量，才能夠更好的帶動國家經濟的進步。

參考文獻

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