淺析普通機(jī)床加工誤差

凌海峰

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2016.24.060

摘 要：機(jī)械加工中，加工誤差屬于發(fā)生幾率較高的問題，一定范圍內(nèi)的合理誤差是可以接受的，但是從產(chǎn)品質(zhì)量、企業(yè)競爭力等角度出發(fā)，必須進(jìn)行合理的加工誤差控制。保證產(chǎn)品質(zhì)量、加工質(zhì)量滿足對應(yīng)施工要求。該文對機(jī)械制造行業(yè)中的加工誤差進(jìn)行了原因分析，并對加工的誤差種類、控制改進(jìn)手段等進(jìn)行了探討，旨在一定程度上提高機(jī)床加工的產(chǎn)品質(zhì)量，進(jìn)而提高企業(yè)的綜合競爭能力。

關(guān)鍵詞：機(jī)床加工 加工誤差 誤差分析 機(jī)械制造

中圖分類號：TH161 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）08（c）-0060-02

社會進(jìn)步帶動了機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展，現(xiàn)代機(jī)床加工制造中，精度、數(shù)量、規(guī)模均實(shí)現(xiàn)了大幅度增長。數(shù)控機(jī)床在精密儀器、高端產(chǎn)品的制造中應(yīng)用較廣，但是傳統(tǒng)普通零部件仍需普通機(jī)床進(jìn)行加工處理，具有成本低、操作簡單的優(yōu)勢，為此加強(qiáng)普通機(jī)床的加工精度控制對產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)化具有重大意義。一般情況下，合理范圍內(nèi)的誤差是工業(yè)允許的，盡量控制誤差發(fā)展、發(fā)生幾率，是提高普通機(jī)床應(yīng)用范圍、加工精度的關(guān)鍵步驟。文章結(jié)合國內(nèi)工業(yè)制造業(yè)加工現(xiàn)狀，進(jìn)行了分析，對普通機(jī)床的加工誤差進(jìn)行了詳細(xì)討論。

1 加工誤差及加工精度分析

加工精度是指生產(chǎn)制造業(yè)中，實(shí)際產(chǎn)品與對應(yīng)理想設(shè)計(jì)模型之間的重合滿足程度，從零部件的尺寸、形狀、相對位置等方面進(jìn)行有效衡量，屬于幾何參數(shù)。加工誤差是指制造產(chǎn)品實(shí)際尺寸參數(shù)與模型的偏差影響。現(xiàn)代工業(yè)加工中，一般借助公差等級進(jìn)行零部件精度定位。加工精度的等級越小，對應(yīng)制造精度相對越高，如IT7的加工精度低于IT6。另一方面，加工誤差借助具體數(shù)字進(jìn)行衡量，誤差小，模型精度高，產(chǎn)品質(zhì)量更優(yōu)良，是滿足工業(yè)需求發(fā)展的良性控制。加工生產(chǎn)中，精度、誤差均可作為零部件加工質(zhì)量的評價(jià)指標(biāo)。

2 機(jī)床加工的原始誤差分析

機(jī)床、刀具及加工設(shè)備的工藝系統(tǒng)安裝后，即會存在一定誤差，對應(yīng)不同操作方法、不同零部件的誤差表現(xiàn)形式不同，一般均稱為加工誤差。工藝系統(tǒng)的原始誤差主要有工藝系統(tǒng)的幾何誤差、定位誤差、工藝系統(tǒng)的受力變形引起的加工誤差、工藝系統(tǒng)的受熱變形引起的加工誤差、工件內(nèi)應(yīng)力重新分布引起的變形以及原理誤差、調(diào)整誤差、測量誤差等。

2.1 主軸回轉(zhuǎn)誤差

主軸是機(jī)床的核心部件，主軸一端一般進(jìn)行刀具、夾具的安裝，借助回轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)工件的轉(zhuǎn)動，進(jìn)而進(jìn)行切削等加工。若主軸存在誤差，進(jìn)而會導(dǎo)致加工精度受到負(fù)面影響。該誤差一般是主軸徑向回轉(zhuǎn)引起，原因分析如下：主軸內(nèi)部同軸弧度偏差引起后續(xù)加工誤差、主軸承自身誤差以及主軸承之間在同軸弧度方面存在誤差。

2.2 導(dǎo)軌誤差

導(dǎo)軌在垂直范圍內(nèi)的直線度必須保證良好，其直線度誤差是各項(xiàng)加工工藝誤差的主要原因，對溜板起伏運(yùn)動、溜板和導(dǎo)軌相對運(yùn)動的影響較大。另一方面，導(dǎo)軌在水平范圍內(nèi)的直線誤差、垂直范圍內(nèi)的平行誤差均會引起工藝誤差問題。

2.3 加工刀具的誤差分析

作為機(jī)床加工的必備元件，刀具誤差對產(chǎn)品加工精度的影響不容忽視。對于定尺寸刀具、成型刀具的加工制造業(yè)，刀具誤差的影響更加突出。需要引起注意的是，不是所有加工刀具均會存在誤差，普通機(jī)床的車刀即屬于幾何誤差可忽略的狀況，其加工零部件不會受到精度范圍的負(fù)面影響。

2.4 對刀誤差

普通車床的加工制造中，需要進(jìn)行對刀操作。一般包括3種方法：調(diào)整法、試切法以及采用對刀裝置。3種方法中，對刀裝置法最為常見，具有速度快的優(yōu)勢。對刀誤差指對刀操作中受其他原因影響產(chǎn)生的誤差。一般分為3類：對刀引導(dǎo)元件本身的制造誤差、對刀夾具的安裝誤差以及由導(dǎo)引元件自身的尺寸、形狀、位置等公差累計(jì)造成的誤差。

2.5 夾具誤差分析

與上述刀具誤差類似。夾具作為普通機(jī)床中的基礎(chǔ)構(gòu)件，需要保證相對位置的精確，實(shí)現(xiàn)加工制造精度的有效提高。一般工業(yè)制造中，夾具誤差主要是在安裝環(huán)節(jié)、制造環(huán)節(jié)產(chǎn)生的。如銑床加工中，為了實(shí)現(xiàn)零部件要求的精度，必須保證夾具的平行度良好，避免彎折等狀況，一旦發(fā)現(xiàn)需要及時(shí)進(jìn)行矯正控制。

3 受力原因?qū)е碌恼`差分析

3.1 工藝受力變形導(dǎo)致的誤差

普通機(jī)床加工中，由于零部件受工藝條件影響，受到外界夾緊力、切削力等作用，導(dǎo)致變形狀況較為明顯，一定程度上引起工藝系統(tǒng)的形變過于突出，進(jìn)而引起刀具、零部件之間的相對位置存在誤差，準(zhǔn)確效果較低，即產(chǎn)生較為明顯的加工制造誤差。

3.2 工件剛度過小引起的誤差

普通機(jī)床加工制造中，無法避免外界各種作用力的影響，外界作用效果一方面引起機(jī)床變形，同時(shí)還會對工件產(chǎn)生負(fù)面影響。如跨度大、剛度低的工件，加工制造中在外界夾緊力、慣性力等作用下，發(fā)生受力變形狀況極為常見。

3.3 夾緊變形導(dǎo)致的誤差

普通車床加工制造中，為了避免工件和刀具之間的滑動，避免相對位移引起的誤差，需要進(jìn)行較為合理的裝夾處理，夾緊操作中外力影響較為關(guān)鍵。夾緊力的大小、方向、位置等，任一要素不合理都會導(dǎo)致工件發(fā)生明顯變形，進(jìn)而引起加工誤差的狀況。

3.4 受熱變形引起的誤差分析

機(jī)床加工制造中，零部件相對運(yùn)動較多，會產(chǎn)生大量熱量，如切削熱、摩擦熱等。受現(xiàn)場環(huán)境、操作條件的影響，有可能發(fā)生熱量囤積、無法散熱的狀況，進(jìn)而會引起機(jī)床受熱變形，對加工精度的負(fù)面影響不容忽視。工件均勻受熱的狀況下，對于簡單的盤、軸零件進(jìn)行切削加工時(shí)，整體工件受熱均勻，熱變形較為一致；若工件不均勻受熱，如刨、磨操作中，工件單方向受到相對運(yùn)動引起的熱效應(yīng)，導(dǎo)致上下溫差較高，會發(fā)生工件單方向的凸起狀況，中間或兩邊翹邊現(xiàn)象。冷卻后加工表面的平整度差，對薄片類材料的危害尤為明顯。

4 控制加工誤差的方法分析

實(shí)際制造加工中，普通機(jī)床的誤差無法保證完全避免，但是可進(jìn)行合理化調(diào)整，對精度進(jìn)行有效提高，大幅度降低不必要的誤差現(xiàn)象。對企業(yè)工藝技術(shù)、加工制造產(chǎn)品、產(chǎn)品性能等均有較為明顯的積極影響，是現(xiàn)代加工制造行業(yè)的主要關(guān)注問題。綜合普通車床的誤差原因，對應(yīng)進(jìn)行一定的方法預(yù)防控制，分析如下。

其一，原始誤差的改進(jìn)處理，需要進(jìn)行刀具、夾具精度控制，避免安裝操作、組裝環(huán)節(jié)的誤差導(dǎo)致后續(xù)產(chǎn)品精度受損；提高主軸部件的精度、滾軸靈活度，避免回轉(zhuǎn)誤差的負(fù)面影響；其二，加強(qiáng)對刀具材料、刀具參數(shù)、切削控制等方面的管理，保證刀具的打磨效果良好，合理使用冷卻試劑，避免刀具磨損導(dǎo)致的誤差狀況；其三，加強(qiáng)對新材料的開發(fā)應(yīng)用，借助科學(xué)合理的熱處理技術(shù)進(jìn)行零部件內(nèi)部應(yīng)力的消除控制，保證對其進(jìn)行調(diào)質(zhì)、時(shí)效處理，該操作需要在精加工之前進(jìn)行；其四，裝夾操作中，需要減低刀具更換次數(shù)，盡量保證一把刀具進(jìn)行多次表面加工處理，減低基準(zhǔn)不重合等偏差導(dǎo)致的誤差。其五，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的優(yōu)化處理，普通機(jī)床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，需要保證其零部件剛度合理，避免外界受力變形的負(fù)面影響。加強(qiáng)特殊操作的熱量問題考慮，避免結(jié)構(gòu)不當(dāng)導(dǎo)致的熱量集中問題。

5 結(jié)語

社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，對應(yīng)各行業(yè)的進(jìn)步較快，為了滿足現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展需求，加強(qiáng)普通機(jī)床的加工精度控制，提高整體誤差預(yù)防措施具有重大意義。借助機(jī)械產(chǎn)品的精細(xì)化管理、誤差預(yù)防控制手段可一定程度上提高整體加工精度控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量性能的提升控制。促進(jìn)施工工藝、加工方法等不斷優(yōu)化改善，帶動機(jī)械制造行業(yè)的科學(xué)發(fā)展、穩(wěn)步提升，實(shí)現(xiàn)社會經(jīng)效益的不斷提升。

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