機(jī)械加工工藝的技術(shù)誤差及對策分析

柴曉宇

（中核遼寧核電有限公司，遼寧興城 125112）

0 引言

機(jī)械化生產(chǎn)是通過電力或者其他動力對機(jī)械設(shè)備進(jìn)行操控。日新月異的科技水平使機(jī)械生產(chǎn)規(guī)模持續(xù)壯大，不但提升了社會生產(chǎn)力，還使機(jī)械加工出的產(chǎn)品更加標(biāo)準(zhǔn)化。改革開放以來，我國機(jī)械加工工藝開始快速發(fā)展，并取得了令人驕傲的成就，但受發(fā)展時間與條件的制約，工藝技術(shù)水平仍有較大的提升空間。

1 機(jī)械加工工藝概述

（1）機(jī)械加工工藝的含義。機(jī)械加工工藝，即利用機(jī)械加工設(shè)備處理原材料，并對其實(shí)施工藝改造，生產(chǎn)出新的機(jī)械零部件。機(jī)械加工是一項(xiàng)專業(yè)化、復(fù)雜化、系統(tǒng)化工程。

（2）機(jī)械加工工藝注意事項(xiàng)。在使用機(jī)械加工工藝開展加工任務(wù)的過程中，應(yīng)以實(shí)際加工條件為依托，制定合理的加工方案，以滿足生產(chǎn)需求。同時，為了確保制造出的零部件與對應(yīng)的機(jī)械設(shè)備相匹配，應(yīng)嚴(yán)格控制生產(chǎn)環(huán)節(jié)與生產(chǎn)流程，減少工藝技術(shù)誤差。

（3）機(jī)械加工工藝的價(jià)值。在生產(chǎn)加工機(jī)械產(chǎn)品的過程中，加工工藝是被廣泛關(guān)注的重點(diǎn)內(nèi)容。實(shí)際生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生約束、規(guī)范整個工藝過程的技術(shù)文件（工藝規(guī)程），加工企業(yè)將工藝規(guī)程制作成文本，用相關(guān)文本對機(jī)械加工工藝流程進(jìn)行指導(dǎo)[1]。工藝規(guī)程可以調(diào)整機(jī)械制品的生產(chǎn)規(guī)格、大小、加工位置，實(shí)現(xiàn)機(jī)械產(chǎn)品的完整加工。

2 機(jī)械加工工藝的技術(shù)誤差

2.1 定位誤差

機(jī)械加工質(zhì)量受定位基準(zhǔn)的直接影響，而人工操作和零件本身會在一定程度上限制定位基準(zhǔn)的準(zhǔn)確度。具體的定位誤差主要表現(xiàn)為2 個方面：①基準(zhǔn)不重合產(chǎn)生的誤差。在機(jī)械加工工藝中存在“加工復(fù)制”的狀況，即將實(shí)際工件當(dāng)作模板，進(jìn)行新的機(jī)械工件的復(fù)制加工，這種方式要求模板件和標(biāo)準(zhǔn)件高度對齊。操作時，人為失誤與機(jī)床振動都會造成工件偏移，導(dǎo)致基準(zhǔn)誤差，進(jìn)而使成品出現(xiàn)變形。針對基準(zhǔn)不重合誤差，加工人員在生產(chǎn)過程中應(yīng)時刻重視，一旦發(fā)現(xiàn)工件移動，要即刻做出調(diào)整，保證模板件與標(biāo)準(zhǔn)件的充分吻合；②定位參照誤差。利用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行機(jī)械加工生產(chǎn)時，計(jì)算機(jī)內(nèi)的數(shù)字模型一般被作為定位基準(zhǔn)。對機(jī)床的控制，通常使用提前編寫的程序來操作[2]。實(shí)際的生產(chǎn)過程中，如果加工工件與數(shù)字模型間的定位參照未完整契合，就會出現(xiàn)間隙，進(jìn)而引起誤差。某些高精尖產(chǎn)品要求較高的契合度，若出現(xiàn)這種誤差，將無法滿足使用需要。

2.2 制造誤差

機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的摩擦現(xiàn)象不可避免，摩擦一般會引發(fā)3 種制造誤差：①主軸回轉(zhuǎn)誤差。在3 種誤差中，主軸回轉(zhuǎn)誤差出現(xiàn)的頻率較高，引起誤差的因素包含主軸運(yùn)轉(zhuǎn)速度不穩(wěn)定、同軸轉(zhuǎn)速存在差異、主軸運(yùn)轉(zhuǎn)量波動等，這些因素都可能損壞設(shè)備，致使實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)達(dá)不到預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)。主軸是機(jī)械加工工藝的核心部件，主軸回轉(zhuǎn)誤差會造成加工精度下降；②導(dǎo)軌誤差。導(dǎo)軌在固定工件的同時，還能明確工件的基準(zhǔn)位置。實(shí)際加工生產(chǎn)過程中，部分工廠的機(jī)床使用時間過長，導(dǎo)致導(dǎo)軌出現(xiàn)磨損、裂紋、劃痕等，使導(dǎo)軌表面不夠光滑、均勻，通過導(dǎo)軌明確工件定位，極易出現(xiàn)誤差；③傳動鏈誤差。傳動鏈的運(yùn)行借助機(jī)床兩側(cè)滾筒的引導(dǎo)，而滾筒一般存在高度差，很難維持一致的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，造成傳動機(jī)與鏈條的磨損。另外，機(jī)床的其他部件會因?yàn)閭鲃渔湹倪\(yùn)動而運(yùn)動，進(jìn)而在很大程度上影響加工精度[3]。

2.3 加工誤差

機(jī)械加工過程使用一些輔助工具，如刀具、夾具等，加工精度也會受到輔助工具選型、質(zhì)量的影響。例如，在選擇夾具時，如果工件和夾具型號不適應(yīng)，或因夾具質(zhì)量不高出現(xiàn)松動而引發(fā)工件模板不穩(wěn)定，甚至發(fā)生模板移動，影響工件質(zhì)量。此外，人為因素也會導(dǎo)致器具加工誤差，例如，因操作失誤，使夾具位置擺放不當(dāng)?shù)取?/p>

2.4 材料變形誤差

工件原材料也會引起誤差，主要原因是材料自身機(jī)械性能的影響，例如，工件強(qiáng)度比較低，加工時的機(jī)械力就會導(dǎo)致工件彎曲，進(jìn)而造成產(chǎn)品變形。

3 機(jī)械加工工藝技術(shù)誤差的防范對策

3.1 利用誤差補(bǔ)償彌補(bǔ)原始誤差

機(jī)械加工過程較為復(fù)雜，使用的工具種類多樣，加工人員在加工工件的過程中，很可能因?yàn)橹饔^因素或客觀因素造成機(jī)械產(chǎn)品出現(xiàn)誤差。在誤差發(fā)生后，加工人員應(yīng)及時分析誤差原因，并進(jìn)行有效修復(fù)。誤差補(bǔ)償法是控制機(jī)械加工工藝技術(shù)誤差的有效對策之一，主要是利用人為制造的誤差來彌補(bǔ)、抵消加工工藝中產(chǎn)生的原始誤差。與原始誤差不同，人為制造的誤差會大幅降低工藝技術(shù)誤差。例如，生產(chǎn)滾珠絲桿的過程中，加工人員可以對螺距進(jìn)行適當(dāng)改變，使螺距低于標(biāo)準(zhǔn)值，實(shí)際裝配時，滾珠絲桿的螺距會被拉伸力拉長，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)長度，而內(nèi)應(yīng)力與滾珠絲桿熱量抵消，產(chǎn)生正應(yīng)力，消除原始誤差，標(biāo)準(zhǔn)螺距就此達(dá)成。

3.2 減少直接誤差，提高加工效果

通過充分的準(zhǔn)備，可以有效預(yù)防機(jī)械加工工藝技術(shù)誤差。針對可以預(yù)防的工藝技術(shù)誤差，應(yīng)制定科學(xué)、合理的解決方案，全方位控制誤差產(chǎn)生。減少直接誤差能夠保護(hù)原有的加工程序，是控制工藝技術(shù)誤差對策中針對性最強(qiáng)、便捷度最好、經(jīng)濟(jì)性最高的方法。具體實(shí)施過程：①在機(jī)械加工前，結(jié)合機(jī)械加工工藝的技術(shù)特點(diǎn)、工藝流程，細(xì)致、全方位地探究出可能出現(xiàn)的誤差；②針對將會發(fā)生的誤差，尋找引起誤差的原因；③根據(jù)原因制定相應(yīng)的防控對策[4]。另外，在實(shí)際的機(jī)械加工過程中，應(yīng)隨時關(guān)注工件加工的具體流程，如果出現(xiàn)誤差，應(yīng)立刻修補(bǔ)和調(diào)整。例如，機(jī)械加工過程中，使用刀具產(chǎn)生的誤差。作為消耗品，刀具在實(shí)際加工時損耗嚴(yán)重，刀具磨損到一定厚度時，會對機(jī)械加工的效果和進(jìn)度造成影響。因此，需要針對工件特點(diǎn)，制定具體的誤差防控措施。①在機(jī)械加工之前，全面考慮待加工工件的尺寸、材料因素；②依據(jù)工件特性選擇合理的刀具，注意精度、種類、尺寸的選擇；③在機(jī)械加工的過程中，要密切關(guān)注刀具的磨損情況，達(dá)到一定的磨損厚度，就要使用新的刀具進(jìn)行替換，保障機(jī)械加工的效果與進(jìn)度。

3.3 誤差分組，系統(tǒng)控制誤差

與其他控制機(jī)械加工工藝技術(shù)誤差方法不同的是，誤差分組法具備一定的系統(tǒng)性，其控制誤差的關(guān)鍵是對整個加工工序或整個系統(tǒng)進(jìn)行分析。對于完整的機(jī)械加工工序而言，即便大多數(shù)加工環(huán)節(jié)完成度較高，工藝穩(wěn)定、完善，加工工件的精度將完全符合標(biāo)準(zhǔn)要求，但少數(shù)，甚至某個加工環(huán)節(jié)的工藝不夠完善，技術(shù)不夠成熟，由此造成的誤差也會對成品的精度產(chǎn)生不利影響[5]。因此，使用誤差分組法對整個工序中可能產(chǎn)生的誤差分組：首先，將容易控制且能降低的誤差分為同一組，視為防控重點(diǎn)，針對性地建立經(jīng)濟(jì)、合理的加工方案，提高工件的加工精度；其次，將控制、降低都相對困難的誤差劃分為同一組，對其使用更加嚴(yán)密精準(zhǔn)的誤差防控措施，如精磨處理、高精度機(jī)床等。

3.4 控制加工溫度，減少工件變形

機(jī)械加工過程中，機(jī)械設(shè)備會產(chǎn)生熱量，如果產(chǎn)生的熱量過高，會造成加工工件的變形，進(jìn)而引起加工誤差。為控制工件變形誤差，應(yīng)對加工溫度采用一定的控制對策，降低散發(fā)熱量。降低熱量的方法：①利用冷卻液。冷卻液能使加工工件的部分溫度降低，由于高溫出現(xiàn)的工件變形隨之減少，誤差被有效控制。②安裝散熱裝備。通過安裝散熱裝備，使熱量較高部件的熱量降低，減少熱源與機(jī)床間的關(guān)聯(lián)，以減小溫度形變。③使用潤滑劑。機(jī)床運(yùn)行產(chǎn)生摩擦難以避免，摩擦雖然不能完全消除，但可以通過相關(guān)措施降低摩擦，潤滑劑是降低機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)摩擦的有效方法之一。潤滑劑可降低機(jī)床摩擦，也就減少了機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)的熱量，以控制誤差。

4 結(jié)語

如果機(jī)械加工工藝出現(xiàn)較大的技術(shù)誤差，不但造成物力、人力、原材料的浪費(fèi)，還對企業(yè)形象造成不利影響，制約企業(yè)的長遠(yuǎn)健康發(fā)展。目前，機(jī)械加工工藝的技術(shù)誤差雖然無法完全避免，但通過科學(xué)、合理的防范對策，能在一定程度上減少出現(xiàn)誤差的概率。因此，機(jī)械加工企業(yè)可以在全面分析誤差產(chǎn)生原因后，利用誤差補(bǔ)償法彌補(bǔ)加工工藝中出現(xiàn)的原始誤差；通過減少直接誤差法提高加工效果；使用誤差分組法對誤差進(jìn)行分類與系統(tǒng)控制；通過控制加工溫度減少工件變形。如此，提高機(jī)械加工工件的可靠性與精準(zhǔn)性。