基于機械加工誤差產(chǎn)生的原因及措施研究

張春旺 姜蕊

摘 要 在機械加工過程中，誤差的產(chǎn)生屬于十分普遍的一個現(xiàn)象，也是影響機械加工質(zhì)量及加工效率的關(guān)鍵因素，因而有效減少機械加工中產(chǎn)生的誤差也就具有重要意義。在實際機械加工的過程中，相關(guān)機械加工技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)對機械加工中誤差的產(chǎn)生加強認識，并且選擇有效的方式及方法應(yīng)對誤差的產(chǎn)生，以便實現(xiàn)更理想的機械加工，更好地保障加工質(zhì)量以及加工效率。

關(guān)鍵詞 機械加工;誤差;原因;措施

1 機械加工誤差的定義

機械加工誤差通常指的是，在具體加工操作過程中，實際加工后的幾何參數(shù)與預(yù)先規(guī)定的幾何參數(shù)之間存在偏差的程度，包括幾何尺寸、幾何形狀和相互位置。與之相對應(yīng)的，實際和理想幾何參數(shù)之間的相符合程度就是加工精度。加工誤差和加工精度呈反比例函數(shù)，符合程度與加工精度呈正比例函數(shù)。其實，加工精度和加工誤差所反映的問題是相一致的，只不過是換了另一種談法而已，本質(zhì)上是相同的。而我們之所以去分析研究這種誤差，其意義在于我們可以通過找到各類誤差的產(chǎn)生原因，來規(guī)避機械加工誤差，從而達到加工精準(zhǔn)度的大幅度上升。

2 機械加工誤差的原因

2.1 制造誤差

制造誤差是指機床機械制造流程中產(chǎn)生的誤差，主要表現(xiàn)在3個方面，分別是：1）回轉(zhuǎn)誤差，此類誤差出現(xiàn)在主軸位置，機床機械制造中軸承引起了回轉(zhuǎn)誤差，主軸之間會瞬間產(chǎn)生誤差，軸承、同軸度、主軸繞度等均是制造誤差的來源，回轉(zhuǎn)誤差是一類變動性的誤差，其在機床機械生產(chǎn)干預(yù)了零件的精度[2];2）導(dǎo)軌誤差，機床機械制造生產(chǎn)中有一定的位置關(guān)系，當(dāng)位置關(guān)系出現(xiàn)誤差時就會產(chǎn)生導(dǎo)軌誤差，導(dǎo)軌誤差后會出現(xiàn)不均勻磨損、傳動偏位的問題;3）傳動鏈誤差，機床中傳動鏈開始端、末尾端的傳動元件相對運動時發(fā)生了誤差，導(dǎo)致機床生產(chǎn)的元件上有裝配誤差，影響了機床制造的過程。

2.2 工藝系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的原因

就目前機械加工實際情況而言，工藝加工誤差主要包括三種，分別為幾何誤差、主軸回轉(zhuǎn)誤差，還有傳動鏈誤差。其中，對于幾何誤差，其產(chǎn)生主要就是由于機床在實際運行中出現(xiàn)磨損，會致使加工刀具實際應(yīng)用中受到影響，在這種情況下會致使另外兩種誤差的出現(xiàn)，從而導(dǎo)致機械加工過程中其精度受到不利影響。就機械加工系統(tǒng)而言，主軸在實際應(yīng)用中的主要作用為定位工件，并且也是加工刀具使用的基準(zhǔn)，同時可為加工刀具提供工作動力，因而若主軸存在誤差，則會導(dǎo)致零件加工精度受到影響。對于傳動鏈誤差，其主要就是由于在傳動元件進行相互運動中有一定誤差產(chǎn)生，其表現(xiàn)主要就是在轉(zhuǎn)角位置末端元件有誤差產(chǎn)生。

2.3 定位誤差產(chǎn)生的原因

對于定位誤差而言，其出現(xiàn)原因主要為基準(zhǔn)未能夠重合。在實際機械加工過程中，涉及的基準(zhǔn)主要有兩種，分別為工藝基準(zhǔn)以及設(shè)計基準(zhǔn)，其中，設(shè)計基準(zhǔn)誤差的產(chǎn)生是在零件設(shè)計過程中，主要就是在對零件圖進行繪制以及對零件尺寸進行標(biāo)注過程中產(chǎn)生誤差，工藝基準(zhǔn)誤差主要就是在加工工藝應(yīng)用中產(chǎn)生誤差。在零件實際加工該過程中，對于已確定相關(guān)幾何元素，若未將其作為基準(zhǔn)，則很容易造成在定位上出現(xiàn)誤差。

3 機械加工誤差的應(yīng)對策略

3.1 減小原始誤差

在機械加工中可以利用機械加工中的過程性控制來減小原始誤差而提高加工精度，并在這一進程中通過對各種造成原始誤差的成因分析，并對成因進行對應(yīng)的處理。對直接減小加工誤差的做法可以歸結(jié)為：1）提高用于工件加工的夾具、刀具、量具的精度;2）有效減小工具測量的誤差;3）對受力或受熱受刀具的磨損和內(nèi)應(yīng)力引起的變形進行過程控制;4）對應(yīng)用成形表面加工刀具時，應(yīng)盡量較少成形刀具的形狀誤差和安裝誤差。

3.2 靜態(tài)補償

機床機械制造誤差中的靜態(tài)補償是一類基礎(chǔ)措施，主要是在機床加工程序中增加硬件結(jié)構(gòu)，在外力的作用下控制方向上的誤差，致力于減少誤差。例如：機床機械中加工螺絲部件，使用螺距校正尺控制螺絲的間距，平衡螺絲間距參數(shù)，完成平衡補償?shù)墓ぷ鳌ｌo態(tài)補償既可以作為獨立的誤差控制方法，也可以與其他方法結(jié)合，完成機床機械制造中的誤差補償。

3.3 進一步完善及優(yōu)化加工工藝

在實際開展機械加工過程中，機械加工工藝對機械零件加工具有一定指導(dǎo)作用，通過有效提升編制工藝合理性，以及提升工藝系統(tǒng)技術(shù)先進性，可使機械加工精度水平得以有效改善。比如，在實際機械加工過程中，對于相同加工對象，可編制多種不同工藝方案，對不同工藝加工精度實行對比論證，在此基礎(chǔ)上選擇最理想加工工藝方案。另外，對于相關(guān)工藝設(shè)備，可進行進一步升級，也可更換更先進設(shè)備，可將普通機床以多軸聯(lián)動數(shù)控機床代替，從而使機械加工的自動化水平及智能化水平得以有效提升，在此基礎(chǔ)上使誤差得以減少，使加工精度得以有效提升。

3.4 通過就地加工提高精度

在機械加工或者安裝過程中，許多工件的加工并不是獨立進行的，因為很多部件都是互相有所聯(lián)系的，按照平常的機械加工步驟，很容易產(chǎn)生無法規(guī)避的誤差，但是如若采取就地加工的途徑，往往能夠從很大程度上避免這些誤差，不僅如此，還能夠大大地提升機械加工的精準(zhǔn)度。

3.5 進給補償

機床機械生產(chǎn)誤差控制中的進給補償，主要是依靠進給伺服系統(tǒng)完成的補償。進給補償在機床驅(qū)動系統(tǒng)中的傳動裝置上給出控制標(biāo)準(zhǔn)，完善機床加工的軌跡，控制好軌跡正反兩個方向的運動，加工精度能夠達到0.1μm，伺服系統(tǒng)能夠為機床誤差補償提供開環(huán)控制、閉環(huán)控制的方法，通過伺服電機的轉(zhuǎn)速降低誤差量。

3.6 減少穩(wěn)定變形

因刀具和加工件之間的相互作用，在工件加工過程中會產(chǎn)生大量的熱量，這就在一定程度上導(dǎo)致因刀具或工件因受熱而產(chǎn)生一定的變形，從而引發(fā)加工誤差，因此對這一過程的控制可以有效地提升工件的質(zhì)量。可通過以下幾種方式進行熱量的降低：1）有效切斷和減少機床和熱源之間的聯(lián)系;2）利用冷卻液進行設(shè)備的冷卻;3）在車床上配置散熱設(shè)備;4）減少主軸及工件摩擦，加注潤滑劑。

4 結(jié)語

在機械加工過程中，實現(xiàn)機械加工誤差的降低，以及機械加工精準(zhǔn)度的提升，是機械工作者們一以貫之的渴求。而經(jīng)過剖析引起機械加工誤差的成因后，我們才能發(fā)現(xiàn)高效有用的解決措施并運用到機械加工的過程中去，提升機械加工工藝的品質(zhì)。

參考文獻

[1] 黃安樂.淺析機械加工誤差產(chǎn)生原因及消除措施[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2011（22）：151.

[2] 向大學(xué)，劉明生.機械加工誤差產(chǎn)生的原因及改進措施[J].制造業(yè)自動化，2012，34（12）：43-45.