基于機(jī)械加工誤差產(chǎn)生的原因及措施研究

師曉蒙

北京航天愛(ài)銳科技有限責(zé)任公司 北京 100007

在我國(guó)的機(jī)械行業(yè)中，機(jī)械加工是一項(xiàng)非常重要的工作內(nèi)容，機(jī)械加工的質(zhì)量在很大程度上反映著機(jī)械行業(yè)的加工質(zhì)量以及發(fā)展前景，因此在我國(guó)的機(jī)械行業(yè)中，對(duì)于機(jī)械加工還是非常重視，正在不斷地加大力度提升機(jī)械加工的質(zhì)量以及機(jī)械加工的發(fā)展前景[1]。但是在機(jī)械加工中不能夠忽視的一個(gè)主要問(wèn)題就是機(jī)械加工過(guò)程中存在的加工誤差問(wèn)題，加工誤差的存在很大程度上能夠?qū)C(jī)械加工質(zhì)量以及機(jī)械加工的后期使用造成嚴(yán)重的影響。因此本文主要針對(duì)機(jī)械加工過(guò)程中的機(jī)械加工誤差進(jìn)行詳細(xì)的闡述以及分析，希望通過(guò)本文的闡述以及分析能夠有效地降低機(jī)械加工過(guò)程中的加工誤差的產(chǎn)生，最大限度地提升機(jī)械加工準(zhǔn)確性以及加工的質(zhì)量。

1 機(jī)械加工誤差的定義

機(jī)械加工誤差通常指的是，在具體加工操作過(guò)程中，實(shí)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(duì)應(yīng)的，實(shí)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(shí)，加工精度和加工誤差所反映的問(wèn)題是相一致的，只不過(guò)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(guò)找到各類誤差的產(chǎn)生原因，來(lái)規(guī)避機(jī)械加工誤差，從而達(dá)到加工精準(zhǔn)度的大幅度上升。

2 機(jī)械加工誤差的原因

工藝系統(tǒng)的組成部分包括機(jī)床、刀具、夾具和工件，而如果這些系統(tǒng)部分產(chǎn)生了原始誤差，就會(huì)造成機(jī)械加工誤差的存在。因此在分析為什么會(huì)產(chǎn)生機(jī)械加工誤差時(shí)，其實(shí)是在剖析原始誤差出現(xiàn)的成因。

2.1 加工原理的原始誤差

在大多數(shù)條件下，為了能夠?qū)崿F(xiàn)工件表面與理想幾何參數(shù)的契合，就要求工件的運(yùn)動(dòng)與刀具的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生某種關(guān)聯(lián)。這個(gè)運(yùn)動(dòng)聯(lián)系其實(shí)就是加工原理。不過(guò)在理想幾何參數(shù)下，加工原理相對(duì)而言是幾乎不會(huì)存在誤差的，這就要求高超精密的技術(shù)來(lái)研制機(jī)床或夾具，如果在刀具加工的過(guò)程中，沒(méi)有完全根據(jù)理想幾何參數(shù)進(jìn)行，只是按照相近的加工運(yùn)動(dòng)或者類似的刀具輪廓，就容易引發(fā)原理誤差。

2.2 機(jī)床誤差的原始誤差

在具體操作過(guò)程中，不管是機(jī)床的制作，還是機(jī)床的安裝過(guò)程，必然會(huì)出現(xiàn)一定的磨損，從而導(dǎo)致機(jī)床誤差的產(chǎn)生。盡管工廠方面在出廠之前，會(huì)進(jìn)行對(duì)于機(jī)床的核查工作，不過(guò)一般來(lái)說(shuō)，檢測(cè)機(jī)床的重點(diǎn)在于關(guān)鍵零部件的大致位置和輪廓上，而且還是在沒(méi)有削切荷載的狀態(tài)下，因而在這種情況下的檢測(cè)，所能呈現(xiàn)的只是機(jī)床誤差中的靜誤差[2]。靜誤差大致包括以下這么三種：（1）導(dǎo)軌誤差。導(dǎo)軌在使用和安裝過(guò)程中產(chǎn)生的不同程度的磨損，甚至在導(dǎo)軌的研制過(guò)程中也會(huì)出現(xiàn)一定程度上的誤差，這些都是導(dǎo)軌誤差出現(xiàn)的成因。（2）主軸誤差。一方面，主軸的軸頸在制造過(guò)程中，它的圓度和同軸度都是很難掌握的，因此這極易產(chǎn)生誤差。另一方面，軸承不僅在制作過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生誤差，軸承和軸承二者彼此之間也會(huì)產(chǎn)生同軸度誤差。正是這些因素的交錯(cuò)縱橫，才極易導(dǎo)致主軸誤差的產(chǎn)生。（3）傳動(dòng)鏈誤差。傳動(dòng)元件在制作時(shí)，很容易發(fā)生安裝、幾何、運(yùn)轉(zhuǎn)和運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的偏差，如果傳動(dòng)鏈末端的元件在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，發(fā)生了偏差現(xiàn)象，這就表明引發(fā)了傳動(dòng)鏈誤差。

2.3 刀具誤差的原始誤差

刀具在長(zhǎng)時(shí)間的使用加工過(guò)程中必然會(huì)產(chǎn)生不同程度上的削損，一旦刀具產(chǎn)生損耗，就會(huì)降低工件制作的精準(zhǔn)度，從而導(dǎo)致了誤差的產(chǎn)生。

2.4 定位、調(diào)整與安裝誤差

定位元件是用來(lái)確定工件在安裝時(shí)所處的位置的元件，在制作定位元件的過(guò)程中，必然會(huì)產(chǎn)生一定的誤差，從而導(dǎo)致工件在安裝過(guò)程中必然會(huì)產(chǎn)生誤差。除此之外，工件的調(diào)整與安裝過(guò)程通常都是通過(guò)人工來(lái)進(jìn)行的，如果人工技術(shù)達(dá)不到，其精準(zhǔn)度就會(huì)下降，因此就會(huì)存在調(diào)整與安裝誤差[3]。

3 提高機(jī)械加工精度的有效措施

3.1 減小原始誤差

在機(jī)械加工中可以利用機(jī)械加工中的過(guò)程性控制來(lái)減小原始誤差而提高加工精度，并在這一進(jìn)程中通過(guò)對(duì)各種造成原始誤差的成因分析，并對(duì)成因進(jìn)行對(duì)應(yīng)的處理。對(duì)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(cè)量的誤差；（3）對(duì)受力或受熱受刀具的磨損和內(nèi)應(yīng)力引起的變形進(jìn)行過(guò)程控制；（4）對(duì)應(yīng)用成形表面加工刀具時(shí)，應(yīng)盡量較少成形刀具的形狀誤差和安裝誤差。

3.2 轉(zhuǎn)移原始誤差

將原始誤差進(jìn)行轉(zhuǎn)移，在實(shí)踐中是指對(duì)原始誤差的敏感方向進(jìn)行控制，即從原始誤差的敏感方向轉(zhuǎn)移到非敏感方向，如在機(jī)械加工過(guò)程中，可將原始誤差向自由加工尺寸方向進(jìn)行轉(zhuǎn)移，這一加工策略將在對(duì)原始誤差轉(zhuǎn)移的基礎(chǔ)上，提高加工件的質(zhì)量。

3.3 實(shí)施誤差補(bǔ)償

在機(jī)械加工過(guò)程中，也可采用對(duì)原始誤差的補(bǔ)償來(lái)提高加工精度。其在操作過(guò)程中就是人為地對(duì)加工件進(jìn)行新的誤差處理，從而使制造出了的新誤差可以有效地彌補(bǔ)加工工藝系統(tǒng)中的原始誤差，控制原始誤差的影響。

3.4 嚴(yán)格遵循生產(chǎn)原則

在機(jī)械加工的過(guò)程中，要依據(jù)工件類型進(jìn)行詳細(xì)的規(guī)劃，以一定的過(guò)程性原則完成加工。一般遵循“基準(zhǔn)先行”“先主后次”“先面后孔”的原則，并在這一過(guò)程盡可能地建立多表面的加工基準(zhǔn)，且減少定位的誤差。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，機(jī)械加工技術(shù)作為基礎(chǔ)工業(yè)發(fā)展的重要支點(diǎn)，其技能應(yīng)用水平直接決定了未來(lái)的工業(yè)成就。而機(jī)械加工誤差的問(wèn)題的解決和技術(shù)的升級(jí)是一個(gè)系統(tǒng)化問(wèn)題，需要多部門(mén)多渠道共同配合才能有效實(shí)現(xiàn)。減小機(jī)械誤差的過(guò)程中，應(yīng)結(jié)合設(shè)備、人才、技術(shù)管理等方面的策略，助機(jī)械加工技術(shù)應(yīng)用的上檔升級(jí)，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化的技術(shù)應(yīng)用下生產(chǎn)效能和企業(yè)效益的雙提升。