機(jī)械加工工藝系統(tǒng)的誤差控制策略

彭東彪

[摘? ? 要 ]在實(shí)際實(shí)施機(jī)械加工工藝技術(shù)的過(guò)程中，對(duì)加工誤差的控制非常關(guān)鍵，需要明確機(jī)械加工工藝技術(shù)實(shí)施原則，做好誤差改善技術(shù)的實(shí)施，采取有效的機(jī)械加工誤差改善策略來(lái)降低誤差值，促使機(jī)械加工工藝技術(shù)的作用得到充分發(fā)揮，提高加工產(chǎn)品質(zhì)量，降低零件加工成本，推動(dòng)機(jī)械加工企業(yè)實(shí)現(xiàn)更好發(fā)展。

[關(guān)鍵詞]機(jī)械加工工藝;誤差;原因;控制

[中圖分類(lèi)號(hào)]TH16 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2021）04–00–03

Error Control Strategy of Machining Process System

Peng Dong-biao

[Abstract]In the process of practical implementation of machining technology， the control of machining error is very important. Therefore， it is necessary to clarify the implementation principles of machining technology and implement error improvement technology. Adopt effective machining error improvement strategy to reduce error value， promote machining technology to play a full role， improve product quality， reduce parts processing costs， and promote machining enterprises to achieve better development.

[Keywords]machining process; error; cause; control

在我國(guó)機(jī)械工程的長(zhǎng)期發(fā)展中，機(jī)械加工占有重要的地位，對(duì)于機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量有深刻的意義，相關(guān)技術(shù)人員在日常工作研究中都將其作為重要的內(nèi)容。隨著社會(huì)的發(fā)展，機(jī)械加工的需求不斷提升，在許多不同的行業(yè)中都發(fā)揮著一定的作用。不論是材料、汽車(chē)等基本工程，還是在軍事制造、航空航天等重要工程領(lǐng)域，只要在其中使用到機(jī)械設(shè)備，那么就一定會(huì)有機(jī)械加工的相關(guān)環(huán)節(jié)。在機(jī)械加工中，由于人員操作、設(shè)備精度等原因，通常會(huì)存在不同程度的加工誤差，尤其在現(xiàn)階段的市場(chǎng)環(huán)境中，人們對(duì)于加工產(chǎn)品的質(zhì)量有越來(lái)越高的要求，所以機(jī)械加工工藝系統(tǒng)的誤差研究引起了人們更多的重視。在這種情況下，相關(guān)技術(shù)人員必須要認(rèn)識(shí)到誤差給機(jī)械加工帶來(lái)的影響，對(duì)其中的各類(lèi)原因有更深入的了解，同時(shí)選取科學(xué)合理的方法針對(duì)性地降低誤差，以促進(jìn)機(jī)械加工精度的提升，進(jìn)而提高產(chǎn)品質(zhì)量。

1 機(jī)械加工工藝

1.1 機(jī)械加工概述

在機(jī)械加工的過(guò)程中，其施工工藝涵蓋了許多不同的環(huán)節(jié)，并不是一條簡(jiǎn)單的程序，需要在各個(gè)環(huán)節(jié)中采用對(duì)應(yīng)的加工工藝，同時(shí)還要按照加工的具體需要來(lái)進(jìn)行流轉(zhuǎn)、加工。通過(guò)科學(xué)合理地安排加工技術(shù)，才能夠保質(zhì)保量地完成產(chǎn)品加工。在制作工藝流程文件的過(guò)程中，需要確定基本的參考依據(jù)，通常以產(chǎn)品的主要特征為標(biāo)準(zhǔn)，如形狀、數(shù)量等，再根據(jù)現(xiàn)階段的技術(shù)人員數(shù)量、水平以及生產(chǎn)設(shè)備的種類(lèi)，這樣才能夠?qū)⒐に嚵鞒涛募谱魍瓿伞Ｗ鳛闄C(jī)械加工過(guò)程中的基本的技術(shù)性文件，工藝流程文件可以為機(jī)械加工提供有效的技術(shù)指導(dǎo)，加工人員可以根據(jù)該文件科學(xué)合理地完成加工任務(wù)。在機(jī)械生產(chǎn)中，工藝流程有著一定的指向作用，然而在實(shí)際生產(chǎn)中，被加工零件的規(guī)格有不同的差異，同時(shí)工廠(chǎng)的基本特點(diǎn)和類(lèi)型也有一定的區(qū)別，所以機(jī)械加工的配置流程也會(huì)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。機(jī)械加工過(guò)程就是在機(jī)械加工工藝流程中，采取合適的加工方式，同時(shí)根據(jù)具體的要求對(duì)毛坯進(jìn)行改造，最終使其成為符合圖紙尺寸、形狀的完整零件。因此，可以說(shuō)工藝流程就是機(jī)械加工工藝的起點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上實(shí)施再加工，使原材料的形狀和大小改變?yōu)樾枰臋C(jī)械產(chǎn)品或者零部件。如在一個(gè)零部件的加工工藝流程中，首先要對(duì)其進(jìn)行粗加工，使其形成一個(gè)大致的形狀，然后對(duì)其實(shí)施精加工，并進(jìn)行裝備檢驗(yàn)，最終就會(huì)形成大小、形狀都符合要求的產(chǎn)品。

1.2 機(jī)械加工原則分析

在機(jī)械加工過(guò)程中，質(zhì)量是必要前提，除此之外，加工誤差也是必須要考慮的內(nèi)容，為了能夠有效降低加工誤差，應(yīng)當(dāng)了解并遵守以下幾個(gè)方面的原則：

（1）在零件加工的過(guò)程中，通常都會(huì)用到粗加工和精加工，這是零件加工的主要方式。在加工過(guò)程中，機(jī)床作用力是普遍存在的現(xiàn)象，會(huì)對(duì)零件產(chǎn)生一定的影響，如果不能得到有效處理，那么硬化問(wèn)題就會(huì)不斷在機(jī)械零件上發(fā)生，零件的加工精度也就會(huì)明顯下降。所以，在這個(gè)過(guò)程中，必須要對(duì)應(yīng)力加強(qiáng)控制，使加工力度維持在一個(gè)合理的區(qū)間內(nèi)，這樣才可以避免誤差的增大。

（2）要根據(jù)具體需求選擇合適的機(jī)械加工設(shè)備。不同的機(jī)械加工設(shè)備，其加工規(guī)模和方式都可能存在較大的差異性，結(jié)合加工設(shè)備的具體特征來(lái)進(jìn)行選擇，這樣才可以在維持加工質(zhì)量的前提下有效降低加工誤差。

（3）零件加工的準(zhǔn)備操作也是必不可少的內(nèi)容。在零件加工實(shí)施前，應(yīng)當(dāng)將零件進(jìn)行打磨，還要做好設(shè)備的準(zhǔn)備工作，如零件內(nèi)應(yīng)力熱處理等，以促進(jìn)零件加工誤差的減小。

2 機(jī)械加工誤差產(chǎn)生的原因

誤差是機(jī)械加工過(guò)程中無(wú)法避免的部分，不論加工工藝和設(shè)備如何提高和增強(qiáng)，誤差會(huì)一直存在。但是如果可以合理地應(yīng)用機(jī)械加工工藝技術(shù)，操作過(guò)程中嚴(yán)格按照要求進(jìn)行，那么誤差基本可以降低到可以接受的范圍內(nèi)。在每次機(jī)械加工工作中，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)充分了解其中的細(xì)節(jié)，總結(jié)相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)，增加對(duì)各類(lèi)誤差的認(rèn)識(shí)，明確其產(chǎn)生的原理，促進(jìn)其對(duì)于誤差發(fā)生的警覺(jué)性，在加工前采取合理的措施來(lái)控制誤差。同樣的，對(duì)于企業(yè)而言，也要在長(zhǎng)期的機(jī)械加工中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，了解誤差產(chǎn)生的原因，知道當(dāng)前誤差應(yīng)對(duì)體系的不足并對(duì)其進(jìn)行完善，保證機(jī)械加工產(chǎn)品質(zhì)量的提高。在機(jī)械加工期間，若加工設(shè)備、技術(shù)人員的操作不符合規(guī)范，或者沒(méi)有對(duì)外部環(huán)境因素進(jìn)行有效控制，那么加工誤差就難以進(jìn)行控制，不僅會(huì)對(duì)加工零件的質(zhì)量產(chǎn)生影響，甚至還會(huì)引發(fā)各類(lèi)安全事故。所以，了解機(jī)械加工誤差產(chǎn)生的原因，對(duì)于產(chǎn)品質(zhì)量以及人員生命財(cái)產(chǎn)安全有重要的意義。

2.1 定位誤差

在機(jī)械加工過(guò)程中，零部件的定位是十分重要的部分，一方面可以促進(jìn)加工過(guò)程穩(wěn)定性的提升，另一方面還可以精確測(cè)量各類(lèi)零部件的尺寸。但是在實(shí)際操作過(guò)程中，定位不當(dāng)同樣會(huì)引起一定的誤差，這種誤差一般體現(xiàn)在兩個(gè)方面：①定位副加工過(guò)程中，缺乏精確的定位而引起的誤差;②由于基準(zhǔn)沒(méi)有完全重合而引起的誤差。因此，如果要進(jìn)行零部件的定位，首先就要及時(shí)檢查定位基準(zhǔn)，保證基準(zhǔn)定位符合加工標(biāo)準(zhǔn)，以降低定位誤差。在零部件定位過(guò)程中，不僅會(huì)用到工件定位，還會(huì)使用到夾具定位構(gòu)件，這兩個(gè)工具的使用必須要嚴(yán)格按照要求，如果有一個(gè)工具的使用出現(xiàn)問(wèn)題，那么定位精確度也會(huì)受到明顯的影響，進(jìn)而誤差的產(chǎn)生也就在所難免。譬如，沒(méi)有掌握好工件定位面和夾具定位構(gòu)件之間的距離，以致其間的間隙較大，那么零部件的固定就會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，很容易發(fā)生變動(dòng)，定位精確性也就會(huì)明顯降低。這種誤差普遍存在于機(jī)械加工中，所以在機(jī)械加工過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)對(duì)這類(lèi)誤差給予足夠的重視，牢牢把控這類(lèi)誤差，保證定位精度符合加工規(guī)范，這樣才可以促進(jìn)加工準(zhǔn)確性的提升。

2.2 機(jī)床制造誤差

在機(jī)械零部件加工中，車(chē)床是重要的部分，幾乎所有的加工都由車(chē)床完成。一般而言，車(chē)床的精確度相較于其他設(shè)備更高，同時(shí)也可以得到保障，但是機(jī)床加工仍然存在一定的誤差。在機(jī)械加工的各個(gè)部分中，機(jī)床誤差更為明顯，或者說(shuō)普遍性較高。究其原因，機(jī)床內(nèi)部涵蓋了較多的部件，如車(chē)刀、傳統(tǒng)裝置等，其結(jié)構(gòu)也十分復(fù)雜，若一個(gè)部件發(fā)生問(wèn)題，或者部件間的銜接出現(xiàn)偏差，那么機(jī)械加工精度也就隨之下降。譬如，在機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，若傳統(tǒng)鏈出現(xiàn)松動(dòng)，則很容易影響設(shè)備的傳統(tǒng)效果，加工精度也就很難得到保證。若車(chē)刀角度過(guò)大或者過(guò)小，那么最終得到的零部件的尺寸和形狀也會(huì)無(wú)法達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)。總而言之，由于機(jī)床的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，很容易產(chǎn)生誤差，并且這類(lèi)誤差多種多樣，若缺乏有效的機(jī)床誤差控制，加工精度則會(huì)明顯下降。在長(zhǎng)期的機(jī)床加工中，若任由這類(lèi)誤差的發(fā)生和擴(kuò)大，那么不僅會(huì)對(duì)零部件的質(zhì)量造成明顯影響，還可能會(huì)發(fā)生不必要的危險(xiǎn)，產(chǎn)生事故。

2.3 測(cè)量工具的幾何誤差

在零件加工中，必須要嚴(yán)格把控其尺寸大小，尤其是對(duì)于一部分精密零部件而言，尺寸把控更為重要，甚至是一些微小的誤差都可能造成零件合格率下降。在機(jī)械加工中，一般會(huì)利用一些測(cè)量工具來(lái)確定零件尺寸誤差的大小，進(jìn)而根據(jù)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行調(diào)整。所以，誤差不僅僅體現(xiàn)在機(jī)械加工本身過(guò)程中，同時(shí)還可能存在于測(cè)量工具上，如果測(cè)量工具精度較低，最終得到的測(cè)量結(jié)果也會(huì)存在一定的誤差，這會(huì)使技術(shù)人員對(duì)零件尺寸產(chǎn)生誤判，在加工調(diào)整后零件尺寸誤差可能會(huì)變得更大。這類(lèi)誤差較大的零件在使用后很容易引起嚴(yán)重的后果。引起測(cè)量工具誤差的因素多種多樣，其中測(cè)量工具的質(zhì)量、材料是最普遍的因素。若某些測(cè)量工具使用次數(shù)和時(shí)間都較多，沒(méi)有得到良好的保養(yǎng)，那么在長(zhǎng)期的磨損后其測(cè)量精度也會(huì)下降。此外，在固定加工模板中使用的夾具使用次數(shù)和時(shí)間較長(zhǎng)，也會(huì)出現(xiàn)一定損耗，進(jìn)而固定加工模板就會(huì)出現(xiàn)偏移的問(wèn)題，引起較大的誤差。如果沒(méi)有合理對(duì)夾具位置進(jìn)行設(shè)置，那么刀具在加工時(shí)也會(huì)出現(xiàn)高額損耗，輕則影響加工效率，重則出現(xiàn)崩壞現(xiàn)象，引發(fā)十分嚴(yán)重的后果。

3 機(jī)械加工工藝誤差的控制方法

3.1 降低直接誤差

直接誤差是十分常見(jiàn)的誤差，對(duì)于零件加工中加工精度的影響是顯而易見(jiàn)的。所以，對(duì)直接誤差的控制是必要的措施，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)該深刻認(rèn)識(shí)到這個(gè)問(wèn)題。一般情況下，如果要進(jìn)行零部件的加工，那么必然會(huì)存在一定的外部應(yīng)力，進(jìn)而會(huì)引起軸車(chē)的形變，這類(lèi)形變一般不大，甚至很難發(fā)現(xiàn)，但是零件加工的精度要求較高，如果對(duì)零件產(chǎn)生影響，那么形成的誤差就可能遠(yuǎn)超合理范圍。因此，在機(jī)械加工中，科學(xué)合理地處理軸車(chē)是技術(shù)人員的必要工作。譬如，在加工過(guò)程中可以將對(duì)切方向設(shè)置為走刀的反方向，那么在彈簧的持續(xù)作用中，外部應(yīng)力引起的形變就會(huì)明顯降低，直接誤差也會(huì)降低至合理范圍內(nèi)，最終有助于提升零件加工精度。此外，一部分零件一般厚度較小，所以在加工前最好確認(rèn)零部件的狀態(tài)相對(duì)自由，促進(jìn)零件在加工時(shí)最大程度的貼合機(jī)床加工面，同時(shí)還可以使用一些工具來(lái)處理工件的表面，如吸盤(pán)等，進(jìn)而，零部件的剛度就會(huì)得到有效提升，并且摩擦力也會(huì)明顯降低，局部溫度可以維持在合理范圍內(nèi)，加工精度也就能夠得到有效保障。

3.2 有效控制加工溫度

由于機(jī)械設(shè)備自身的發(fā)熱、加工摩擦等原因，在機(jī)械加工中總是會(huì)伴隨有較高的溫度，若沒(méi)有對(duì)高溫進(jìn)行控制，那么零部件在加工過(guò)程中就會(huì)出現(xiàn)膨脹，加工尺寸則會(huì)出現(xiàn)變化，所以有效控制加工溫度是十分必要的工作內(nèi)容。冷卻液是常用的冷卻方式，其比熱容較高，在提升相同溫度的情況下可以吸收大量的熱量，因此零部件的溫度也會(huì)迅速降低，誤差的控制也得到有效保障。但是，因加工環(huán)境、零件的不同，冷卻液的選擇也有所區(qū)別，若沒(méi)有選擇合適的冷卻液，那么誤差控制效果也難以達(dá)到預(yù)期要求。所以，為了能夠有效控制溫度，必須深入了解不同零部件的加工需求以及不同材料的物理特點(diǎn)，進(jìn)而針對(duì)性地選擇冷卻液。此外，在高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)中，刀具的溫度也會(huì)有不同程度的提升，在這個(gè)過(guò)程中其性能則會(huì)下降。所以，根據(jù)刀具的工作環(huán)境來(lái)選擇合適的冷卻液也是必不可少的工作，對(duì)于刀具的性能有重要的意義。

3.3 合理補(bǔ)充機(jī)械加工誤差

誤差是機(jī)械加工中無(wú)法避免的問(wèn)題，除了降低直接誤差、控制加工溫度外，還可以采用誤差補(bǔ)償?shù)姆椒āＭㄟ^(guò)誤差補(bǔ)償?shù)姆绞剑瑱C(jī)械加工中產(chǎn)生的誤差可以得到有效修正，進(jìn)而可以將誤差降低至可以接受的范圍內(nèi)。一般情況下，若要對(duì)加工誤差進(jìn)行補(bǔ)償，可以選擇增加材料的方式來(lái)促進(jìn)誤差的降低。若機(jī)床誤差較大，那么技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際加工狀態(tài)來(lái)減小機(jī)床絲桿之間的距離，以滿(mǎn)足誤差降低的需求。誤差補(bǔ)償在機(jī)械加工中得到了廣泛的應(yīng)用，同時(shí)也有明顯的效果，但是在加工過(guò)程中也不能盲目使用，應(yīng)當(dāng)確認(rèn)當(dāng)前零部件加工的特點(diǎn)來(lái)針對(duì)性地選擇誤差補(bǔ)償方法。增加進(jìn)料只是其中的一個(gè)方式，技術(shù)人員也要積極了解并掌握其他的一些方式，有助于在應(yīng)對(duì)不同誤差時(shí)能夠有更多的誤差補(bǔ)償選擇，這樣誤差的降低也會(huì)更加簡(jiǎn)單高效。

4 機(jī)械加工誤差的改善策略

4.1 做好充分的加工準(zhǔn)備

零件加工是一項(xiàng)復(fù)雜的工作，必須要做好充足的準(zhǔn)備才可以保障加工質(zhì)量。①要積極完成加工技術(shù)交底工作。一部分操作人員在加工工作開(kāi)展前，并不是十分熟悉，所以要通過(guò)加工技術(shù)交底工作來(lái)促進(jìn)其對(duì)于零件加工要求的了解，充分掌握加工要點(diǎn)，為加工技術(shù)做好充分的準(zhǔn)備，同時(shí)還可以保證其知道零件允許誤差的最大限度，進(jìn)而在機(jī)械加工中的誤差控制游刃有余。

②零件的變形控制。技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)充分了解當(dāng)前加工零件的材料，合理把控零件強(qiáng)度，在此基礎(chǔ)上，確定加工過(guò)程中要使用的夾具，確保零件的固定穩(wěn)當(dāng)，這樣一來(lái)，零件在加工過(guò)程中所受到的力就會(huì)相對(duì)均勻，而不會(huì)出現(xiàn)位移。③應(yīng)當(dāng)保證加工溫度的控制。一般情況下，溫度控制可以選擇冷卻液，若要減小摩擦，還可以選擇潤(rùn)滑劑或者使用一些設(shè)備來(lái)促進(jìn)機(jī)床的散熱，以滿(mǎn)足機(jī)床溫度的降低需求。

4.2 加強(qiáng)專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)

作為機(jī)械加工的主體，相關(guān)工作人員對(duì)機(jī)械加工質(zhì)量和誤差有重要的影響。所以，為了能夠減小機(jī)械加工誤差，從根本上解決這類(lèi)問(wèn)題，最有效的方式還是加強(qiáng)對(duì)技術(shù)人員的專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)，提升其職業(yè)能力和素養(yǎng)，保證其可以有足夠的能力來(lái)完成機(jī)械加工工作，減小其中的誤差。員工的培訓(xùn)也是一項(xiàng)復(fù)雜的內(nèi)容，一方面要加強(qiáng)促進(jìn)思想教育，使員工從根本上認(rèn)識(shí)到加工誤差對(duì)于零件質(zhì)量的影響，這樣可以在一定程度上提升工作中的警覺(jué)性，規(guī)范自身工作時(shí)的行為。另一方面，要通過(guò)理論+實(shí)踐的培訓(xùn)方式，讓員工既掌握機(jī)械加工知識(shí)，也能提升實(shí)際操作水平。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著社會(huì)的發(fā)展，對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的依賴(lài)越來(lái)越大，同時(shí)對(duì)其質(zhì)量的要求也不斷提升，所以做好機(jī)械加工工藝中的誤差控制是十分必要的工作內(nèi)容。機(jī)械加工誤差產(chǎn)生的原因多種多樣，一般可以通過(guò)降低直接誤差、控制加工溫度以及誤差補(bǔ)償?shù)姆绞絹?lái)降低誤差，促進(jìn)機(jī)械加工精度的提升。

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