機械加工中誤差產生的原因及策略分析

匡瑛亞

（江蘇省江陰中等專業學校，江蘇 無錫214400）

0 引言

隨著“中國制造2025”戰略的提出，我國從一個制造大國發展成為一個制造強國。機械加工業是我國經濟發展的基礎，而產品加工品質和精度是衡量企業綜合強度的重要指標。產品在加工過程中，會出現一些誤差，誤差是指工程實際值與理論值存在差異。由于實際加工能力的限制，制造過程缺陷在所難免。只有通過提高生產技術和工藝水平，來減少誤差，并使產品能夠最好地滿足設計要求[1]。

1 機械加工中誤差產生的類型及分析

1.1 機床誤差

產品的金屬零件采用切割、焊接、擠壓和鍛造等多種方式進行加工。常規的半成品和機械成品都是在車床上加工的。因此，機床加工是機械誤差的主要原因。機床的精度直接影響機器零件的尺寸精度。機床的精度主要包括主軸回轉精度、導軌精度、傳動鏈精度等。其中，主軸精度引起的誤差主要是由于工件和對刀標準的不同造成的；導軌精度誤差主要與機器不同部位位置的相對位置引起的偏差以及導軌長期使用導致的磨損程度不同有關，導軌精度下降對機床非常不利。傳動鏈由齒輪、蝸桿、螺桿、螺母等多個傳輸部件構成，各傳輸部的加工精度和組裝誤差影響傳動輸鏈整體，故而也會產生一定的誤差[2]。

1.2 工具誤差

在機械加工的過程中，會用到各種工具，如刀具、切刀、與銑床相關的刀具以及鉆頭等工具，在使用這些加工工具過程中也會產生誤差。在加工工序中，不同的切削工具與被加工材料的接觸部分具有不同的磨損量，加工誤差不同。同時，由于切削工具的切斷而對切削工具產生力量，產生切削工具本身的變形和磨損，致使加工工具本身產生了誤差，從而導致工件產生誤差。例如，使用固定尺寸的工具加工時，工具的制造誤差會對加工部件的精度產生不良影響[3]。

1.3 調整誤差

機械零件的加工在完成每個工序后，都需要進行相應調整。例如，即使原始精度可能滿足相應標準，但調整后也會產生一定的誤差，調整校驗存在偏差會使機械加工產生相應誤差[4]。

1.4 定位誤差

定位誤差主要可分為兩類：基準不重合和定位不正確。在機械工業中，基準的概念常用于定義機械零件之間的點、線、面之間的關系。例如，通常情況下輪盤類零件是選擇軸孔的軸線作為徑向尺寸基準，而把重要端面和加工精度最高的面和與其他零件的接觸面等則是看著長度方向的基準。如果在制造過程中定位有差異，則可能是機器零件的加工出現了誤差。

1.5 熱變形誤差

物體具有熱脹冷縮的物理性狀，在加工機床零件的過程中，機床、刀具、零件和細部發生摩擦和發熱，特別是工件和刀具之間，由于工件和刀具會產生非常大的熱量，導致工件變形。由于工藝受熱變形而導致的數據偏差稱為熱變形誤差。

1.6 力變形誤差

受力變形引起的誤差主要包括三個因素：工件的硬度、刀具的硬度和機床的硬度。如果在加工過程中零件的硬度低于機器、工具或設備的硬度，則由于硬度不足而導致變形，從而產生加工誤差；使用外圓車床時，由于硬度引起的輕微變形可以忽略不計，但在小直徑的情況下，硬刀具往往會造成誤差，導致內孔的加工尺寸不準；總之機器由許多復雜的部件組成，剛度力變形對機械零件加工誤差不容小覷[5]。

2 改進機械加工產生誤差的應對策略

雖然在機械加工中誤差是客觀存在的，但完全可以通過一定方法措施，以達到減小或避免機械零件誤差的目的。現總結為以下幾方面的措施。

2.1 科學設計

為減小工件誤差，機械加工材料準備很關鍵，產品設計也應科學，產品不僅要考慮其功能，其結構也應體現科學而簡單。例如，無論是材料還是工件，其各部件的厚度應該趨于均勻，因為內部應力的產生會對制造精度產生影響，為了減少工作時的內部應力的產生，產品工件結構必須對稱和均勻。這也是減少誤差的首要措施。

2.2 減少原始誤差

在生產實踐中，采用各種措施，努力減少初始誤差是常用的減少誤差的主要手段。詳細細化加工機械零件的各個過程，找出誤差原因，改進消除方法，其目標就是盡量減少誤差存在。比如，在進行細長軸的車削加工操作時，通過生產實踐事先已知道軸向切削力容易引起彎曲變形，影響加工。可以使用改變方法而采用大走刀反向車削方法，這樣就可以很好地克服軸向切削力引起的彎曲變形現象。

2.3 轉移原始誤差

在樣品機械加工過程中,通過轉移原始誤差的方法也是生產實踐過程中常用的一種減小誤差的方法。生產，可以通過此法有效化解機床誤差、力變形誤差及熱變形誤差等因素引起的產品誤差。該法主要是通過優化機械加工工藝或者增強加工工具等方法來達到相應目標要求

2.4 補償原始誤差

眾所周知，原始誤差包括機器故障、固定誤差等，有些誤差是無法徹底消除的，但是可以通過一定的方法，人為地制造出一些新的誤差，以達到抵消原有誤差的效果。在運用補償原始誤差法時，要注意人為設置的誤差值要與原始誤差值大小相等且方向相反，可以一個設置成正值，則另一個設置為負值。例如，飛機部件加工制造中，由于對零部件精度要求高，可以采用智能機床以防止熱變形、提高加工精度，并進行自動補償。

2.5 分解原始誤差

在產品機械加工的整個過程中，零件中的問題或持續性的誤差會在后續過程中不斷放大誤差。原始誤差的分解和驗證可以有效地減輕接下來的誤差大小。一般的程序是將原始誤差平均劃分（假設它們被分成m組），使每組的誤差區域整體減少1/m。并優化和調整每個流程，減少原始誤誤差產生的影響[6]。

3 結語

本文從機床誤差、工具誤差、調整誤差、定位誤差、熱變形誤差以及力變形誤差等方面對機械加工中誤差產生的類型進行了分析，從科學設計、減少原始誤差、轉移原始誤差、補償原始誤差以及分解原始誤差等方面提出了改進機械加工產生誤差的應對策略。綜上所述，在機械加工中由于諸多方面的因素，產品在加工過程中會產生一些誤差，但這些誤差的存在不僅影響產品的準確性和產品的安全使用，還影響了企業的經濟效益，因此必須高度重視。文章對當前機械加工誤差產生的類型和原因進行了分析，進而提了一些旨在減少和避免誤差產生的有效策略。隨著我國機械智能產業的快速發展的智能CNC中心的出現，必將為機械和制造業帶來新的革命。因此，需要緊跟時代發展潮流，積極探索機械加工業的改革發展之路。