機械加工工藝技術與誤差控制研究

龍 勇

（西南化工研究設計院有限公司，四川 成都 610200）

加工工藝技術的先進水平是影響機械產品質量和精度的關鍵因素。自進入21 世紀以來，產品向精益化方向發展已成為必然，人們對機器制品的品質提出了更高的要求。但是，在生產過程中，因為工藝的原因以及其他一些原因，都會造成產品出現一定的誤差。一旦這些誤差超出可控范圍，那么就會對產品性能造成很大的影響。因此，必須持續強化對機械加工工藝技術中的誤差分析，并以此為參照，深入探討并找到提高工藝技術水準的有效方法，以更好地保障加工產品質量。

1 機械加工工藝概述

在進行機械加工時，工作人員要依據待加工產品數量、加工設備技術要求、工人素質能力、加工場地環境條件等，來對應該采取的工藝步驟加以確認，并將具體的加工內容和要求匯總成工藝文檔，也就是人們所說的“工藝規程”，這是一種非常重要的技術文檔，能夠保障組織生產有序、安全進行。因為每個工廠的具體生產條件和過程都不一樣，所以制定出來的規程有很強的針對性。機械加工工藝過程就是借助機械加工這一方法，對毛坯大小、表面質量等進行改造、調整，使其成為零件。比如，一個初級零件，從粗加工到細加工，再到組裝、檢查和包裝，這一系列工序組成了所謂的加工工藝過程。而上述工序所使用的技術，就被稱為機械加工工藝技術。

2 機械加工基本原則

機械加工是非常復雜的任務。在加工過程中，有很多的因素會對加工效果產生影響。其中任何一個步驟如果出現錯誤，就會對最后的加工質量結果造成很大的影響。所以，在進行機械加工時，必須嚴格按照如下原則操作。

2.1 基準先行

無論加工何種零件，第一步都應當是制作標準樣件，然后以此為后續的定位基準。當完成好樣件設計之后，要利用加工設備將其加工成成品，然后將其作為模具，為后續加工提供參照。

2.2 先確定好機械加工工藝

特別是在對非標定制產品進行加工時，必須要按照圖紙標準和要求來明確工藝，對加工過程要展開認真審核。若是對加工精度沒有嚴格的要求，即使是最簡單的零件，也難以達到預期加工目標。因此，對于加工出來的成品，必須有很高的精度要求，要嚴格把控最初的工藝選擇以及之后的半精、精加工。

2.3 先打孔后加工

如果被加工的產品帶有孔，那么首先要加工好孔，之后才能加工各截面。由于孔的加工過程比較復雜，如果孔的大小和位置沒有把握好，或者出現了加工錯誤，都會導致整個產品的報廢。但在后期，通過對切面的研磨、適當調整，可以很好地解決上述問題。

2.4 堅持差異化

不同種類的機械產品，用途會有很大的差別，在進行加工的時候，所采用的工藝、加工設備也會有很大的不同。要想確保加工效果，最大程度地減少加工質量問題的出現，就一定要嚴格遵從差異化原則。針對不同類型的產品，要根據與之相匹配的工藝類型要求進行加工。

3 機械加工工藝技術誤差分析

3.1 定位誤差

在借助機床加工零件時，通常要選取零件表面的一個幾何元素來作為零件的定位參考。而在實際工作中，人為操作不當、工件本身質量不合格等問題時有發生，極易引起工件基準的誤差，從而給后續的加工帶來不利的影響。一般情況下，機械加工過程中引起的定位誤差可劃分為兩種：一是定位參考誤差；二是基準不重合誤差。

3.1.1 定位參照誤差

當將數控機床用于機械加工時，其定位參考一般都是在計算機中建立的一個數字模型，再憑借預先編寫好的程序，來對數控機床加以控制，使其按一定的邏輯來進行復制加工。在實踐中，如果數字模型與被加工工件的定位基準無法達到完美匹配，那么在復制加工過程中就會出現間隙，造成一定誤差，成品將難以滿足實際使用需求。

3.1.2 基準不重合誤差

在工件加工過程中，除了以電腦數字模型為依據，也可以借助現有的實物零件來加工或復制工件[1]。在進行加工前，必須先將模板件與標準件精準對齊，以確保兩個工件的基準一致。但是，在實際加工中，由于機床的振動，會使得二者的基準存在一定的偏差，若不加以修正，則會造成后續工件的變形。

3.2 機床制造誤差

在機械加工過程中，只要機床運轉，就會不可避免地出現摩擦現象，從而導致導軌誤差、主軸回轉誤差以及傳動鏈誤差。

3.2.1 導軌誤差

機床的導軌除了起到固定工件的作用外，還可以為待加工工件基準位置的確認提供有效依據。然而，部分加工中心的機床，由于年代久遠、使用較為頻繁，導致導軌表面出現了大量的劃痕磨損，這會對表面的平整度和均勻性造成不利影響，在此條件下，如果要通過導軌來進行各個部件的定位，就會出現很大的誤差。

3.2.2 主軸回轉誤差

主軸回轉誤差是出現較為頻繁的誤差之一。在主軸運行過程中，運轉速度和運行量經常不穩定，這會使軸承磨損和老化問題日趨嚴重。除此之外，在運行過程中，還存在同軸轉速不一致等問題，極易使機械設備產生磨損，從而造成預定運行數據與實際運轉數據不匹配[2]。在機械加工過程中，主軸起著重要的作用，而回轉誤差是影響工件加工可靠性的一個重要因素。

3.2.3 傳動鏈誤差

機床傳動鏈條由機床的兩個端部的驅動滾筒導向。在相對移動過程中，由于兩個轉筒之間的水平高度不一致，造成了傳動誤差。一般而言，這樣的誤差與機床工件加工的精度和可靠性并沒有太大關聯。但是，受限于機床自身安裝及結構特性，傳動鏈在移動時，也會帶動其他部件一起移動，在一定程度上會影響工件加工的精度。

3.3 加工刀具存在的誤差

在機械加工工藝中，加工刀具是最基本的工具，所以，對該工具的正確使用非常重要。在實際運用中，要保證刀具的參數、規格滿足相關標準，與加工需求相匹配，從而切實保障加工的可靠性。然而，由于加工刀具種類極多，所具有的實用功能也存在一定的差異。因此，對于不同種類的刀具，其誤差控制的方法也有很大的差別，這就需要工藝員有更熟練的操控技術，并對每一種刀具的使用性能都有清晰的了解。唯有如此，才能更好地進行機械加工。相反，如果不能對各種材質刀具充分了解，就會導致加工誤差發生率大大提升。

3.4 工藝系統的變形誤差

與夾具等加工器具相比，工藝系統所包含的工件強度并不高。因此，工藝系統變形誤差問題的出現，很大程度上是由機械加工產品本身性能不佳引起的。換言之，若機械加工產品自身易變形，缺乏抗沖擊性，則會極大地影響工藝系統，進而產生工藝系統變形誤差。以內圓磨床加工為例，在進行磨床內孔切割時，如果選用橫向切割法，內圓磨頭的主軸會受外力影響而發生變形，此時切割出來的孔難免會產生一些誤差，產品質量會受到影響；又比如，車削細長軸時，如果被加工部件本身的強度不足，抗沖擊性差，再向其施加較大的切削力，就很容易發生變形，造成變形誤差。

4 機械加工工藝技術誤差控制的有效方法

4.1 嚴格落實機械加工管控

想要有效減少加工工藝技術誤差，就應將加工誤差的控制貫穿于每一個環節，其中，加強對設備購置、改造和運行的控制是一個重要方面。具體而言，首先，在購置設備時，要經過多輪的比較，選出較為實惠且有良好性能的設備，將其本身的幾何誤差減至最小[3]。此外，在正式使用裝備前，要對其進行全面、細致的檢查，對其原有誤差有充分的了解，防止有較大誤差的裝備被應用于加工作業。其次，對于裝備的改進，要立足于現實需要，并做好對平時操作中產生的錯誤的匯總，這樣才能為以后的裝備維修工作做好鋪墊。最后，在設備運行過程中，還應有效落實指令控制，以保證機械加工期間出現的錯誤能得到及時的解決。

4.2 及時采取補救對策補救誤差

就實踐而言，某些機械加工工藝誤差是難以避免的。針對此類誤差，不能放任不管，而是應借助人工操作，最大限度地填補誤差，從而將誤差帶來的影響降到最低。詳細地說，在實際加工作業中，相關人員一定要立足于工藝應用實況，全面考慮相關問題，制定切實可行的補救對策，對固有的原始誤差進行補償或抵消，這樣才能更好地控制誤差影響，從而保障加工的可靠性。

4.3 合理挑選適用刀具以及切割工藝

市場上有著各式各樣的刀具，對于不同的刀具，所匹配的機械加工也有很大的差異。比如平面類和曲面類這兩種部件，所適用的刀具就有很大的差異。所以，在選擇刀具時，要根據相應的對象來確定[4]。此外，在出刀方式上，必須按照“從小到大”的應用原則，以全面提高機床加工的可靠性。總之，為使刀具效用得到充分發揮，必須對工具進行全面、細致的分析。除了要對刀具進行恰當選擇以外，還要對切割工藝的選擇給予足夠的重視。在數控機床實操中，通常會使用到許多類型的刀具，一旦切割方式選取不當，就會對工件表面造成破壞，進而影響加工的有效性。這就要求在切削過程中，設計出一種不會影響到工件性能的切入和切出方式。

4.4 有效控制加工溫度

在進行機械加工時，因機器運行會放出大量熱量，使被加工件發生變形，由此會造成加工變形誤差。為了解決這個情況，需要采取一些合理的控制手段來控制加工溫度，有效減少設備散熱。詳細來說，可以采用如下措施：一是通過冷卻劑來給部件降溫，減小由于高溫引起的部件變形，這樣就能很好地控制加工過程中的誤差；二是結合實際需求，裝設散熱裝置，以減少部件熱量的產生，防止熱源與機械設備的直接接觸；三是通過潤滑油來減小加工過程中所引起的摩擦，來達到降低機床散熱、提高加工精度的目的。

4.5 合理采用誤差分組方法

機械加工工作比較復雜，有很多因素會影響到其精度，尤其是會極大地影響各種零部件，所以必須要對相關因素進行有效的控制，將零件的誤差排除掉，然后再進行后續的加工工作。如果這個過程中的誤差沒有得到很好的控制，那么在后續工作中就會出現更為嚴重的誤差。在控制加工誤差時，要從總體上對相關因素進行全面的考慮，保證在所有環節都能對加工誤差進行精確的控制，以使加工過程符合精度需求。所以，必須采取一種恰當、可行的方法，來對誤差展開有效分析，從而達到精準管控目的。詳細來說，可以使用誤差分組法，也就是對發生率較大的誤差展開分組分析，并實行分組管控，從而防止過大誤差的產生[5]。就各種誤差控制措施而言，該方法所投入的成本減小，并且能夠取得較高的成果，因而其滿足技術的經濟需求以及效果需求。

4.6 針對工藝技術展開標準化建設

在機械加工過程中，對于各種產品的工藝技術都有嚴格的規范。若是在產品加工過程中不能按照相關規范來操作，那么就很難保證產品的質量。要想有效解決機械加工中存在的工藝誤差，使產品的品質得到切實的提高，就需要加工企業著眼于實況，全面考慮自身加工的工藝產品類型，有針對性地打造工藝技術體系，對加工技術細則、使用設備規格等加以明確，從而使加工作業更加標準化。在平時工作中，要強化監督審核力度，全方位管控加工流程和技術應用。若是發現有不合規、不恰當的操作或是其他問題，要及時加以制止或處理，以最大程度地減少誤差，從而有效促進加工精度和產品質量提升。

總而言之，在現代社會飛速發展的今天，人們越來越多地關注加工產品的質量和精度。在機械加工過程中，若是產生了誤差，就會對產品品質、使用效果等產生重要影響，對企業發展也會產生負面影響。誤差的產生原因很多，要想完全消除很難。因此，必須采用合理、可行的方法來降低誤差。相關工作人員必須對誤差給予更多的關注，科學地運用機械加工工藝技術，為確保產品質量奠定堅實基礎。