針對機械加工質量控制問題的思考

【摘要】本文首先介紹了機械加工的精度，然后闡述了機械加工過程中影響精度的因素，最后提出一些建議來減少加工過程中的精度缺乏問題，提高機械加工工藝。

【關鍵詞】機械加工精度； 幾何誤差； 定位誤差； 工藝

前言

機械加工精度指的是，經過機械加工后的零件與其最初設計的相似度，包括了很多的參數，例如尺寸、外形和位置等等，是否符合工藝規定的要求。這種加工后和原設計之間的差距我們稱之為誤差。誤差越小則說明，加工后的零件和原設計越相近，也就是精度越高，相反則精度越低。在精度參數中有三個最關鍵的內容：尺寸精度、形狀精度、位置精度。顧名思義，尺寸精度是指加工后的零件與理想零件尺寸的差距；形狀精度則是形狀的差距；位置精度是零件有關表面的實際位置與理想差距。再實際生產當中，我們不可能保證每一個零件都達到理想狀態，也不可能讓每一個零件都完全的一樣，這些零件都會受到各種因素的影響，進而產生細微的差別，這些差別通常都會有一個范圍，這個范圍就是我們允許的誤差范圍。為了滿足工藝需要，我們應該要克服各方面的因素，盡量的提高零件加工過后的精度。

一、機械加工產生誤差的原因分析

1、機床的幾何誤差。機械加工過程中對工件零件的加工成形都是依靠機床來實現，也就是說機床的精度就直接影響了工件的加工精度。主軸回轉誤差、導軌誤差和傳動鏈誤差是對機床制造過程中影響工件精度比較重要的幾個因素。機床的長期使用會在使用中造成磨損，這些磨損就會逐漸降低機床的精確度。（1）主軸回轉誤差，機床主軸是裝夾工件或刀具的基準，并將運動和動力傳給工件或刀具，主軸回轉誤差將直接影響被加工工件的精度。（2）導軌誤差，導軌是機床上確定各機床部件相對位置關系的基準，也是機床運動的基準。（3）傳動鏈誤差，傳動鏈誤差是指傳動鏈始末兩端傳動元件間相對運動的誤差。一般用傳動鏈末端元件的轉角誤差來衡量。

2、刀具的幾何誤差。機械加工中刀具也是造成誤差的一個因素，不同的刀具產生的誤差也不同，因此加工精度也不一樣。定尺寸刀具、成形刀具、展成刀具是影響加工精確度的主要因素。夾具的作用是為了讓工件能夠和刀具、機床之間處于一個正確的角度位置，所以也是造成機械加工過程中精度影響的一個重要方面。

3、定位誤差。一是基準不重合誤差。機械加工過程中是依照設計圖來進行一個確定工件表面尺寸和位置的確定，這些定位稱之為設計基準。工序圖中也有工序基準，是用來確定本工序被加工表面在經過加工后的尺寸和位置，稱為工序基準。在機床上進行加工時，如果選取的定位基準和設計基準之間有差異，不能重合，那么加工后的工件就會出現誤差。二是定位副制造不準確誤差。夾具上用來定位的元件在制造之初就存在著一定的誤差。工件定位面和夾具定位元件共同構成的定位副，正是因為定位副本身就不可能是百分百精確的，所以如果定位副的精度很低，對于加工后的工件精度會帶來很大的影響。

4、工藝系統受力變形產生的誤差。一是工件剛度。工藝系統中工件自身的剛度如果不符合要求，在經過機床、刀具和夾具的切割之后，就會產生形變，這些形變都是因為自身的剛度要求不夠所造成的，而這些形變就是影響精度的一個重要因素。二是刀具剛度。外圓車刀在加工表面法線方向上的剛度很大，其變形可以忽略不計。鏜直徑較小的內孔，刀桿剛度很差，刀桿受力變形對孔加工精度就有很大影響。三是機床部件剛度。因為機床的零件非常多，所有至今為止沒有一個很有效的來計算機床部件剛度的方式，當前主要都是采用實驗方法來進行機床部件剛度的測量。變形與載荷不成線性關系，加載曲線和卸載曲線不重合，卸載曲線滯后于加載曲線。兩曲線線間所包容的面積就是載加載和卸載循環中所損耗的能量，它消耗于摩擦力所做的功和接觸變形功；第一次卸載后，變形恢復不到第一次加載的起點，這說明有殘余變形存在，經多次加載卸載后，加載曲線起點才和卸載曲線終點重合，殘余變形才逐漸減小到零。

5、工藝系統受熱變形引起的誤差。機械加工過程中會因為各種因素導致熱量的產生，由于熱量傳導使得工藝系統受熱變形的情況屬于精度誤差的普遍現象，有超過半數的工件誤差都是因為這樣的原因所導致的。加工過程中機床、刀具、工件他們之間會因為各種因素產生熱量，并且進行傳導擴散，影響了精度。

6、調整誤差。機械加工過程中的誤差不可避免，所以為了進行工藝精度的提升，常常會有一些精度調整工作，這在每一個工序中都會或多或少的存在。但是因為調整本身的精度也不是百分之百的精確的，因此當機床、刀具、夾具以及工件毛坯的原始精度出現問題時，就會影響調整精度。而工藝系統中，工件、刀具在機床上的互相位置精度，是通過調整機床、刀具、夾具或工件等來保證的，這樣就會影響了加工的精度。

二、提高機械加工精度的措施分析

1、減少原始誤差。前面提到機床、刀具、夾具以及工件毛坯都是影響精度的因素，那么我們可以通過提升這些部件的精度來降低原始誤差，并且在加工過程中通過工藝控制，像是工藝受力、受熱等等過程，減少因為受力和受熱而產生的誤差，將原始誤差降到最低。這些因素往往都是導致精度降低的重要因素，因此需要在加工過程中密切的留意這些誤差，通過統計分析，去改善這一狀況，提高工件的精度。

2、誤差補償法。（1）誤差補償法：通過刻意的制造誤差，來對原有的誤差進行補正，做到此消彼長，讓原有的誤差降低或是消除，進而讓工件的精度得到提升。（2）誤差抵消法：利用原有的一種原始誤差去部分或全部地抵消原有原始誤差或另一種原始誤差。

3、分化或均化原始誤差。為了提升工件的精確度，我們可以通過分布加工，每一加工都對原始誤差進行分化，進而縮小原始誤差帶來的影響，一些精度要求高的工件，我們能夠通過這樣的方式來降低誤差。（1）分化原始誤差（分組）法：我們將誤差進行分化的原理是，如果一次成型那么其誤差就固定在了一個范圍，而將毛坯和工序進行分化，每一次工序都進行測量，這樣誤差的范圍也就被分成了原來的1/n，這樣就能盡可能的縮小誤差的范圍，保證了工件的精度。（2）均化原始誤差：通過對工件之間的比較和檢查，來尋找他們之間的差異，并且一點一點逐步加工，使得他們之間的差異越來越小，這種對其差異進行修正的過程就是均化原始誤差的過程。

4、轉移原始誤差。該方法的實質就是將原始誤差從誤差敏感方向轉移到誤差非敏感方向上去。轉移原始誤差至非敏感方向。各種原始誤差反映到零件加工誤差上的程度與其是否在誤差敏感方向上有直接關系。若在加工過程中設法使其轉移到加工誤差的非敏感方向，則可大大提高加工精度。轉移原始誤差至其他對加工精度無影響的方面。

三、結語

機械加工過程當中，我們不可能做到零誤差，因為誤差受到多方面的影響，不可能被消除，我們只能盡量縮減這個誤差范圍，起到提升工件精度的目的。針對加工過程中容易產生誤差的因素進行分析，我們可以尋找到降低誤差的方法，確保了工件的精度要求，面對不同的實際情況我們應該要靈活運用各種方法來降低誤差。本文以上提出了自己的觀點和建議。

參考文獻

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