機械加工工藝與誤差分析

摘要：機械加工過程中誤差不可避免，針對這種現象，實際生產中，力求最大限度地減少誤差。文章從機械加工工藝出發，探討了誤差形成的主要因素，針對性地給出了一些減少誤差的方法，為機械加工提供參考。

關鍵詞：機械加工；加工工藝；誤差分析

中圖分類號：TH161 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）28-0092-02

隨著我國經濟的發展，加之我國作為制造業大國，機械行業處在一個飛速的發展階段。隨之而來的是一系列問題，就機械加工而言，大的需求量與質量上的差強人意形成了矛盾。我們一方面希望盡快地完成多的產品，另一方面需要盡可能地保證產品的質量。這就要求我們對于機械加工工藝與誤差都做到了然于心，由此尋求解決問題的方法。

1 機械加工工藝

機械加工生產過程中，涉及幾個基本概念：機械加工工藝、工藝規程以及加工工藝流程。所謂機械加工工藝，是指在機械加工工藝流程的基礎上，通過一定的方法手段來直接改變原材料生產對象的幾何形狀、尺寸、性能以及相對位置使之變為成品或者半成品的過程。而工藝流程主要是指機械零件加工制造所經的具體的步驟順序，它主要受產品的數量、制造設備的具體條件以及工作人員的素質所制約。工藝規程，是工藝員根據所要加工產品的實際情況（包括加工設備、產量以及工人素質等等）來具體采用的工藝過程，并將這里面的具體的加工內容制訂成工藝文件，這些工藝文件就稱為工藝規程。

2 誤差形成原因

在討論誤差形成原因之前，我們需要了解誤差的概念。所謂誤差，當是實際值與真實理想值之間的偏差，在機械制造中，可以看作是設計的真實值與實際操作所得到工件的實際值之間的偏差。在加工前，工件都有一個理想的標準，而實際操作中，或多或少的一些原因將會導致實際的加工件與理想完美狀態的成品之間不是完美一致的，只是很大程度上的相似，誤差的大小實際上就是這個相似度的程度。

2.1 理論誤差

由于我們在機械加工時，采取的是近似的加工運動，或者是采用了近似的切削刀具。這加工運動和近似的刀具，本身就與理想狀態下的設計標準值存在著一定的誤差，由它們通過加工得到的工件，顯然，誤差不可避免的存在了。

2.2 安裝誤差

實際安裝過程中，也會產生安裝誤差，它主要由兩個方面組成：定位誤差和加緊誤差。所謂定位誤差，即是指基準不重合誤差與基準移位誤差的向量和。在實際的機械加工過程中，設計基準若是與定位基準不一致，就會導致基準不重合誤差；而在實際安裝過程中，有時候因為工具本身或者是操作的問題，會出現基準移位，也將引起誤差。我們將這兩種誤差的向量和定義為實際的安裝誤差。所謂夾緊誤差即是指加工過程中，由于夾具夾緊工件的力，作用到工件身上，使得工件受力發生形變，引起誤差。

2.3 調整誤差

機械加工過程中，出于保證尺寸精度的目的，一般會采用試切法或者調整法，而采用這些方法的同時，也伴隨著調整誤差。試切法的調整誤差主要是由于操作時的測量誤差、機床微量進給誤差以及工藝系統受力變形產生的誤差引起的。調整法的誤差形成原因可能性比較多，一般微進給量誤差或者實際操作中的“爬行”都會引起調整法的誤差；此外，調整機構的制造誤差或者對刀時的誤差等都可以造成調整法的誤差。

2.4 測量誤差

這類誤差主要是由于加工過程中采用測量儀器的精度問題引發的，另外測量人員的觀測也會引起誤差。

2.5 機床誤差

常規情況下的機械加工多數是通過機床來操作的，但是機床作為一件加工道具，它本身也是存在著誤差的，顯然，由本身存在誤差的機床作為加工刀具來加工機械產品，生成誤差也就無可厚非了。機床的誤差一般是構成它的幾個要素的誤差綜合影響的結果。

機床在工作時，主要是通過主軸的旋轉運動來實現的。這里就產生了一個問題：主軸轉動時，由于軸本身的制造因素以及裝配上的間隙，加之在持續運動過程中可能存在的振動現象，這些都將導致軸的回轉中心不是一條直線。這種呈現略微波動的現象使得工件在加工時不可避免要產生誤差。

2.6 夾具及刀具誤差

顧名思義，這種誤差分別是由于夾具和刀具各自的誤差引起。夾具誤差除開夾具本身的制造誤差，還受定位、對刀以及安裝裝配等的影響。刀具誤差的產生主要是刀具本身制造存在問題，另外經常性的切削也會使其產生磨損。

2.7 工藝系統變形誤差

工藝系統變形誤差主要有兩種情況，一為受力變形，二為受熱變形。受力變形主要是因為機床的零部件、刀具以及工件本身的剛度問題，使其在受到一定程度的力的時候發生形變；受熱變形即是在加工的時候，機床或者刀具受熱發生變形，由此造成誤差。

2.8 操作

這種是常見的，由于操作人員的素質高低不同，由他們加工出來的工件存在著誤差也就不足為奇了。

3 減少誤差的方法

無論從生產需求還是加工初衷上來看，我們都希望得到零誤差的完美成品?？墒牵罅康慕涷灨嬖V我們，機械制造過程中，不可能產生百分之百零誤差，不管多么精密的儀器，多么科學嚴謹的操作手法，誤差都不可避免的存在著。所以，在實際加工中，我們只能退而求其次，力求最大限度地減少誤差，使之盡量契合設計上的完美狀態。

針對上述誤差產生原因，給出對應的解決方法。為了減少理論誤差，我們可以采取CAD/CAM技術，這一點在現代加工中也越來越較多應用；安裝時，要做到基準重合、基準統一，夾緊時，準備計算夾緊力，確保工件剛度；針對調整誤差，對于測量儀器，我們得定期檢查及修理，確保其精度符合實際，機床要進行良好的保養，保證其微進給量，對刀、定位等都要精準，此外，加工工藝參數一定要正確選定；測量時為了盡量使觀測值準確，在選取高精度的測量儀器的同時，一個好的測量方法的選擇也是非常重要的；機床存在誤差的，要針對性地解決，機床零部件要按時整修，一定要保證機床的運動精度，可以縮短傳動鏈，控制裝配的間隙；夾具本身精度及粗糙度一定要過關，設計要合理，確保其剛性；刀具使用上，要合理地選擇進給量及吃刀量，粗、精加工得分而論之，充分發揮冷卻液的作用；針對工藝系統的變形，由受力引發的需保證剛度，受熱引發的需要確保恒溫精度，此外要正確制定加工工藝參數；粗、半粗加工前要去除內應力，精加工前進行時效處理；對操作人員進行技能培訓，保證在工人素質這一塊盡量少誤差。

除了上述方法，很多情況下，我們會采取誤差補償來減少誤差。所謂誤差補償說的是人為制造誤差用以抵消或者補償加工過程中原有的誤差，從而達到減少誤差的目的。如過能正確地利用好誤差補償，在減少誤差的問題上將可以提供很大幫助。

4 結語

通過上述內容，我們了解了機械加工的加工工藝，針對性地給出了一些減少誤差的方法。雖然應用各種方法也無法避免誤差的產生，但盡量小的誤差在實際的加工過程中也會提供更多高質量的產品，這對機械加工制造行業有著深遠的影響。

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作者簡介：劉久遠（1979-），內蒙古赤峰人，秦皇島天業通聯重工股份有限公司助理工程師，研究方向：機械工藝。endprint