機械加工的誤差分析

王少杰

摘??要：任何機械加工中都有加工尺寸的概念，無論是加工大型機械上使用的尺寸為?10的螺栓，還是加工手機上使用的尺寸為?0.5的螺釘，它們都具有一定的基準尺寸和公差，且加工后的尺寸會影響到該工件的使用。無論加工誤差是0.1?mm，還是0.000?1?mm，都可能無法達到工件的加工要求，進而生產(chǎn)出不合格的產(chǎn)品。因此，分析機械加工誤差產(chǎn)生的原因，并從根源上解決問題，對提高產(chǎn)品加工的良品率有很大幫助。

關(guān)鍵詞：機械加工;軸線;精度控制;機械磨損

中圖分類號：TH161??????????????文獻標識碼：A???????????????DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.01.096

機械加工誤差是指工廠車間所加工、生產(chǎn)的工件達不到設(shè)計標準，導致產(chǎn)品無法達到生產(chǎn)標準，進而不能交付使用或在以后的使用中存在嚴重的安全隱患。加工誤差與很多因素都有關(guān)系，比如機床磨損誤差（包括主軸回轉(zhuǎn)誤差、導軌誤差和傳動系統(tǒng)誤差）;刀具、夾具和量具誤差;加工工藝造成的誤差等。這些因素都具有不確定性，任何一種因素都可能導致誤差產(chǎn)生，進而增大了加工誤差分析和加工精度控制的難度。

1??機床磨損造成的加工誤差

機床磨損造成的加工誤差分為主軸回轉(zhuǎn)誤差、導軌誤差和傳功系統(tǒng)誤差等。

1.1??主軸回轉(zhuǎn)誤差

主軸回轉(zhuǎn)誤差是指主軸實際回轉(zhuǎn)軸線與其理想回轉(zhuǎn)軸線存在偏移量的情況，主要表現(xiàn)為主軸徑向跳動、主軸軸向跳動和主軸角向擺動等情況。

1.1.1??主軸徑向跳動

主軸徑向跳動是指主軸在運動時，徑向上產(chǎn)生了一定的偏移量，主要表現(xiàn)為在加工圓形工件時，產(chǎn)品圓度達不到加工要求。因此，在加工圓形工件時，如果發(fā)現(xiàn)工件的圓度達不到要求，則應(yīng)考慮是否是由主軸徑向跳動造成的，進而確定解決問題的方法。

1.1.2??主軸軸向跳動

主軸軸向跳動是指主軸在運動時，軸向上產(chǎn)生一定的跳動現(xiàn)象，主要表現(xiàn)為在車削端面或銑削平面出現(xiàn)波浪紋，這會嚴重影響加工工件表面的平整度和美觀。因此，在加工平面時，如果發(fā)現(xiàn)平面上存在波浪紋，則應(yīng)考慮是否是由主軸軸向跳動引起的，進而確定解決問題的方法。

1.1.3??主軸角向擺動

主軸角向擺動是指主軸在運動時，其實際軸線與理想軸線間存在傾斜角，主要表現(xiàn)為在加工圓柱狀工件時，工件的圓柱度無法達到加工要求。當在加工中遇到這種情況時，應(yīng)考慮是否是因軸承磨損而導致間隙過大。

1.2??導軌誤差

機床中導軌的主要作用是承載工件和引導工件運動，它既是工件的運動基準，又是確定機床上主要部件之間相對位置的基準，其導向精度會直接影響加工工件的精度。

導軌誤差一般分為2種情況：①導軌在水平面內(nèi)和垂直面內(nèi)的直線度誤差;②前、后導軌在垂直面內(nèi)的平行度誤差。導軌誤差在機床鏜孔和銑削平面時尤為明顯，主要表現(xiàn)為鏜孔的中心線與基準面不平行或所銑平面與基準面不平行，這對加工工件的使用性能造成了極大的影響。因此，提高機床導軌的導向精度是十分必要的。

1.3??傳動系統(tǒng)的誤差

機床內(nèi)部的傳動系統(tǒng)是整個機床的運動核心。機床在加工工件時，工件從形狀規(guī)則的毛坯變成形狀各異的產(chǎn)品的過程正是通過該系統(tǒng)內(nèi)部一系列的傳動元件，比如齒輪、蝸桿與絲桿等的緊密配合實現(xiàn)的。

在機床加工車螺紋、滾齒等對工件與刀具之間的傳動比有嚴格要求的工件時，如果傳動系統(tǒng)的精度較低，則工件的表面精度就難以達到要求。具體表現(xiàn)為齒間距不均勻、齒高不均勻或齒頂不在同一直線上，這會嚴重影響工件的使用性能。如果發(fā)現(xiàn)傳動系統(tǒng)的精度較低，則一定要及時修理、調(diào)整。

2??刀具、夾具和量具誤差

2.1??刀具誤差

刀具是加工時機床上與工件直接接觸的部件，直接影響著加工工件的精度。一般而言，在加工不同材質(zhì)的工件時，選擇對應(yīng)的刀具即可滿足加工的要求，但刀具在裝夾時可能會出現(xiàn)一定誤差，比如刀具的刀刃頂尖與主軸回轉(zhuǎn)中心線不重合（主要在車端面時產(chǎn)生影響，端面中心可能會存在一段盲區(qū)）。此外，刀具具有一定的使用壽命，長時間使用后會出現(xiàn)磨損。因此，當發(fā)現(xiàn)加工后工件表面不光滑時，應(yīng)及時更換刀具。

2.2??夾具誤差

夾具是機床的重要組成部分之一，工件在機床中的定位和夾緊是靠夾具實現(xiàn)的。夾具的主要作用是夾緊工件并確定其在機床中的位置，進而可減少機床的加工誤差。夾具誤差主要表現(xiàn)為定位誤差，指在進行某一道工序時，加工的工序基準與工件的定位基準不重合，比如鉆孔中心相比于設(shè)計中心存在偏移現(xiàn)象。

2.3??量具誤差

量具是用來確定工件尺寸的工具，但有時采用量具測得的工件尺寸與實際尺寸不符，這是因為量具在長期使用后會出現(xiàn)磨損的現(xiàn)象。因此，在使用前，應(yīng)查看所使用量具的零點是否可讀零。

3??加工工藝造成的誤差

加工工藝造成的誤差主要體現(xiàn)在加工過程中，主要指在整個工藝系統(tǒng)中，各個部位因機床運轉(zhuǎn)產(chǎn)生的熱量而出現(xiàn)了熱變形。熱變形在機床加工中是一種較為常見的現(xiàn)象，熱變形對精度要求較低的加工工件的影響并不大，但在精密加工中，熱變形會引起較大的誤差，進而對工件產(chǎn)生巨大的影響。熱變形主要包括機床熱變形、刀具熱變形和工件熱變形。在機床加工中，刀具受熱后會伸長，導致加工所得尺寸變小;工件熱變形是指工件熱膨脹導致加工時尺寸相比于變形前較大，進而導致加工所得尺寸變小。熱變形的情況一般是因工藝方案不合理、主軸轉(zhuǎn)速不合理或沒有選擇合適的冷卻方案而引起的。

4??結(jié)束語

隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，越來越多的高科技產(chǎn)品出現(xiàn)在人們的視野中，人們對各種零件的精度要求也越來越高，特別是航空航天領(lǐng)域，一個不合格的零件可能會帶來不可挽回的損失。因此，機械加工的精度控制也越來越重要。機械加工的誤差分析是一個復雜而漫長的過程，不同的原因會造成不同形式的誤差，而相同的誤差也可能是由幾個不同的原因造成的。因此，在實際的生產(chǎn)中，如果發(fā)現(xiàn)加工中存在誤差，則應(yīng)系統(tǒng)地分析誤差產(chǎn)生的原因，從而解決誤差帶來的各種問題。

參考文獻

[1]于俊一，鄒青.機械制造技術(shù)基礎(chǔ)[M].第二版.北京：機械工業(yè)出版社，2009.

〔編輯：張思楠〕

Machining?Error?Analysis

Wang?Shaojie

Abstract：?Any?machining?in?both?size?and?processing?concept，?whether?it?is?the?size?used?for?the?processing?of?large?machinery?used?on?the?bolt?size??10，?or?processing?phone?for??0.5?screws，?they?all?have?certain?basic?dimensions?and?tolerances?，?and?the?size?after?processing?will?affect?the?use?of?the?workpiece.?Whether?processing?error?is?0.1?mm，?or?0.000?1?mm，?may?not?achieve?the?processing?requirements?of?the?workpiece，?thereby?producing?a?substandard?product.?Therefore，?the?analysis?of?the?reasons?for?machining?errors?generated?and?address?the?root?causes?of?the?problem，?to?improve?the?yield?of?products?processed?much?help.

Key?words：?machining;?axis;?precision?control;?mechanical?wear