機械加工工藝技術與誤差分析

王連波++艾博書++李克彬

摘 要：就機械加工而言，在機械加工工藝方面還存在著一些問題和不足，使得在加工過程中出現誤差，且不可避免。文章主要基于機械加工工藝的常見技術誤差進行了分析和論述，并提出了防范對策，希望可以為減小機械加工工藝技術誤差提供理論基礎和幫助，僅供參考。

關鍵詞：機械加工；工藝技術；誤差

引言

機械加工業面臨的機遇和挑戰越來越多，因此，要合理運用機械加工工藝技術，盡量減少各種誤差，并加強對機械加工過程的管理，以提高機械加工產品的質量，進一步提高機械加工工藝精度。

一、機械加工工藝技術

機械工件或零件制造加工的步驟叫做機械加工工藝流程。運用機械加工的方法， 通過改變毛坯的形狀、尺寸和表面質量等， 使其成為零件的過程叫做機械加工工藝過程。例如： 一個普通零件的加工工藝流程是包括粗加工——精加工——裝配——檢驗——包裝， 就是一個加工的籠統的流程。機械加工工藝就是在工藝流程的基礎上， 通過改變生產對象的形狀、尺寸、相對位置和性質等， 使其成為成品或半成品的過程， 其每個步驟、每個流程都有詳細的說明。

簡而言之， 工藝流程是總的綱領， 加工工藝是每個工藝環節的詳細參數， 工藝規程是從實際情況出發編寫的特定的加工工藝。

二、減少機械加工技術誤差的基本方法

2.1減少誤差

該種方法實際生產中應用比較廣泛。它是在查明產生加工誤差的主要因素之后，設法對誤差直接進行消除或減弱。

如圖1（a）所示，加工細長軸時，因工件剛度低，容易產生彎曲變形和振動，嚴重地影響了工件的幾何形狀精度和表面粗造度。

為了減少因吃刀抗力使工件彎曲變形所產生的加工誤差，除采用跟刀架外，還采用反向進給的切削方法，如圖1（b）所示，使對細長軸的受力狀態由壓縮變成拉伸，同時應用彈性的尾座頂尖，不會把軸壓彎；采用大進給量和大主偏角的車刀，以增大軸向的拉伸作用，進一步減少彎曲變形，消除徑向振動，使切削平穩；還可在夾持端車出縮頸（d≈ ），如圖1（c）所示，以增加工件的柔性，提高自位作用，削弱夾持工件歪斜的影響。

2.2誤差補償

此種方法就是人為地造成一種誤差，去抵消加工、裝配或使用過程中的誤差。當已有誤差是負值時人為的誤差為正值，反之取負值，盡量使兩者大小相等、方向相反，以達到最大限度地減少誤差的目的。

例如：搖臂鉆床，雖然在加工時搖臂、導軌能達到加工要求，但在裝上主軸部件以后，因主軸部件的自重往往引起搖臂變形，使主軸與工作臺不垂直，有時甚至超差。為此，在加工搖臂導軌時采用預加載荷法，使加工、裝配和使用條件一致，這樣可使搖臂導軌長期保持高的精度。也可在畫出搖臂導軌受力彎曲變形的近似曲線的基礎上，采取按曲線相反的形狀來刮研搖臂導軌，即人為地造成一種形狀誤差，來抵消搖臂變形引起的誤差，使之達到要求。

如圖2 所示，為在精密絲桿車床上用校正裝置來達到誤差補償目的的示意圖。圖中與車床母絲桿相配合的螺母2 和擺桿4 連接，擺桿的另一端裝有和校正尺5 接觸的滾柱6。當絲桿轉動時，滾柱就沿校正尺移動。由于校正尺上預先已加工出與絲桿螺距相對應的曲線，因此，就使擺桿上升或下降，造成了螺母的附加轉動。當螺母與絲桿反向轉動時，螺距就增大；作同向轉動時，螺距就減小。從而以校正尺的人為誤差抵消絲桿的螺距誤差，使加工精度得以提高。

2.3誤差分組

在機械加工過程中，有時由于上道工序（或毛坯）加工誤差較大，而在本道工序加工時，將通過誤差復蚋規律，或通過定位誤差作用，影響本工序加工精度。若在加工前把工件按誤差大小分為n 組，短組工件誤差范圍縮小為原來的 ，這就大大減少了上道工序對本道工序的影響。在制造齒輪時，若剃齒心軸與齒坯定位孔的配合間隙過大，則齒坯定位的同軸度誤差過大，致使齒圈徑向跳動超差；同時剃齒時也容易產生振動，引起齒面波紋度，使齒輪工作時噪聲較大。因此，必須設法限制配合間隙，保證工件孔和心軸孔的同軸度要求。具體方法為：工件定位孔按尺寸大小分成若干組，分別與某個尺寸的剃齒心軸對應配合，以減少由于間隙而產生的定位誤差，從而提高了加工精度。

2.4誤差轉移

誤差轉移法實質上是轉移工藝系統的幾何誤差、受力變形和熱變形引起的誤差。當機床精度達不到零件加工要求時，往往不是一味去提高機床精度，而是在工藝方法上、夾具上去想辦法，使機床的加工誤差轉移到不影響工件加工精度的方向上去。

如在箱體孔系零件加工中，使用普通鏜床按坐標法加工時，采用精密量棒、內徑千分尺和千分表等進行精確定位，能獲得較高的坐標尺寸精度。鏜床的絲桿、刻度盤和刻度尺的誤差，與工件的坐標尺寸就沒有聯系了。即把機床坐標尺寸測量裝置的誤差轉移掉，由精密量棒等來確定坐標尺寸。這樣以低精度的機床，加工出高精度的工件，實現了“以粗干精”。還可采用鏜模夾具來加工箱體孔系，使孔系坐標尺寸精度由鏜桿和鏜模精度來決定，與機床精度無關，同樣實現了誤差轉移。

2.5加工過程的主動控制

在加工中產生的加工誤差按其變化規律，可分為系統性誤差和隨機性誤差兩大類。系統性誤差又可分為常值系統性誤差和變值系統性誤差兩種。常值系統性誤差的大小和方向保持不變，變值系統性誤差的大小和方向按一定的規律變化，而隨機性誤差的大小和方向則無規律變化。

常值系統性誤差易于發現，也好控制；變值系統性誤差和隨機性誤差則較難控制，隨著科學技術的發展，自動測量與自動補償的技術水平不斷提高，在一些精密工件加工中已采用了這些技術，實現了對加工過程的主動控制。

三、結束語

總而言之，在進行機械加工操作時，必須嚴格按照機械工藝流程合理調整機械零件，即大小，尺寸，形狀，規格，等等，才能在有機結合相關生產環節的基礎上，真正生產出客戶所需的產品。這對全面提高機械加工產品的質量有重要的影響。

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