論機械加工工藝技術產生的誤差及優化控制策略

管西強

（北京星航機電裝備有限公司，北京 100017）

1 機械加工工藝分析

進行機械加工過程中，操作人員要結合設備條件、產品數量等情況，采取相應的加工工藝和工藝流程，將相關要求及規定轉變成指導文件，用于組織生產作業順利開展中。由于不同工廠的生產狀況和加工流程有所區別，因此，加工流程具有較強針對性。機械加工流程就是通過加工作業改變待加工零件的尺寸、質量、形狀等，將其加工成機械制造需要的零部件[1]。如針對一個零件進行粗加工、精加工、裝配、包裝一系列過程，將上述過程中應用的技術成為機械加工工藝。為了提高加工零件精確性，需要從加工工藝層面入手，制定可行性優化設計方案。

2 誤差產生原因

在進行機械加工時勢必會存在一定加工誤差，通過分析誤差產生原因，可為加工工藝的優化設計提供借鑒，逐漸形成一套有效的機械加工工藝優化設計體系。從實際經驗看，機械制造實踐中，容易受到人員操作、外部環境和車床等因素影響，造成加工零件和規劃設計尺寸間的差距較大，將這類零件應用到機械裝配中，會帶來嚴重的安全隱患。因此，需要具體分析加工工藝誤差來源，以便加大誤差控制。

（1）定位誤差。進行零部件加工過程中，定位誤差通常表現在以下兩個方面：一是在定位副加工時定位不準出現誤差；二是基準不重合引起誤差。因此，在加工實踐中要加大對定位基準的考慮，應盡量選用結合要素進行定位，而在定位基準和設計基準不一致時，將出現誤差。定位副包括夾具定位構件和工件定位面兩部分，定位副之間或者兩者配合間隙發生異常變化時將造成零件位置變動，由此造成加工不準確。這種誤差通常出現在利用調整法加工中。針對這一誤差問題，技術人員要從基準有效確定角度出發，確保加工有效性和精確性。

（2）機床制造產生的誤差。從機械加工工藝誤差問題產生原因來看，機床制造誤差是一種常見的誤差產生原因，具體包括傳動鏈誤差、主軸回轉誤差以及導軌誤差等，對加工效果產生不良影響。當機床內部主要部件位置發生變化時，則會出現導軌誤差，這種情況下，將直接影響機床加工運行中的位置相對關系，對最終零件精確度產生影響。導軌誤差在零件加工中通常表現出以下情況：一是導軌在垂直平面中的直線度誤差以及前后導軌在平面中的扭曲度。機床運動過程中傳動鏈發生不同程度的磨損，會影響傳動鏈在移動中產生的差距，由此對之后的裝配制造工藝帶來影響。由于回轉軸線與主軸回轉軸線間有著一定差異，因此會產生回轉誤差，這種情況下，零件加工誤差較為明顯，是需要重點注意的誤差來源。

（3）工具幾何誤差。實際進行機械零件加工時，除了上述加工裝置外，還會應用到各種輔助工具，而工具選用不當或者自身存在質量問題，將加大機械加工誤差產生可能性[2]。從夾具來說，利用該設備進行加工時，主要起到固定加工模板的作用，這一設備帶來的結合誤差表現在以下方面：一是夾具經過長時間使用后，將出現松動或磨損現象，造成工件位置不穩定，后期加工中可能出現位移現象，是引起加工誤差的主要原因；二是夾具設置位置不合理，如使用刀具加工時，它作為一種損耗性材料，在加工實踐中會出現磨損。磨損到一定程度后難以在預期時間內達到加工效果，容易造成工件尺寸，外形等不符合標準，還會降低加工效率，是進行機械零件加工時要重點注意的問題。除了刀具自身精度控制外，在刀具類型選擇以及尺寸大小選用方面，同樣要從減少誤差來考慮，確保設備的合理選擇，提高最終的加工效果。

（4）工藝系統誤差。實際進行機械加工工藝過程中，要加工的零部件強度比刀具、夾具或者機床低時，則容易出現形變現象，在今后的加工中將產生誤差。這種由于變形引起的誤差是常見的誤差問題，并且是機械加工工藝優化設計的關注重點。對于直徑小的零件而言，當刀桿硬度偏小時，在加工中容易變形，由此對加工精度和工藝技術提出更高要求。

需要在合理選擇加工設備和工藝手段的情況下，保障加工精度。

3 機械加工工藝誤差改善對策

以上主要針對機械加工工藝誤差來源進行分析，在此基礎上，我們針對誤差改善對策進行研究，并從實際加工要求和誤差現象入手，提出可行性改善策略，以便為機械加工有效進行提供借鑒。

（1）減少零件加工過程的直接誤差。直接誤差會對零件加工精度產生直接影響，減少這類誤差是提高機械加工工藝應用效果的有效措施。一些直接誤差可通過預防來減少，例如，進行零部件加工中，受到外部應力以及熱度的影響，導致軸車發生變形，不利于零件加工高質量進行，針對這一問題，可進行軸車的對切處理，設計走刀反方向是對切方向，可在彈簧作用下避免軸車變形，即是減少直接誤差，對最終加工精度進行控制。當加工零部件較薄時，應在零部件處于自由狀態下時實施加固處理，確保機床加工面和待加工零件的充分結合，用吸盤處理工件表面，不僅增強它的剛度，還能減少摩擦阻力，創造一個良好的加工條件，是降低直接誤差的重要舉措。

（2）抑制溫度變形。在機械零部件加工中，往往會受到溫度影響而出現變形，目前控制溫度波動的方法主要是利用冷卻液，降低加工時的局部溫度，由此降低變形程度。刀具溫度變形這一狀況可利用冷卻液來解決，促使刀具自身熱量快速散去，以免切割過程中局部摩擦熱較大。而從機床熱變形處理方法來看，可從熱源角度來討論并實施處理方法，如減少機床與熱源間的聯系，或者在機床表面涂抹潤滑劑減少摩擦熱等，都可達到防止溫度變形的目的。另外，還可在熱量較高的機床部位增設散熱裝置，減少溫度對加工精度的影響。

（3）有效補充誤差。由于機械加工實踐中一些誤差是不能避免的，因此，我們應將重點放在減少誤差上，通過采取適合方法降低誤差，如利用誤差補償法，使得零件加工精度受到誤差影響較小。該方法就是分析誤差產生原因，通過增加材料進行填補和補償，可保證最終零件加工誤差在允許范圍內。如針對機床誤差問題，通常會適當降低機床兩個絲桿間的距離，用來補償加工中的預加拉伸力，可抵消正應力帶來的加工誤差。

（4）進行誤差分組。機械零部件生產加工各個環節，對應的加工工藝標準專業性較強，則加工精度變化范圍較小。當進行半成品加工時，要重點考慮加工工藝前的加工精確性以及毛坯精度等，由于半成品精度缺少適合的衡量標準，無法針對具體的精度評價結果設計加工工序。面對這一加工作業時，相關人員可采取誤差分組方法，減少加工中的誤差。通過誤差分組，使得加工人員將半成品尺寸或毛坯尺寸按照誤差范圍分成多個小組，以便降低毛坯誤差，便于加工人員將零件設計規劃尺寸縮小在一定范圍內。

4 結論

綜上所述，機械行業的快速發展，促進了機械加工工藝的不斷創新，為機械加工提供了技術支持，為了提高機械加工質量，人們對加工工藝提出更高要求，還應從誤差分析角度出發，提出相應的加工工藝優化設計對策，以便滿。