基于機械加工誤差產生的原因及措施研究

馮仁專

摘 要：在日常的機械加工過程中，難以控制的，會出現許許多多的誤差，有的誤差可能無足輕重，但有的誤差一旦產生或許就“失之毫厘，差之千里”了。因此本篇論文就從機械加工誤差產生的原因為切入點，進而探討如何切實高效的規避這些誤差，提出解決措施。

關鍵詞：機械加工;誤差原因;措施研究

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.16.017

1 機械加工誤差的定義

機械加工誤差通常指的是，在具體加工操作過程中，實際加工后的幾何參數與預先規定的幾何參數之間存在偏差的程度，包括幾何尺寸、幾何形狀和相互位置。與之相對應的，實際和理想幾何參數之間的相符合程度就是加工精度。加工誤差和加工精度呈反比例函數，符合程度與加工精度呈正比例函數。其實，加工精度和加工誤差所反映的問題是相一致的，只不過是換了另一種談法而已，本質上是相同的。

而我們之所以去分析研究這種誤差，其意義在于我們可以通過找到各類誤差的產生原因，來規避機械加工誤差，從而達到加工精準度的大幅度上升。

2 機械加工誤差的原因

工藝系統的組成部分包括機床、刀具、夾具和工件，而如果這些系統部分產生了原始誤差，就會造成機械加工誤差的存在。因此在分析為什么會產生機械加工誤差時，其實是在剖析原始誤差出現的成因。

（1）加工原理的原始誤差。在大多數條件下，為了能夠實現工件表面與理想幾何參數的契合，就要求工件的運動與刀具的運動產生某種關聯。這個運動聯系其實就是加工原理。不過在理想幾何參數下，加工原理相對而言是幾乎不會存在誤差的，這就要求高超精密的技術來研制機床或夾具，如果在刀具加工的過程中，沒有完全根據理想幾何參數進行，只是按照相近的加工運動或者類似的刀具輪廓，就容易引發原理誤差。

（2）機床誤差的原始誤差。在具體操作過程中，不管是機床的制作，還是機床的安裝過程，必然會出現一定的磨損，從而導致機床誤差的產生。

盡管工廠方面在出廠之前，會進行對于機床的核查工作，不過一般來說，檢測機床的重點在于關鍵零部件的大致位置和輪廓上，而且還是在沒有削切荷載的狀態下，因而在這種情況下的檢測，所能呈現的只是機床誤差中的靜誤差。

靜誤差大致包括以下這么三種：

1）導軌誤差。導軌在使用和安裝過程中產生的不同程度的磨損，甚至在導軌的研制過程中也會出現一定程度上的誤差，這些都是導軌誤差出現的成因。2）主軸誤差。一方面，主軸的軸頸在制造過程中，它的圓度和同軸度都是很難掌握的，因此這極易產生誤差。另一方面，軸承不僅在制作過程中會產生誤差，軸承和軸承二者彼此之間也會產生同軸度誤差。正是這些因素的交錯縱橫，才極易導致主軸誤差的產生。3）傳動鏈誤差。傳動元件在制作時，很容易發生安裝、幾何、運轉和運動過程中的偏差，如果傳動鏈末端的元件在轉動時，發生了偏差現象，這就表明引發了傳動鏈誤差。

（3）刀具誤差的原始誤差。刀具在長時間的使用加工過程中必然會產生不同程度上的削損，一旦刀具產生損耗，就會降低工件制作的精準度，從而導致了誤差的產生。

（4）定位、調整與安裝誤差。定位元件是用來確定工件在安裝時所處的位置的元件，在制作定位元件的過程中，必然會產生一定的誤差，從而導致工件在安裝過程中必然會產生誤差。除此之外，工件的調整與安裝過程通常都是通過人工來進行的，如果人工技術達不到，其精準度就會下降，因此就會存在調整與安裝誤差。

（5）由于變形引發的誤差。工藝系統的受力變形、熱變形，以及內應力引起的變形，都會導致由于變形而引發的誤差。

機械加工時，在進行切削的過程當中，難以避免的，會產生一個力的作用，不僅如此，還會出現切削熱和摩擦熱，這些力度、熱度作用在工藝系統的各組成部分上，就會導致不同程度的變形，從而致使變形誤差的產生。

由于冷熱加工的不均勻，就會導致內部組織的體積發生改變，這樣一來，就會產生內應力，從而導致變形誤差。

3 減少機械加工誤差的措施

剖析了引起機械加工誤差的成因后，我們不難發現，機械加工誤差幾乎是必然存在的，我們能做的，就是盡最大力量，規避和降低誤差，提升機械加工的精準度。

（1）針對刀具磨損的措施。一般情況，針對刀具磨損有這些措施：首先，可以挑選質量上乘的刀具;其次，在使用刀具時，可以注意一下規范的使用方法;使用完刀具后，要進行良好的保存措施，使用正確的磨刀方式，選用優良的冷卻液等。

（2）針對工藝系統變形的措施。首先可以提高工藝系統的剛度，降低材料的削切使用量，使變動幅度值縮減。

其次，還可以采取措施，通過一定的熱加工，降低磨損度，使工件的韌性更加勻和，均衡中間構造。

除此之外，還可以更改進給方向，逆向而行，加大進給來進行切削，清除工藝系統的變形，從而降低機械加工由于變形而引發的誤差。

（3）通過就地加工提高精度。在機械加工或者安裝過程中，許多工件的加工并不是獨立進行的，因為很多部件都是互相有所聯系的，按照平常的機械加工步驟，很容易產生無法規避的誤差，但是如若采取就地加工的途徑，往往能夠從很大程度上避免這些誤差，不僅如此，還能夠大大地提升機械加工的精準度。

（4）采取轉移、補償的方式降低誤差。很多情況下，一些機械加工的誤差無論采取什么措施都是難以避免的，因此不如轉換思路，采取轉移或者補償的方式來縮減誤差。可以通過從工藝系統、夾具上面尋找突破點，來找到既能夠轉移誤差，又不會對機械加工的精準度產生過多的負面影響的方法;或者也可以通過人工的逆向加工，來進行誤差抵消、補償，從而提升機械加工的精準度。

4 結束語

在機械加工過程中，實現機械加工誤差的降低，以及機械加工精準度的提升，是機械工作者們一以貫之的渴求。而經過剖析引起機械加工誤差的成因后，我們才能發現高效有用的解決措施并運用到機械加工的過程中去，提升機械加工工藝的品質。

參考文獻：

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[2]向大學，劉明生.機械加工誤差產生的原因及改進措施[J].制造業自動化，2012，34（12）：43-45.

課題名稱：創新創業教育與工程訓練教育融合的研究編號：（2018-cg02）