甄雪松陳明輝

（1.天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)，天津 300000；2.北京電子科技職業(yè)學(xué)院，北京 100000）

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普通機(jī)床加工誤差分析

甄雪松1陳明輝2

（1.天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)，天津 300000；2.北京電子科技職業(yè)學(xué)院，北京 100000）

摘 要：機(jī)械加工制造過程中不可避免地會(huì)產(chǎn)生誤差，而誤差將直接影響最終生成產(chǎn)品零件的加工質(zhì)量。如何控制加工誤差，提高普通機(jī)床的加工精度，是提高制造企業(yè)產(chǎn)品競(jìng)爭力的一個(gè)重要途徑。本文就普通機(jī)床的加工誤差進(jìn)行分析，并在此基礎(chǔ)上提出誤差消除策略。

關(guān)鍵詞：普通機(jī)床 加工誤差 加工精度

引言

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，我國的機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)取得了長足的發(fā)展和進(jìn)步。當(dāng)前，制造企業(yè)中應(yīng)用到的機(jī)床，無論從數(shù)量還是從加工精度上，都較以往有了很大程度上的提高。這一方面反映了我國在加工制造工藝和技術(shù)方面的進(jìn)步，另一方面也對(duì)加工誤差控制提出了更高的要求?，F(xiàn)階段，雖然數(shù)控機(jī)床在制造企業(yè)中取得了廣泛應(yīng)用，但考慮到數(shù)控機(jī)床的使用成本較高、對(duì)操作人員的技術(shù)水平要求高等，在加工制造一些普通零件時(shí)，很多制造企業(yè)依然會(huì)優(yōu)先選用普通機(jī)床。因而，分析普通機(jī)床的加工誤差，并提出有針對(duì)性的誤差消除策略具有重要意義。

事實(shí)上，加工制造過程中不可避免地會(huì)產(chǎn)生誤差，而誤差將直接影響最終生成產(chǎn)品零件的加工質(zhì)量，進(jìn)而影響制造企業(yè)在市場(chǎng)上的競(jìng)爭力。如何控制加工誤差，提高普通機(jī)床的加工精度，是提高制造加工型企業(yè)產(chǎn)品競(jìng)爭力的一個(gè)重要途徑。筆者結(jié)合自己多年的工作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，就普通機(jī)床的加工誤差進(jìn)行分析，并在此基礎(chǔ)上提出誤差消除策略，希望對(duì)企業(yè)提高加工制造精度等方面的工作提供借鑒。

1 加工精度與加工誤差

加工精度，一般是指實(shí)際加工制造出來的零件與CAD設(shè)計(jì)模型之間的符合程度，主要分為零件的尺寸精度、形狀精度以及位置精度等幾何參數(shù)。而加工誤差則反映的是這些實(shí)際的幾何參數(shù)與理想的設(shè)計(jì)參數(shù)之間的偏離程度。在企業(yè)的實(shí)際加工制造過程中，加工精度一般以公差等級(jí)來衡量。加工精度等級(jí)值越小，則說明零件的加工制造精度就越高，如IT6所代表的加工精度等級(jí)就高于IT7。而加工誤差則用具體的數(shù)值來表示。顯而易見，加工誤差越小，說明所制造出來的零件與理想的設(shè)計(jì)模型越一致，加工精度就越高。實(shí)際中，二者都可以用來評(píng)價(jià)零件的最終加工質(zhì)量。

2 普通機(jī)床的加工誤差分析

2.1 工藝系統(tǒng)原始誤差分析

2.1.1 主軸誤差

主軸是普通機(jī)床上的重要部件。主軸的一端通常都安裝有刀具或工件，并通過主軸回轉(zhuǎn)帶動(dòng)刀具或工件回轉(zhuǎn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的切削制造。顯然，如果主軸本身存在誤差，那么必然會(huì)影響到零件最終的加工制造精度。通常來說，主軸誤差主要是指徑向回轉(zhuǎn)誤差。而產(chǎn)生這種誤差的原因一般有以下三點(diǎn)：主軸內(nèi)軸頸的同軸弧度存在誤差、主軸承本身存在的各種誤差以及主軸承之間在同軸弧度方面存在誤差。

2.1.2 導(dǎo)軌誤差

導(dǎo)軌在垂直平面內(nèi)的直線度誤差是機(jī)床工藝系統(tǒng)各項(xiàng)精度的基礎(chǔ)，其誤差大小直接影響著溜板在運(yùn)動(dòng)過程中的起伏狀態(tài)以及溜板與導(dǎo)軌間的接觸狀況。此外，導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的直線度誤差以及兩條導(dǎo)軌在垂直平面內(nèi)的平行度誤差，也對(duì)工件的加工制造精度有著重要影響。

2.1.3 加工刀具的誤差

刀具作為機(jī)床工藝系統(tǒng)的重要組成部分，一旦其本身存在制造誤差，那么就可能會(huì)給零件的最終加工制造精度造成不良影響。尤其是對(duì)使用定尺寸刀具、成形刀具以及展成刀具的機(jī)床工藝系統(tǒng)而言，這種影響將更加顯著。當(dāng)然，不是所有的刀具誤差都會(huì)影響到零件的制造精度。對(duì)于普通車床使用的車刀而言，其幾何誤差對(duì)于零件的最終加工制造精度就不會(huì)有明顯影響。

2.1.4 對(duì)刀誤差

在操作普通機(jī)床加工制造零件時(shí)，一般都需要先進(jìn)行對(duì)刀。對(duì)刀方法則主要包括調(diào)整法、試切法以及采用對(duì)刀裝置三種。其中，采用對(duì)刀裝置進(jìn)行對(duì)刀，是當(dāng)前使用最為廣泛的一種方法。它相較于其他兩種對(duì)刀方法而言，可以極大地提高對(duì)刀速度。所謂對(duì)刀誤差，就是指在對(duì)刀操作過程中產(chǎn)生的誤差。這種誤差產(chǎn)生的原因主要包括三種：對(duì)刀引導(dǎo)元件本身的制造誤差、對(duì)刀夾具的安裝誤差以及由導(dǎo)引元件自身的尺寸、形狀、位置等公差累計(jì)造成的誤差。

2.1.5 由夾具導(dǎo)致的誤差

與刀具類似，夾具也是普通機(jī)床工藝系統(tǒng)的重要組成部分。它的主要作用是讓刀具與機(jī)床保持正確的位置，對(duì)零件的加工制造精度有著非常重要的影響。由夾具導(dǎo)致的誤差主要是因?yàn)閵A具本身存在制造誤差以及安裝誤差等原因造成的。以普通銑床工藝系統(tǒng)為例，為了確保最終的零件加工制造精度，對(duì)夾具的平行度就有非常高的要求，必須采取嚴(yán)格的措施對(duì)其進(jìn)行矯正。

2.2 加工過程中因受力變形而引起的誤差分析

2.2.1 因工藝系統(tǒng)受力變形而產(chǎn)生的誤差

在采用普通機(jī)床工藝系統(tǒng)加工制造零件時(shí)，因?yàn)楣に囅到y(tǒng)會(huì)受到切削力、夾緊力、慣性力、重力以及傳動(dòng)力等影響，所以可能會(huì)導(dǎo)致工藝系統(tǒng)發(fā)生相應(yīng)的變形，從而造成工藝系統(tǒng)中刀具與工件之間的位置準(zhǔn)確度下降，進(jìn)而影響零件的最終加工制造精度。

2.2.2 因工件剛度較低而產(chǎn)生的誤差

如上文所說，普通機(jī)床工藝系統(tǒng)在加工制造零件時(shí)會(huì)產(chǎn)生各種作用力，而這些作用力除了會(huì)造成機(jī)床工藝系統(tǒng)發(fā)生變形外，還可能造成工件本身發(fā)生變形。特別是對(duì)一些跨度較大的工件，因?yàn)槠鋭偠容^低的緣故，在加工制造過程中很容易出現(xiàn)受力變形的情況。而這將影響到零件的最終加工制造精度。

2.2.3 因夾緊變形而產(chǎn)生的誤差

在采用普通機(jī)床工藝系統(tǒng)加工制造零件時(shí)，為了確保工件與刀具之間的相對(duì)位置準(zhǔn)確，要對(duì)工件進(jìn)行準(zhǔn)確裝夾。但是，裝夾過程本身就會(huì)產(chǎn)生夾緊力，如果這個(gè)力的施加方向或施力點(diǎn)選擇不當(dāng)，那么可能會(huì)造成工件變形，進(jìn)而導(dǎo)致相應(yīng)的加工誤差出現(xiàn)。

2.3 加工過程中因受熱變形而引起的誤差分析

普通機(jī)床工藝系統(tǒng)在加工制造零件時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，如切削熱、摩擦熱以及機(jī)床工藝系統(tǒng)內(nèi)各運(yùn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)摩擦?xí)r產(chǎn)生的熱量等。再考慮到加工環(huán)境溫度的影響，就可能造成機(jī)床工藝系統(tǒng)內(nèi)聚集大量的熱量。如果這種熱量不能得到及時(shí)散發(fā)，那么就很有可能造成機(jī)床發(fā)生受熱變形，進(jìn)而嚴(yán)重影響到零件的最終加工制造精度，產(chǎn)生嚴(yán)重的加工誤差。

3 誤差消除策略

實(shí)際工作中，采用普通機(jī)床加工制造零件時(shí)，產(chǎn)生加工誤差是不可避免的。但這并不是說，我們可以對(duì)誤差放任不管。事實(shí)上通過采取一定的措施，可以大幅降低這種誤差?，F(xiàn)階段，在對(duì)誤差原因進(jìn)行充分分析的基礎(chǔ)上，制定并采取有效的誤差消除策略是制造企業(yè)提高其工藝技術(shù)水平以及產(chǎn)品競(jìng)爭力的有效途徑之一。

3.1 原始誤差的改進(jìn)

機(jī)床及其相關(guān)零部件、刀具以及夾具的制造精度直接影響著零件的加工精度。因此，要改進(jìn)工藝系統(tǒng)的原始誤差。首先，從機(jī)床、刀具以及夾具的制造精度上下手，通過提升制造精度來改善普通機(jī)床工藝系統(tǒng)的原始誤差。此外，普通機(jī)床工藝系統(tǒng)涉及到眾多零部件，而這些零部件的裝配和安裝精度也會(huì)影響到最終的加工誤差。所以，還必須采取措施確保機(jī)床的裝配精度以及刀具、夾具的安裝精度。

3.2 機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的改進(jìn)

對(duì)普通機(jī)床的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)改進(jìn)，確保機(jī)床及其重要零部件具有足夠的剛度來抵抗加工過程中的受力變形。此外，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)改進(jìn)時(shí)，還要充分考慮散熱，盡量避免因結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不當(dāng)而造成的熱量集中問題的出現(xiàn)。

4 結(jié)語

總之，機(jī)械加工中的誤差雖然不可避免，但卻可以通過對(duì)誤差產(chǎn)生原因的分析來制定誤差消除策略，進(jìn)而提高機(jī)械產(chǎn)品零件的加工精度，使機(jī)械加工工藝和技術(shù)更加完善，從而促使機(jī)械制造業(yè)向著更加良性的方向不斷發(fā)展和進(jìn)步。

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Analysis of Machining Error of Ordinary Machine Tools

ZHEN Xuesong1,CHEN Minghui2
(1.Tianjin vocational and Technical Normal University,Tianjin 300000;2.Be ijing Electronic Science & Te chnology Vocational College, Beijing 100000)

Abstract:in the process of machining, it will inevitably produce errors, and the error will directly affect the quality of the final product. How to control the machining error and improve the machining accuracy of the common machine tool is an important way to improve the competitiveness of manufacturing enterprises. In this paper, the machini ng error of common machine tool is analyzed, and the error elimination strategy is proposed.

Key words:ordinary machine tool, machining error, machining precision