匡瑛亞

（江蘇省江陰中等專業(yè)學(xué)校，江蘇 無(wú)錫214400）

0 引言

隨著“中國(guó)制造2025”戰(zhàn)略的提出，我國(guó)從一個(gè)制造大國(guó)發(fā)展成為一個(gè)制造強(qiáng)國(guó)。機(jī)械加工業(yè)是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)，而產(chǎn)品加工品質(zhì)和精度是衡量企業(yè)綜合強(qiáng)度的重要指標(biāo)。產(chǎn)品在加工過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)一些誤差，誤差是指工程實(shí)際值與理論值存在差異。由于實(shí)際加工能力的限制，制造過(guò)程缺陷在所難免。只有通過(guò)提高生產(chǎn)技術(shù)和工藝水平，來(lái)減少誤差，并使產(chǎn)品能夠最好地滿足設(shè)計(jì)要求[1]。

1 機(jī)械加工中誤差產(chǎn)生的類型及分析

1.1 機(jī)床誤差

產(chǎn)品的金屬零件采用切割、焊接、擠壓和鍛造等多種方式進(jìn)行加工。常規(guī)的半成品和機(jī)械成品都是在車床上加工的。因此，機(jī)床加工是機(jī)械誤差的主要原因。機(jī)床的精度直接影響機(jī)器零件的尺寸精度。機(jī)床的精度主要包括主軸回轉(zhuǎn)精度、導(dǎo)軌精度、傳動(dòng)鏈精度等。其中，主軸精度引起的誤差主要是由于工件和對(duì)刀標(biāo)準(zhǔn)的不同造成的；導(dǎo)軌精度誤差主要與機(jī)器不同部位位置的相對(duì)位置引起的偏差以及導(dǎo)軌長(zhǎng)期使用導(dǎo)致的磨損程度不同有關(guān)，導(dǎo)軌精度下降對(duì)機(jī)床非常不利。傳動(dòng)鏈由齒輪、蝸桿、螺桿、螺母等多個(gè)傳輸部件構(gòu)成，各傳輸部的加工精度和組裝誤差影響傳動(dòng)輸鏈整體，故而也會(huì)產(chǎn)生一定的誤差[2]。

1.2 工具誤差

在機(jī)械加工的過(guò)程中，會(huì)用到各種工具，如刀具、切刀、與銑床相關(guān)的刀具以及鉆頭等工具，在使用這些加工工具過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生誤差。在加工工序中，不同的切削工具與被加工材料的接觸部分具有不同的磨損量，加工誤差不同。同時(shí)，由于切削工具的切斷而對(duì)切削工具產(chǎn)生力量，產(chǎn)生切削工具本身的變形和磨損，致使加工工具本身產(chǎn)生了誤差，從而導(dǎo)致工件產(chǎn)生誤差。例如，使用固定尺寸的工具加工時(shí)，工具的制造誤差會(huì)對(duì)加工部件的精度產(chǎn)生不良影響[3]。

1.3 調(diào)整誤差

機(jī)械零件的加工在完成每個(gè)工序后，都需要進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。例如，即使原始精度可能滿足相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，但調(diào)整后也會(huì)產(chǎn)生一定的誤差，調(diào)整校驗(yàn)存在偏差會(huì)使機(jī)械加工產(chǎn)生相應(yīng)誤差[4]。

1.4 定位誤差

定位誤差主要可分為兩類：基準(zhǔn)不重合和定位不正確。在機(jī)械工業(yè)中，基準(zhǔn)的概念常用于定義機(jī)械零件之間的點(diǎn)、線、面之間的關(guān)系。例如，通常情況下輪盤類零件是選擇軸孔的軸線作為徑向尺寸基準(zhǔn)，而把重要端面和加工精度最高的面和與其他零件的接觸面等則是看著長(zhǎng)度方向的基準(zhǔn)。如果在制造過(guò)程中定位有差異，則可能是機(jī)器零件的加工出現(xiàn)了誤差。

1.5 熱變形誤差

物體具有熱脹冷縮的物理性狀，在加工機(jī)床零件的過(guò)程中，機(jī)床、刀具、零件和細(xì)部發(fā)生摩擦和發(fā)熱，特別是工件和刀具之間，由于工件和刀具會(huì)產(chǎn)生非常大的熱量，導(dǎo)致工件變形。由于工藝受熱變形而導(dǎo)致的數(shù)據(jù)偏差稱為熱變形誤差。

1.6 力變形誤差

受力變形引起的誤差主要包括三個(gè)因素：工件的硬度、刀具的硬度和機(jī)床的硬度。如果在加工過(guò)程中零件的硬度低于機(jī)器、工具或設(shè)備的硬度，則由于硬度不足而導(dǎo)致變形，從而產(chǎn)生加工誤差；使用外圓車床時(shí)，由于硬度引起的輕微變形可以忽略不計(jì)，但在小直徑的情況下，硬刀具往往會(huì)造成誤差，導(dǎo)致內(nèi)孔的加工尺寸不準(zhǔn)；總之機(jī)器由許多復(fù)雜的部件組成，剛度力變形對(duì)機(jī)械零件加工誤差不容小覷[5]。

2 改進(jìn)機(jī)械加工產(chǎn)生誤差的應(yīng)對(duì)策略

雖然在機(jī)械加工中誤差是客觀存在的，但完全可以通過(guò)一定方法措施，以達(dá)到減小或避免機(jī)械零件誤差的目的。現(xiàn)總結(jié)為以下幾方面的措施。

2.1 科學(xué)設(shè)計(jì)

為減小工件誤差，機(jī)械加工材料準(zhǔn)備很關(guān)鍵，產(chǎn)品設(shè)計(jì)也應(yīng)科學(xué)，產(chǎn)品不僅要考慮其功能，其結(jié)構(gòu)也應(yīng)體現(xiàn)科學(xué)而簡(jiǎn)單。例如，無(wú)論是材料還是工件，其各部件的厚度應(yīng)該趨于均勻，因?yàn)閮?nèi)部應(yīng)力的產(chǎn)生會(huì)對(duì)制造精度產(chǎn)生影響，為了減少工作時(shí)的內(nèi)部應(yīng)力的產(chǎn)生，產(chǎn)品工件結(jié)構(gòu)必須對(duì)稱和均勻。這也是減少誤差的首要措施。

2.2 減少原始誤差

在生產(chǎn)實(shí)踐中，采用各種措施，努力減少初始誤差是常用的減少誤差的主要手段。詳細(xì)細(xì)化加工機(jī)械零件的各個(gè)過(guò)程，找出誤差原因，改進(jìn)消除方法，其目標(biāo)就是盡量減少誤差存在。比如，在進(jìn)行細(xì)長(zhǎng)軸的車削加工操作時(shí)，通過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐事先已知道軸向切削力容易引起彎曲變形，影響加工。可以使用改變方法而采用大走刀反向車削方法，這樣就可以很好地克服軸向切削力引起的彎曲變形現(xiàn)象。

2.3 轉(zhuǎn)移原始誤差

在樣品機(jī)械加工過(guò)程中,通過(guò)轉(zhuǎn)移原始誤差的方法也是生產(chǎn)實(shí)踐過(guò)程中常用的一種減小誤差的方法。生產(chǎn)，可以通過(guò)此法有效化解機(jī)床誤差、力變形誤差及熱變形誤差等因素引起的產(chǎn)品誤差。該法主要是通過(guò)優(yōu)化機(jī)械加工工藝或者增強(qiáng)加工工具等方法來(lái)達(dá)到相應(yīng)目標(biāo)要求

2.4 補(bǔ)償原始誤差

眾所周知，原始誤差包括機(jī)器故障、固定誤差等，有些誤差是無(wú)法徹底消除的，但是可以通過(guò)一定的方法，人為地制造出一些新的誤差，以達(dá)到抵消原有誤差的效果。在運(yùn)用補(bǔ)償原始誤差法時(shí)，要注意人為設(shè)置的誤差值要與原始誤差值大小相等且方向相反，可以一個(gè)設(shè)置成正值，則另一個(gè)設(shè)置為負(fù)值。例如，飛機(jī)部件加工制造中，由于對(duì)零部件精度要求高，可以采用智能機(jī)床以防止熱變形、提高加工精度，并進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償。

2.5 分解原始誤差

在產(chǎn)品機(jī)械加工的整個(gè)過(guò)程中，零件中的問(wèn)題或持續(xù)性的誤差會(huì)在后續(xù)過(guò)程中不斷放大誤差。原始誤差的分解和驗(yàn)證可以有效地減輕接下來(lái)的誤差大小。一般的程序是將原始誤差平均劃分（假設(shè)它們被分成m組），使每組的誤差區(qū)域整體減少1/m。并優(yōu)化和調(diào)整每個(gè)流程，減少原始誤誤差產(chǎn)生的影響[6]。

3 結(jié)語(yǔ)

本文從機(jī)床誤差、工具誤差、調(diào)整誤差、定位誤差、熱變形誤差以及力變形誤差等方面對(duì)機(jī)械加工中誤差產(chǎn)生的類型進(jìn)行了分析，從科學(xué)設(shè)計(jì)、減少原始誤差、轉(zhuǎn)移原始誤差、補(bǔ)償原始誤差以及分解原始誤差等方面提出了改進(jìn)機(jī)械加工產(chǎn)生誤差的應(yīng)對(duì)策略。綜上所述，在機(jī)械加工中由于諸多方面的因素，產(chǎn)品在加工過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一些誤差，但這些誤差的存在不僅影響產(chǎn)品的準(zhǔn)確性和產(chǎn)品的安全使用，還影響了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，因此必須高度重視。文章對(duì)當(dāng)前機(jī)械加工誤差產(chǎn)生的類型和原因進(jìn)行了分析，進(jìn)而提了一些旨在減少和避免誤差產(chǎn)生的有效策略。隨著我國(guó)機(jī)械智能產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展的智能CNC中心的出現(xiàn)，必將為機(jī)械和制造業(yè)帶來(lái)新的革命。因此，需要緊跟時(shí)代發(fā)展潮流，積極探索機(jī)械加工業(yè)的改革發(fā)展之路。