机械加工精度误差分析及措施研究

耿雪振

[摘要]作为衡量机械加工产品质量的主要指标，机械加工精度受多方面因素的影响。加工制作过程中，加工工序、设备、人为等都会给机械加工带来误差。本文主要分析了影响机械加工精度的各种误差及产生原因，并针对误差问题提出了相应的解决策略，以期对机械加工质量控制部门提供参考。

[关键词]机械加工精度 误差分析 加工原理

[中图分类号] O348.3 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-7-326-1

加工精度是指机械零件加工完成后的几何形状、尺寸和各表面相互位置等具体参数的实际值与标准值之间相符合的程度，通常它们之间在数值上的偏离程度称为加工误差。在复杂繁多的机械加工操作过程中，因为设备、人为等因素的影响，加工误差的出现具有一定的必然性。然而要保证加工零件的质量和正常使用，就必须将加工误差控制在一个合理的范围之内。因此，加强有关机械加工精度误差方面的研究对于提高零件质量和性能、节省加工制造成本具有重要意义。

1机械加工存在的误差及产生原因

1.1加工原理误差

加工原理误差是指在机械工件的加工操作过程中，由于采用了比较类似的传动比、加工方法或者刀具轮廓代替标准的加工方法和工具，以使得加工工件在实际加工操作过程中产生了加工误差。此种误差是机械工件加工中最常见的误差类型[1]。其产生原因有以下两个方面：

（1）在实际的机械工件加工操作中使用了类似的刀具轮廓。刀具轮廓是机械工件加工中的重要工具之一，按照规定要求对于机械工件的加工刀具轮廓要具有十分精确的刀具曲面，同时刀具的曲面轮廓要完全配合刀具的刃口。但是在实际的生产加工中要做到完全的配合是肯定达不到的。在此种情况下经常会采用直线、圆弧等近似的曲面线形来代替标准的曲面，因此刀具轮廓间具有的差异就造成了加工误差。

（2）在实际的机械工件加工操作中使用了类似的加工运动。一般情况系，在进行机械加工作业时，我们会在加工工具和被加工对象之间建立一种关系以使工作表面满足我们的加工要求，此种关系我们称作为运动关系。在实际加工过程中，要想满足理论上的加工精度要求，就会有很多不能达到或很难达到的问题，而为保证加工工作的顺利进行，我们就必须采用近似的运动关系完成加工，在这种情况下就会产生加工原理的误差。

1.2工艺系统误差

1.2.1工艺系统力效应误差

材料自身所具有的残余应力会引起加工误差。在没有外力作用时零件内部存在的应力称之为内应力。一旦工件内部产生相应的内应力，在加工操作过程中内应力就会重新分布，使工件金属进入一种不稳定的高能状态，此种情况下当工件金属向稳定低能方向转化时就会发生变形，由此引起加工误差的产生。

机械工件加工过程中，工艺系统会在夹紧力、重力、切削力、惯性力和传动力等外力作用下发生变形，或者由于工艺系统的刚性不足等造成零件和刀具之间的合理的位置关系发生破坏，由此零件会产生相应的加工误差[2]。

1.2.2工艺系统的几何误差

工艺系统的几何误差是指刀具、机床和夹具等自身在制造过程中产生的误差，和工具在使用过程中由于磨损消耗等引起的误差。主要包括夹具、工件、刀具的安装误差，机床传动链的动态和静态调整误差、尺寸链误差、定位误差等。定位误差主要包括定位副制造不正确误差和基准不重合误差两种，其值取为两种误差的矢量和。这类原始误差在加工操作前就已经客观存在。

1.3加工、检验、技术水平等人为因素引起的误差

人的情绪状态、技术水平、身体条件等都会在一定程度上影响这加工过程和检验过程，从而引起加工误差的产生。

2减少机械加工误差的处理措施

2.1尽量减少原始误差

加强控制工艺系统受热、受力变形、工件内应力变形、刀具磨损消耗、测量误差等，提高量具、夹具、工具自身的精度和所应用机床设备的几何精度。要加强分析产生加工误差的原始误差，依据具体情况采取相应措施应对主要原始误差，以不断提高机械加工精度。

2.2减少设计阶段误差

设计零件结构过程中只有坚持检测容易、加工方便的原则才能设计出合适的加工工件。在设计工艺过程时要恰当安排加工工序，尽量消除由于加工工序的不合理二造成的误差。标注零件尺寸时，要注意被测尺寸最好是零件实体上点、线、面间的距离。综合考虑各方面因素设计技术文件，能够结合实际加工技术水平和设备实际加工精度和能力，确定恰当可行的技术文件，从而节省加工成本、提供加工精度[3]。

2.3转移误差

转移误差是指将原始误差由敏感方向转移到非敏感方向（不影响或很少影响加工精度的方向）。如磨削主轴锥孔和其轴颈之间的同轴度是由夹具来保证，而不是靠机床主轴的回转精度来保证，因此将工件与机床主轴之间用浮动进行连接，就顺利转移掉了机床主轴的原始误差；转塔车床工作需要经常进行旋转，如果在生产中采用将刀刃切削基面放在垂直面对的立刀安装方法既可以有效转移旋转误差。

2.4误差平均法

在某些情况下经常会出现该工序有较稳定的加工精度和足够的加工能力，但总是出现毛坯的精度很低的问题，造成复映误差和原始误差较大，严重影响了加工精度。如果此时按照误差尺寸大小将毛坯分成n个小组，那么每组毛坯误差就变为原来误差的1/n，这时再按照组别对应调整工件和刀具的相对距离进行加工操作，就可以很大程度上缩减工件的尺寸分散范围。

2.5误差补偿法

误差补偿法是指为抵消工艺系统中的原始误差，人为的创造一种新误差的方法。如当原始误差是正值时，人为的创造一种误差取为负值，或者直接用另一种原始误差去抵消，并尽可能保持两种误差的大小相等、方向相反，以此来不断减少原始误差。

3结束语

现代机械制造市场竞争中，不断提高工艺系统加工精度、加强机械工件加工质量是提高机械制造业市场竞争力的重要手段。因此，加工单位加强对机械加工中影响工件加工精度的误差分析，找出误差来源和原始误差，加强技术改进和高新技术应用，提高工件设计水平和加工制造能力，将加工误差尽最大限度控制在允许范围内，不断提高工件加工精度和质量，从而提高其市场竞争力。

参考文献

[1]任妙芳.浅析机械加工精度的影响因素及提高措施[J].机械研究与应用，2010，06（10）：61-62.

[2]朱政红，张春伟.影响机械加工精度的几种因素[J].组合机床与自动化加工技术，2010，12（29）：62-63.

[3]汪尧.工艺系统几何误差对加工精度的影响分析[J].黑龙江科技信息，2011，05（35）：57-58.