机械加工工艺与误差分析

摘要：机械加工过程中误差不可避免，针对这种现象，实际生产中，力求最大限度地减少误差。文章从机械加工工艺出发，探讨了误差形成的主要因素，针对性地给出了一些减少误差的方法，为机械加工提供参考。

关键词：机械加工；加工工艺；误差分析

中图分类号：TH161 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）28-0092-02

随着我国经济的发展，加之我国作为制造业大国，机械行业处在一个飞速的发展阶段。随之而来的是一系列问题，就机械加工而言，大的需求量与质量上的差强人意形成了矛盾。我们一方面希望尽快地完成多的产品，另一方面需要尽可能地保证产品的质量。这就要求我们对于机械加工工艺与误差都做到了然于心，由此寻求解决问题的方法。

1 机械加工工艺

机械加工生产过程中，涉及几个基本概念：机械加工工艺、工艺规程以及加工工艺流程。所谓机械加工工艺，是指在机械加工工艺流程的基础上，通过一定的方法手段来直接改变原材料生产对象的几何形状、尺寸、性能以及相对位置使之变为成品或者半成品的过程。而工艺流程主要是指机械零件加工制造所经的具体的步骤顺序，它主要受产品的数量、制造设备的具体条件以及工作人员的素质所制约。工艺规程，是工艺员根据所要加工产品的实际情况（包括加工设备、产量以及工人素质等等）来具体采用的工艺过程，并将这里面的具体的加工内容制订成工艺文件，这些工艺文件就称为工艺规程。

2 误差形成原因

在讨论误差形成原因之前，我们需要了解误差的概念。所谓误差，当是实际值与真实理想值之间的偏差，在机械制造中，可以看作是设计的真实值与实际操作所得到工件的实际值之间的偏差。在加工前，工件都有一个理想的标准，而实际操作中，或多或少的一些原因将会导致实际的加工件与理想完美状态的成品之间不是完美一致的，只是很大程度上的相似，误差的大小实际上就是这个相似度的程度。

2.1 理论误差

由于我们在机械加工时，采取的是近似的加工运动，或者是采用了近似的切削刀具。这加工运动和近似的刀具，本身就与理想状态下的设计标准值存在着一定的误差，由它们通过加工得到的工件，显然，误差不可避免的存在了。

2.2 安装误差

实际安装过程中，也会产生安装误差，它主要由两个方面组成：定位误差和加紧误差。所谓定位误差，即是指基准不重合误差与基准移位误差的向量和。在实际的机械加工过程中，设计基准若是与定位基准不一致，就会导致基准不重合误差；而在实际安装过程中，有时候因为工具本身或者是操作的问题，会出现基准移位，也将引起误差。我们将这两种误差的向量和定义为实际的安装误差。所谓夹紧误差即是指加工过程中，由于夹具夹紧工件的力，作用到工件身上，使得工件受力发生形变，引起误差。

2.3 调整误差

机械加工过程中，出于保证尺寸精度的目的，一般会采用试切法或者调整法，而采用这些方法的同时，也伴随着调整误差。试切法的调整误差主要是由于操作时的测量误差、机床微量进给误差以及工艺系统受力变形产生的误差引起的。调整法的误差形成原因可能性比较多，一般微进给量误差或者实际操作中的“爬行”都会引起调整法的误差；此外，调整机构的制造误差或者对刀时的误差等都可以造成调整法的误差。

2.4 测量误差

这类误差主要是由于加工过程中采用测量仪器的精度问题引发的，另外测量人员的观测也会引起误差。

2.5 机床误差

常规情况下的机械加工多数是通过机床来操作的，但是机床作为一件加工道具，它本身也是存在着误差的，显然，由本身存在误差的机床作为加工刀具来加工机械产品，生成误差也就无可厚非了。机床的误差一般是构成它的几个要素的误差综合影响的结果。

机床在工作时，主要是通过主轴的旋转运动来实现的。这里就产生了一个问题：主轴转动时，由于轴本身的制造因素以及装配上的间隙，加之在持续运动过程中可能存在的振动现象，这些都将导致轴的回转中心不是一条直线。这种呈现略微波动的现象使得工件在加工时不可避免要产生误差。

2.6 夹具及刀具误差

顾名思义，这种误差分别是由于夹具和刀具各自的误差引起。夹具误差除开夹具本身的制造误差，还受定位、对刀以及安装装配等的影响。刀具误差的产生主要是刀具本身制造存在问题，另外经常性的切削也会使其产生磨损。

2.7 工艺系统变形误差

工艺系统变形误差主要有两种情况，一为受力变形，二为受热变形。受力变形主要是因为机床的零部件、刀具以及工件本身的刚度问题，使其在受到一定程度的力的时候发生形变；受热变形即是在加工的时候，机床或者刀具受热发生变形，由此造成误差。

2.8 操作

这种是常见的，由于操作人员的素质高低不同，由他们加工出来的工件存在着误差也就不足为奇了。

3 减少误差的方法

无论从生产需求还是加工初衷上来看，我们都希望得到零误差的完美成品。可是，大量的经验告诉我们，机械制造过程中，不可能产生百分之百零误差，不管多么精密的仪器，多么科学严谨的操作手法，误差都不可避免的存在着。所以，在实际加工中，我们只能退而求其次，力求最大限度地减少误差，使之尽量契合设计上的完美状态。

针对上述误差产生原因，给出对应的解决方法。为了减少理论误差，我们可以采取CAD/CAM技术，这一点在现代加工中也越来越较多应用；安装时，要做到基准重合、基准统一，夹紧时，准备计算夹紧力，确保工件刚度；针对调整误差，对于测量仪器，我们得定期检查及修理，确保其精度符合实际，机床要进行良好的保养，保证其微进给量，对刀、定位等都要精准，此外，加工工艺参数一定要正确选定；测量时为了尽量使观测值准确，在选取高精度的测量仪器的同时，一个好的测量方法的选择也是非常重要的；机床存在误差的，要针对性地解决，机床零部件要按时整修，一定要保证机床的运动精度，可以缩短传动链，控制装配的间隙；夹具本身精度及粗糙度一定要过关，设计要合理，确保其刚性；刀具使用上，要合理地选择进给量及吃刀量，粗、精加工得分而论之，充分发挥冷却液的作用；针对工艺系统的变形，由受力引发的需保证刚度，受热引发的需要确保恒温精度，此外要正确制定加工工艺参数；粗、半粗加工前要去除内应力，精加工前进行时效处理；对操作人员进行技能培训，保证在工人素质这一块尽量少误差。

除了上述方法，很多情况下，我们会采取误差补偿来减少误差。所谓误差补偿说的是人为制造误差用以抵消或者补偿加工过程中原有的误差，从而达到减少误差的目的。如过能正确地利用好误差补偿，在减少误差的问题上将可以提供很大帮助。

4 结语

通过上述内容，我们了解了机械加工的加工工艺，针对性地给出了一些减少误差的方法。虽然应用各种方法也无法避免误差的产生，但尽量小的误差在实际的加工过程中也会提供更多高质量的产品，这对机械加工制造行业有着深远的影响。

参考文献

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作者简介：刘久远（1979-），内蒙古赤峰人，秦皇岛天业通联重工股份有限公司助理工程师，研究方向：机械工艺。endprint