基于机械加工误差产生的原因及措施研究

冯仁专

摘 要：在日常的机械加工过程中，难以控制的，会出现许许多多的误差，有的误差可能无足轻重，但有的误差一旦产生或许就“失之毫厘，差之千里”了。因此本篇论文就从机械加工误差产生的原因为切入点，进而探讨如何切实高效的规避这些误差，提出解决措施。

关键词：机械加工;误差原因;措施研究

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

1 机械加工误差的定义

机械加工误差通常指的是，在具体加工操作过程中，实际加工后的几何参数与预先规定的几何参数之间存在偏差的程度，包括几何尺寸、几何形状和相互位置。与之相对应的，实际和理想几何参数之间的相符合程度就是加工精度。加工误差和加工精度呈反比例函数，符合程度与加工精度呈正比例函数。其实，加工精度和加工误差所反映的问题是相一致的，只不过是换了另一种谈法而已，本质上是相同的。

而我们之所以去分析研究这种误差，其意义在于我们可以通过找到各类误差的产生原因，来规避机械加工误差，从而达到加工精准度的大幅度上升。

2 机械加工误差的原因

工艺系统的组成部分包括机床、刀具、夹具和工件，而如果这些系统部分产生了原始误差，就会造成机械加工误差的存在。因此在分析为什么会产生机械加工误差时，其实是在剖析原始误差出现的成因。

（1）加工原理的原始误差。在大多数条件下，为了能够实现工件表面与理想几何参数的契合，就要求工件的运动与刀具的运动产生某种关联。这个运动联系其实就是加工原理。不过在理想几何参数下，加工原理相对而言是几乎不会存在误差的，这就要求高超精密的技术来研制机床或夹具，如果在刀具加工的过程中，没有完全根据理想几何参数进行，只是按照相近的加工运动或者类似的刀具轮廓，就容易引发原理误差。

（2）机床误差的原始误差。在具体操作过程中，不管是机床的制作，还是机床的安装过程，必然会出现一定的磨损，从而导致机床误差的产生。

尽管工厂方面在出厂之前，会进行对于机床的核查工作，不过一般来说，检测机床的重点在于关键零部件的大致位置和轮廓上，而且还是在没有削切荷载的状态下，因而在这种情况下的检测，所能呈现的只是机床误差中的静误差。

静误差大致包括以下这么三种：

1）导轨误差。导轨在使用和安装过程中产生的不同程度的磨损，甚至在导轨的研制过程中也会出现一定程度上的误差，这些都是导轨误差出现的成因。2）主轴误差。一方面，主轴的轴颈在制造过程中，它的圆度和同轴度都是很难掌握的，因此这极易产生误差。另一方面，轴承不仅在制作过程中会产生误差，轴承和轴承二者彼此之间也会产生同轴度误差。正是这些因素的交错纵横，才极易导致主轴误差的产生。3）传动链误差。传动元件在制作时，很容易发生安装、几何、运转和运动过程中的偏差，如果传动链末端的元件在转动时，发生了偏差现象，这就表明引发了传动链误差。

（3）刀具误差的原始误差。刀具在长时间的使用加工过程中必然会产生不同程度上的削损，一旦刀具产生损耗，就会降低工件制作的精准度，从而导致了误差的产生。

（4）定位、调整与安装误差。定位元件是用来确定工件在安装时所处的位置的元件，在制作定位元件的过程中，必然会产生一定的误差，从而导致工件在安装过程中必然会产生误差。除此之外，工件的调整与安装过程通常都是通过人工来进行的，如果人工技术达不到，其精准度就会下降，因此就会存在调整与安装误差。

（5）由于变形引发的误差。工艺系统的受力变形、热变形，以及内应力引起的变形，都会导致由于变形而引发的误差。

机械加工时，在进行切削的过程当中，难以避免的，会产生一个力的作用，不仅如此，还会出现切削热和摩擦热，这些力度、热度作用在工艺系统的各组成部分上，就会导致不同程度的变形，从而致使变形误差的产生。

由于冷热加工的不均匀，就会导致内部组织的体积发生改变，这样一来，就会产生内应力，从而导致变形误差。

3 减少机械加工误差的措施

剖析了引起机械加工误差的成因后，我们不难发现，机械加工误差几乎是必然存在的，我们能做的，就是尽最大力量，规避和降低误差，提升机械加工的精准度。

（1）针对刀具磨损的措施。一般情况，针对刀具磨损有这些措施：首先，可以挑选质量上乘的刀具;其次，在使用刀具时，可以注意一下规范的使用方法;使用完刀具后，要进行良好的保存措施，使用正确的磨刀方式，选用优良的冷却液等。

（2）针对工艺系统变形的措施。首先可以提高工艺系统的刚度，降低材料的削切使用量，使变动幅度值缩减。

其次，还可以采取措施，通过一定的热加工，降低磨损度，使工件的韧性更加匀和，均衡中间构造。

除此之外，还可以更改进给方向，逆向而行，加大进给来进行切削，清除工艺系统的变形，从而降低机械加工由于变形而引发的误差。

（3）通过就地加工提高精度。在机械加工或者安装过程中，许多工件的加工并不是独立进行的，因为很多部件都是互相有所联系的，按照平常的机械加工步骤，很容易产生无法规避的误差，但是如若采取就地加工的途径，往往能够从很大程度上避免这些误差，不仅如此，还能够大大地提升机械加工的精准度。

（4）采取转移、补偿的方式降低误差。很多情况下，一些机械加工的误差无论采取什么措施都是难以避免的，因此不如转换思路，采取转移或者补偿的方式来缩减误差。可以通过从工艺系统、夹具上面寻找突破点，来找到既能够转移误差，又不会对机械加工的精准度产生过多的负面影响的方法;或者也可以通过人工的逆向加工，来进行误差抵消、补偿，从而提升机械加工的精准度。

4 结束语

在机械加工过程中，实现机械加工误差的降低，以及机械加工精准度的提升，是机械工作者们一以贯之的渴求。而经过剖析引起机械加工误差的成因后，我们才能发现高效有用的解决措施并运用到机械加工的过程中去，提升机械加工工艺的品质。

参考文献：

[1]黄安乐.浅析机械加工误差产生原因及消除措施[J].中国新技术新产品，2011（22）：151.

[2]向大学，刘明生.机械加工误差产生的原因及改进措施[J].制造業自动化，2012，34（12）：43-45.

课题名称：创新创业教育与工程训练教育融合的研究编号：（2018-cg02）