基于机械加工误差产生的原因及措施研究

师晓蒙

北京航天爱锐科技有限责任公司 北京 100007

在我国的机械行业中，机械加工是一项非常重要的工作内容，机械加工的质量在很大程度上反映着机械行业的加工质量以及发展前景，因此在我国的机械行业中，对于机械加工还是非常重视，正在不断地加大力度提升机械加工的质量以及机械加工的发展前景[1]。但是在机械加工中不能够忽视的一个主要问题就是机械加工过程中存在的加工误差问题，加工误差的存在很大程度上能够对机械加工质量以及机械加工的后期使用造成严重的影响。因此本文主要针对机械加工过程中的机械加工误差进行详细的阐述以及分析，希望通过本文的阐述以及分析能够有效地降低机械加工过程中的加工误差的产生，最大限度地提升机械加工准确性以及加工的质量。

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。

2.1 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。

2.2 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[2]。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。

2.3 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。

2.4 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[3]。

3 提高机械加工精度的有效措施

3.1 减小原始误差

在机械加工中可以利用机械加工中的过程性控制来减小原始误差而提高加工精度，并在这一进程中通过对各种造成原始误差的成因分析，并对成因进行对应的处理。对直接减小加工误差的做法可以归结为：（1）提高用于工件加工的夹具、刀具、量具的精度；（2）有效减小工具测量的误差；（3）对受力或受热受刀具的磨损和内应力引起的变形进行过程控制；（4）对应用成形表面加工刀具时，应尽量较少成形刀具的形状误差和安装误差。

3.2 转移原始误差

将原始误差进行转移，在实践中是指对原始误差的敏感方向进行控制，即从原始误差的敏感方向转移到非敏感方向，如在机械加工过程中，可将原始误差向自由加工尺寸方向进行转移，这一加工策略将在对原始误差转移的基础上，提高加工件的质量。

3.3 实施误差补偿

在机械加工过程中，也可采用对原始误差的补偿来提高加工精度。其在操作过程中就是人为地对加工件进行新的误差处理，从而使制造出了的新误差可以有效地弥补加工工艺系统中的原始误差，控制原始误差的影响。

3.4 严格遵循生产原则

在机械加工的过程中，要依据工件类型进行详细的规划，以一定的过程性原则完成加工。一般遵循“基准先行”“先主后次”“先面后孔”的原则，并在这一过程尽可能地建立多表面的加工基准，且减少定位的误差。

4 结语

综上所述，机械加工技术作为基础工业发展的重要支点，其技能应用水平直接决定了未来的工业成就。而机械加工误差的问题的解决和技术的升级是一个系统化问题，需要多部门多渠道共同配合才能有效实现。减小机械误差的过程中，应结合设备、人才、技术管理等方面的策略，助机械加工技术应用的上档升级，实现精细化的技术应用下生产效能和企业效益的双提升。