机械加工工艺技术与误差控制研究

龙 勇

（西南化工研究设计院有限公司，四川 成都 610200）

加工工艺技术的先进水平是影响机械产品质量和精度的关键因素。自进入21 世纪以来，产品向精益化方向发展已成为必然，人们对机器制品的品质提出了更高的要求。但是，在生产过程中，因为工艺的原因以及其他一些原因，都会造成产品出现一定的误差。一旦这些误差超出可控范围，那么就会对产品性能造成很大的影响。因此，必须持续强化对机械加工工艺技术中的误差分析，并以此为参照，深入探讨并找到提高工艺技术水准的有效方法，以更好地保障加工产品质量。

1 机械加工工艺概述

在进行机械加工时，工作人员要依据待加工产品数量、加工设备技术要求、工人素质能力、加工场地环境条件等，来对应该采取的工艺步骤加以确认，并将具体的加工内容和要求汇总成工艺文档，也就是人们所说的“工艺规程”，这是一种非常重要的技术文档，能够保障组织生产有序、安全进行。因为每个工厂的具体生产条件和过程都不一样，所以制定出来的规程有很强的针对性。机械加工工艺过程就是借助机械加工这一方法，对毛坯大小、表面质量等进行改造、调整，使其成为零件。比如，一个初级零件，从粗加工到细加工，再到组装、检查和包装，这一系列工序组成了所谓的加工工艺过程。而上述工序所使用的技术，就被称为机械加工工艺技术。

2 机械加工基本原则

机械加工是非常复杂的任务。在加工过程中，有很多的因素会对加工效果产生影响。其中任何一个步骤如果出现错误，就会对最后的加工质量结果造成很大的影响。所以，在进行机械加工时，必须严格按照如下原则操作。

2.1 基准先行

无论加工何种零件，第一步都应当是制作标准样件，然后以此为后续的定位基准。当完成好样件设计之后，要利用加工设备将其加工成成品，然后将其作为模具，为后续加工提供参照。

2.2 先确定好机械加工工艺

特别是在对非标定制产品进行加工时，必须要按照图纸标准和要求来明确工艺，对加工过程要展开认真审核。若是对加工精度没有严格的要求，即使是最简单的零件，也难以达到预期加工目标。因此，对于加工出来的成品，必须有很高的精度要求，要严格把控最初的工艺选择以及之后的半精、精加工。

2.3 先打孔后加工

如果被加工的产品带有孔，那么首先要加工好孔，之后才能加工各截面。由于孔的加工过程比较复杂，如果孔的大小和位置没有把握好，或者出现了加工错误，都会导致整个产品的报废。但在后期，通过对切面的研磨、适当调整，可以很好地解决上述问题。

2.4 坚持差异化

不同种类的机械产品，用途会有很大的差别，在进行加工的时候，所采用的工艺、加工设备也会有很大的不同。要想确保加工效果，最大程度地减少加工质量问题的出现，就一定要严格遵从差异化原则。针对不同类型的产品，要根据与之相匹配的工艺类型要求进行加工。

3 机械加工工艺技术误差分析

3.1 定位误差

在借助机床加工零件时，通常要选取零件表面的一个几何元素来作为零件的定位参考。而在实际工作中，人为操作不当、工件本身质量不合格等问题时有发生，极易引起工件基准的误差，从而给后续的加工带来不利的影响。一般情况下，机械加工过程中引起的定位误差可划分为两种：一是定位参考误差；二是基准不重合误差。

3.1.1 定位参照误差

当将数控机床用于机械加工时，其定位参考一般都是在计算机中建立的一个数字模型，再凭借预先编写好的程序，来对数控机床加以控制，使其按一定的逻辑来进行复制加工。在实践中，如果数字模型与被加工工件的定位基准无法达到完美匹配，那么在复制加工过程中就会出现间隙，造成一定误差，成品将难以满足实际使用需求。

3.1.2 基准不重合误差

在工件加工过程中，除了以电脑数字模型为依据，也可以借助现有的实物零件来加工或复制工件[1]。在进行加工前，必须先将模板件与标准件精准对齐，以确保两个工件的基准一致。但是，在实际加工中，由于机床的振动，会使得二者的基准存在一定的偏差，若不加以修正，则会造成后续工件的变形。

3.2 机床制造误差

在机械加工过程中，只要机床运转，就会不可避免地出现摩擦现象，从而导致导轨误差、主轴回转误差以及传动链误差。

3.2.1 导轨误差

机床的导轨除了起到固定工件的作用外，还可以为待加工工件基准位置的确认提供有效依据。然而，部分加工中心的机床，由于年代久远、使用较为频繁，导致导轨表面出现了大量的划痕磨损，这会对表面的平整度和均匀性造成不利影响，在此条件下，如果要通过导轨来进行各个部件的定位，就会出现很大的误差。

3.2.2 主轴回转误差

主轴回转误差是出现较为频繁的误差之一。在主轴运行过程中，运转速度和运行量经常不稳定，这会使轴承磨损和老化问题日趋严重。除此之外，在运行过程中，还存在同轴转速不一致等问题，极易使机械设备产生磨损，从而造成预定运行数据与实际运转数据不匹配[2]。在机械加工过程中，主轴起着重要的作用，而回转误差是影响工件加工可靠性的一个重要因素。

3.2.3 传动链误差

机床传动链条由机床的两个端部的驱动滚筒导向。在相对移动过程中，由于两个转筒之间的水平高度不一致，造成了传动误差。一般而言，这样的误差与机床工件加工的精度和可靠性并没有太大关联。但是，受限于机床自身安装及结构特性，传动链在移动时，也会带动其他部件一起移动，在一定程度上会影响工件加工的精度。

3.3 加工刀具存在的误差

在机械加工工艺中，加工刀具是最基本的工具，所以，对该工具的正确使用非常重要。在实际运用中，要保证刀具的参数、规格满足相关标准，与加工需求相匹配，从而切实保障加工的可靠性。然而，由于加工刀具种类极多，所具有的实用功能也存在一定的差异。因此，对于不同种类的刀具，其误差控制的方法也有很大的差别，这就需要工艺员有更熟练的操控技术，并对每一种刀具的使用性能都有清晰的了解。唯有如此，才能更好地进行机械加工。相反，如果不能对各种材质刀具充分了解，就会导致加工误差发生率大大提升。

3.4 工艺系统的变形误差

与夹具等加工器具相比，工艺系统所包含的工件强度并不高。因此，工艺系统变形误差问题的出现，很大程度上是由机械加工产品本身性能不佳引起的。换言之，若机械加工产品自身易变形，缺乏抗冲击性，则会极大地影响工艺系统，进而产生工艺系统变形误差。以内圆磨床加工为例，在进行磨床内孔切割时，如果选用横向切割法，内圆磨头的主轴会受外力影响而发生变形，此时切割出来的孔难免会产生一些误差，产品质量会受到影响；又比如，车削细长轴时，如果被加工部件本身的强度不足，抗冲击性差，再向其施加较大的切削力，就很容易发生变形，造成变形误差。

4 机械加工工艺技术误差控制的有效方法

4.1 严格落实机械加工管控

想要有效减少加工工艺技术误差，就应将加工误差的控制贯穿于每一个环节，其中，加强对设备购置、改造和运行的控制是一个重要方面。具体而言，首先，在购置设备时，要经过多轮的比较，选出较为实惠且有良好性能的设备，将其本身的几何误差减至最小[3]。此外，在正式使用装备前，要对其进行全面、细致的检查，对其原有误差有充分的了解，防止有较大误差的装备被应用于加工作业。其次，对于装备的改进，要立足于现实需要，并做好对平时操作中产生的错误的汇总，这样才能为以后的装备维修工作做好铺垫。最后，在设备运行过程中，还应有效落实指令控制，以保证机械加工期间出现的错误能得到及时的解决。

4.2 及时采取补救对策补救误差

就实践而言，某些机械加工工艺误差是难以避免的。针对此类误差，不能放任不管，而是应借助人工操作，最大限度地填补误差，从而将误差带来的影响降到最低。详细地说，在实际加工作业中，相关人员一定要立足于工艺应用实况，全面考虑相关问题，制定切实可行的补救对策，对固有的原始误差进行补偿或抵消，这样才能更好地控制误差影响，从而保障加工的可靠性。

4.3 合理挑选适用刀具以及切割工艺

市场上有着各式各样的刀具，对于不同的刀具，所匹配的机械加工也有很大的差异。比如平面类和曲面类这两种部件，所适用的刀具就有很大的差异。所以，在选择刀具时，要根据相应的对象来确定[4]。此外，在出刀方式上，必须按照“从小到大”的应用原则，以全面提高机床加工的可靠性。总之，为使刀具效用得到充分发挥，必须对工具进行全面、细致的分析。除了要对刀具进行恰当选择以外，还要对切割工艺的选择给予足够的重视。在数控机床实操中，通常会使用到许多类型的刀具，一旦切割方式选取不当，就会对工件表面造成破坏，进而影响加工的有效性。这就要求在切削过程中，设计出一种不会影响到工件性能的切入和切出方式。

4.4 有效控制加工温度

在进行机械加工时，因机器运行会放出大量热量，使被加工件发生变形，由此会造成加工变形误差。为了解决这个情况，需要采取一些合理的控制手段来控制加工温度，有效减少设备散热。详细来说，可以采用如下措施：一是通过冷却剂来给部件降温，减小由于高温引起的部件变形，这样就能很好地控制加工过程中的误差；二是结合实际需求，装设散热装置，以减少部件热量的产生，防止热源与机械设备的直接接触；三是通过润滑油来减小加工过程中所引起的摩擦，来达到降低机床散热、提高加工精度的目的。

4.5 合理采用误差分组方法

机械加工工作比较复杂，有很多因素会影响到其精度，尤其是会极大地影响各种零部件，所以必须要对相关因素进行有效的控制，将零件的误差排除掉，然后再进行后续的加工工作。如果这个过程中的误差没有得到很好的控制，那么在后续工作中就会出现更为严重的误差。在控制加工误差时，要从总体上对相关因素进行全面的考虑，保证在所有环节都能对加工误差进行精确的控制，以使加工过程符合精度需求。所以，必须采取一种恰当、可行的方法，来对误差展开有效分析，从而达到精准管控目的。详细来说，可以使用误差分组法，也就是对发生率较大的误差展开分组分析，并实行分组管控，从而防止过大误差的产生[5]。就各种误差控制措施而言，该方法所投入的成本减小，并且能够取得较高的成果，因而其满足技术的经济需求以及效果需求。

4.6 针对工艺技术展开标准化建设

在机械加工过程中，对于各种产品的工艺技术都有严格的规范。若是在产品加工过程中不能按照相关规范来操作，那么就很难保证产品的质量。要想有效解决机械加工中存在的工艺误差，使产品的品质得到切实的提高，就需要加工企业着眼于实况，全面考虑自身加工的工艺产品类型，有针对性地打造工艺技术体系，对加工技术细则、使用设备规格等加以明确，从而使加工作业更加标准化。在平时工作中，要强化监督审核力度，全方位管控加工流程和技术应用。若是发现有不合规、不恰当的操作或是其他问题，要及时加以制止或处理，以最大程度地减少误差，从而有效促进加工精度和产品质量提升。

总而言之，在现代社会飞速发展的今天，人们越来越多地关注加工产品的质量和精度。在机械加工过程中，若是产生了误差，就会对产品品质、使用效果等产生重要影响，对企业发展也会产生负面影响。误差的产生原因很多，要想完全消除很难。因此，必须采用合理、可行的方法来降低误差。相关工作人员必须对误差给予更多的关注，科学地运用机械加工工艺技术，为确保产品质量奠定坚实基础。