机械加工误差分析以及解决措施

陈文学王海红

摘要：在机械加工中，工件上某一尺寸的加工误差，可能是由多项系统误差和多项随机误差共同作用的综合结果。由于在加工每一尺寸时，作用在其上的偶然因素的组合都不一样，因此，即使是同一设备、同一操作工人加工出的同一批工件，其实际尺寸也是变化的，这就是尺寸分散现象。一批工件的尺寸分散范围若在公差范围之内，则合格；反之，若尺寸分散范围超出公差范围，则超出的部分工件为不合格品。本文主要针对机械加工误差分析以及解决措施进行简要分析。

关键词：机械加工；误差；解决措施

1机械加工精度及误差的含义

所谓机械加工精度，指的是机械产品在进行机械加工之后，其实际的几何参数与图纸中所规定的数值的符合程度，符合程度越大，则证明机械加工精度越高，反之，则证明机械加工精度较低，加工后机械产品的实际几何参数与图纸中规定的数值之间的差值，就是机械加工误差，加工误差越小，说明机械产品的质量越好，加工误差永恒存在，不可消除，但如何控制加工误差，是一个亟待解决的问题。

2机械加工精度的具体内容

机械加工精度主要包括三方面内容，分别是尺寸精度、几何形状精度以及相互位置精度，衡量机械加工精度的高低，要从这三方面人手。尺寸精指的就是机械产品零件的实际尺寸与图纸中所标注的尺寸的符合程度。几何形状精度指的是机械产品零件表面实际的宏观形状与图纸中所绘制的宏观形状的符合程度。相互位置精度指的则是机械零件与基准之间的相互位置与图纸中所要求的相互位置的符合程度。

3机械加工误差产生的原因

3.1原理误差

在加工的过程中没办法采用理想的加工运动方式而采用了近似的加工运动方式，由此产生的加工误差称为原理误差。从实际的情况考虑，如果采用理论中的加工原理对工件进行加工，那么就需要十分复杂的加工机构来实现这一目标，这会造成资源的极大浪费。机械加工企业只需要将加工件的误差控制在一定范围内，能够满足功能需求即可，并不需要提高成本来彻底消除误差。因此，在实际加工中原始误差是一定会存在的，这就会给加工件的加工精度带来影响。

3.2机床误差

机床是机械加工的必备条件，生产过程中的每一个环节，零部件的每一次加工都需要机床的参与。所以说，机床自身的误差直接作用于零部件的制造精确度。机床的制造误差包括机床的导轨精度误差、主轴的回转误差以及传动链误差。导轨是机床的最关键部件之一，它起到确定机床其他零部件的相对位置、为刀具等加工部件的运动提供基准等作用。导轨的精度误差主要来源于导轨本身在制造时产生的误差、导轨安装不正确以及导轨在运动较长时间后产生的磨损。主轴是进行切削加工必不可少的部件，是生产时刀具运动的基准，能够直接施加影响作用于被加工部件。主轴的同轴度、跳动度误差、轴承的几何尺寸或表面质量误差以及轴承之间的同轴度误差导致了主轴误差的出现。

3.3刀具的几何误差

加工过程中不同刀具在切削时与工件的接触部位磨损程度不同，造成的加工误差也不相同，同时刀具的切削会对刀具产生力的作用从而使得刀具本身产生变形磨损，从而使得被加工件产生加工误差；刀具本身在制造过程中产生的误差也会造成工件的误差，例如使用定尺寸刀具进行加工时，刀具的制造误差会直接对被加工零部件的精度产生不好的作用。

3.4调整误差

机械加工不是一个一次性就完成的过程，需要经过一个个的步骤。而在每个步骤完成之后需要对夹具、刀具以及工件进行调整，例如重新对刀、重新夹装等，以便确保它们之间相互位置精度的准确。但是这种调整会有误差，这会使得被加工零件的精确度下降。

3.5定位误差

在机械加工开始之前需要将工件固定且与机床上的基准部件保持正确的相对位置，这就需要人利用夹具完成这一环节，因而会产生定位误差。被加工件定位时相对于基准的位置精度会对被加工零件的形状、尺寸大小产生直接的影响，这关系着之后的加工以及装配。所以说定位误差在机械制造流程中扮演关键角色。在实际的生产环节中定位误差是没有办法彻底解决的，因此就需要加工人员在不影响后续加工处理以及装配的情况下尽力去减少定位时的基准不重合度，让机械加工误差位于公差带内。

4解决措施

4.1清楚地认识不同性质的误差

提高制造精确度的一个关键环节是需要分辨明白不同性质的误差。加工过程中产生的误差一般会被区别为系统误差和随机误差。系统误差是指在一段时间内加工零部件时出现的数量和矢量遵循某种规律变化或者维持原状的加工误差，分别称为变值系统误差和常值系统误差。常值系统误差包含有原理误差、机床设备各个部分元件的制造误差、制造工艺链受力所带来的制造误差等；变值系统误差包含制造工艺链受热、刀具摩擦磨损带来的制造误差等。随机误差说的是在加工的过程中误差的数量与矢量不遵循规则变化的制造误差，其包括零部件的内应力误差、定位误差、坯料误差等。认清楚不同的误差之后就可以按照不同的解决方案来减小或者消除加工误差，提高加工的精度。

4.2原始误差减小法

众所周知原始误差包含了机床的精度误差、夹具误差等等。具体问题具体分析，面对差异化的原始误差造成的加工精度较差的问题需要互不相同的方案，在开始加工之前就将问题解决，能够明显的降低或者减少原始误差对于零件加工的影响。例如在加工制造精度要求比较高、结构有比较复杂的航空部件时，就需要优秀的性能卓越的加工设备。例如智能化机床的使用能够提高加工精度，防止热变形、测量机床的空间精度并加以自动补偿。降低原始误差的常见措施有转移法和补偿法。原始误差转移法是指在没有办法完全消除原始误差的情况下，将原始误差转移至对于被加工部件精度要求不高的部位，这样就能够避免原始误差对零部件的制造精确度产生太大的坏的作用。原始误差补偿法是指在机械加工过程中人为地制造一种误差，人为制造的误差必须要和需要消除的误差大小相等，方向相反，使两种误差互相抵消，这样就能提高被加工件的精度。

4.3不同的零部件需要有不同的加工方式

大构件的加工要采用不同的加工方式，加工时材料去除量占毛坯总重的90%左右，其结构的厚度以及规格条件都要求采用高速加工技术以降低切削力、减小工件的变形，这对零部件的制造精确度有很大的提高，同时也可以保证加工的效率。

4.4误差分组

通过对误差出现的规律进行研究，通过仔细测量之后将部件的尺寸按照值的高低来分组，分为a组，这样一来每一组零部件的尺寸范围变成了之前的1/a。接着遵循各个组的误差范围进行再次对刀，让各组的零部件尺寸范围中心保持相同，这样的话能极大降低加工件的尺寸分散范围水平。采用误差分组的方法能在一定程度上增加加工的精度，同时该方法经济有效。

4.5设计时改进被加工件的结构

在设计加工件时不仅仅要考虑到功能方面的实现，成本的控制问题还应该尽力达到方便加工的要求。例如壁厚要均匀，结构要匀称，来减小工件内应力的发生，因为内应力的产生也会对制造精确度产生坏的作用。另外在加工时适当地选择不同材质的刀具，加大刀具的前角和主偏角，在加工前或者加工后对被加工件实施适当的化学处理、热处理等手段，这些方法都能有效降低刀具对零部件的切削力，从而减小零部件的变形。

5结束语

综上所述，从一个零件开始加工到加工结束有很多个环节，每个环节都有可能因为不同的原因造成零件的几何尺寸、表面质量与理论值有一定的偏差。只有通过分析形成误差的原因，才能提出对应的解决方案。找出最为经济最为可靠的解决方法，使得零件的加工误差保持在公差带的范围之内是企业需要考虑的重要问题。

参考文献

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