1機(jī)械加工中產(chǎn)生誤差的常見原因

在機(jī)械制造業(yè)當(dāng)中，誤差是一真實(shí)值與理論設(shè)計(jì)值之間的一種差異，由于實(shí)際生產(chǎn)能力的***導(dǎo)致了誤差不可避免，是客觀存在的。因此只有通過(guò)提升生產(chǎn)技術(shù)以及工藝水平來(lái)減小誤差，從而確保機(jī)械加工生產(chǎn)出的成品能夠***大限度的滿足設(shè)計(jì)要求。由于誤差本身具有不可避免的特點(diǎn)，所以本文通過(guò)對(duì)機(jī)械加工當(dāng)中較易產(chǎn)生的誤差進(jìn)行了探討，具體有機(jī)床、刀具的幾何誤差、定位誤差、工藝系統(tǒng)受力變形產(chǎn)生的誤差和工藝系統(tǒng)受熱變形產(chǎn)生的誤差以及調(diào)整誤差等。以下就分別對(duì)這六種原因進(jìn)行詳細(xì)分析。

1.1機(jī)床的幾何誤差機(jī)床是將金屬毛坯經(jīng)過(guò)切削、焊接、擠壓、鍛造等方式加工成機(jī)械零件的，現(xiàn)階段的機(jī)械半成品以及成品生產(chǎn)都是通過(guò)車床進(jìn)行加工制作的，因此可以說(shuō)通過(guò)機(jī)床加工是導(dǎo)致機(jī)械產(chǎn)生誤差的主要原因之一。機(jī)床使用夾具將工件固定，然后通過(guò)高速旋轉(zhuǎn)的刀具對(duì)其實(shí)行各種切削工作，所以機(jī)床的工作精確度直接影響著加工機(jī)械零件的尺寸精度。其中機(jī)床工作精度主要包括機(jī)床主軸的旋轉(zhuǎn)精度、導(dǎo)軌精度以及傳動(dòng)鏈的精度。主軸是車床的重要組成部分如圖1所示，車床主軸裝有夾具、工件或者刀具，依靠主軸的旋轉(zhuǎn)控制鉆頭、切刀或者鉸刀對(duì)工件進(jìn)行加工。而由主軸的精度產(chǎn)生的誤差主要是因?yàn)?，在夾裝工件或者刀具時(shí)基準(zhǔn)存在偏差并且在高速旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中，產(chǎn)生的動(dòng)力直接傳遞給工件或者刀具產(chǎn)生一定的位移，從而影響到了機(jī)械零件加工的精確性；導(dǎo)軌決定著機(jī)床上各部件的運(yùn)動(dòng)軌跡和方向，是機(jī)床的運(yùn)動(dòng)基準(zhǔn)。由導(dǎo)軌精度產(chǎn)生的誤差主要是因?yàn)闄C(jī)床各部件相對(duì)位置關(guān)系存在偏差以及長(zhǎng)期的使用使得導(dǎo)軌出現(xiàn)不同程度的磨損以及質(zhì)量安全等問(wèn)題導(dǎo)致機(jī)械零件加工產(chǎn)生誤差，而且導(dǎo)軌的精確度下降對(duì)于機(jī)床本身的危害性也極大。

1.2刀具的幾何誤差在機(jī)械加工生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)使用到各種加工工具，例如切刀、銑刀、鉸刀、擴(kuò)刀、鏜孔刀以及鉆頭等，因此由于刀具的使用也容易導(dǎo)致機(jī)械加工產(chǎn)生誤差。機(jī)床的切削加工是通過(guò)刀具和工件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，然后剝離工件毛坯上不需要的余料來(lái)實(shí)現(xiàn)的。由于刀具種類的不同直接決定了尺寸以及形狀的存在較大的差異性。當(dāng)采用定尺寸刀具進(jìn)行加工時(shí)，即用刀具的相應(yīng)尺寸（如鉆頭、鉸刀、擴(kuò)刀等）來(lái)確保工件被加工部位尺寸精度的方法時(shí)，刀具的精確度會(huì)直接導(dǎo)致機(jī)械零件加工產(chǎn)生誤差，而使用一般刀具進(jìn)行加工的機(jī)械零件，對(duì)于誤差的影響則相對(duì)要小很多。此外由于刀具和工件之間的運(yùn)動(dòng)是相對(duì)的，加上夾具在其中所發(fā)揮的貫連作用，因此，夾具的精確與否，也對(duì)機(jī)械零件的誤差產(chǎn)生了一定的影響，表1為機(jī)械加工中不同刀具的參數(shù)要求。

1.3定位誤差機(jī)械加工當(dāng)中的定位誤差主要分為基準(zhǔn)不重合以及定位制造不準(zhǔn)確兩種情況。其中基準(zhǔn)是機(jī)械制造中應(yīng)用***為廣泛的一個(gè)概念，通過(guò)基準(zhǔn)來(lái)確定機(jī)械零件的點(diǎn)、線、面之間的關(guān)系。在機(jī)械加工中基準(zhǔn)又可以分為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、加工基準(zhǔn)以及定位基準(zhǔn)。輪盤類零件一般情況下都是選擇軸孔的軸線作為徑向的尺寸基準(zhǔn)，重要端面以及加工精度***高的面和與其他零件的接觸面等則是作為長(zhǎng)度方向的基準(zhǔn)。如果這實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中定位選擇出現(xiàn)偏差就會(huì)造成機(jī)械零件加工產(chǎn)生誤差。定位制造由工件定位面與及夾具定位元件兩者組合而成，其不準(zhǔn)確而產(chǎn)生的誤差，主要是因?yàn)闄C(jī)床夾具上定位元件的尺寸設(shè)計(jì)與理論標(biāo)準(zhǔn)存在偏差，而且這些誤差必須要保持在規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的公差范圍內(nèi)進(jìn)行合理變動(dòng)。但是如果定位誤差變動(dòng)超出了公差允許的范圍，就會(huì)引起工件和夾具存在間隙，并且在機(jī)械加工過(guò)程中產(chǎn)生較大的位置變動(dòng)量，從而導(dǎo)致機(jī)械加工零件產(chǎn)生誤差，圖2所示為工件夾裝槽。

1.4工藝系統(tǒng)受力變形產(chǎn)生的誤差機(jī)械加工過(guò)程中由于工藝系統(tǒng)受力變形產(chǎn)生的誤差主要由工件剛度、刀具剛度以及機(jī)床部件剛度三方面因素所決定的。其中工件剛度如果低于機(jī)床、刀具以及夾具的剛度，則在主軸高速旋轉(zhuǎn)以及切削的過(guò)程中，就會(huì)由于工件的剛度不足產(chǎn)生變形從而影響了機(jī)械零件的加工精度；如果使用外圓車刀進(jìn)行機(jī)械零件加工時(shí)，其剛度影響產(chǎn)生的變形可以忽略不計(jì)，但是對(duì)于加工直徑較小的內(nèi)孔工件時(shí)，刀具剛度較差很容易在高速運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生形變，影響到內(nèi)孔的加工尺寸；機(jī)床內(nèi)部具有很多復(fù)雜的零部件，所以各種零部件的剛度對(duì)機(jī)械零件加工誤差也有一定的影響。

1.5工藝系統(tǒng)受熱變形引起的誤差機(jī)械加工過(guò)程中由于工件和道具都是在高速運(yùn)轉(zhuǎn)下進(jìn)行作業(yè)，此時(shí)機(jī)床、刀具、夾具以及工件之間會(huì)產(chǎn)生摩擦熱，而且熱量會(huì)通過(guò)各種媒介進(jìn)行傳播，尤其是在工件和刀具接觸時(shí)局部會(huì)產(chǎn)生極高的熱量，因此不可避免的會(huì)受到熱變形的影響，所以工藝系統(tǒng)受熱變形也是導(dǎo)致機(jī)械零件加工產(chǎn)生誤差的一項(xiàng)重要因素。通常情況下對(duì)一些對(duì)精密度要求較高的零件，特由于熱變形所引發(fā)的誤差甚***會(huì)直接造成零件報(bào)廢。

1.6調(diào)整誤差機(jī)械零件的加工過(guò)程可以細(xì)化分為不同的工序，而且每一道工序完成以后都要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，如在機(jī)床上，工件與及刀具都需要進(jìn)行調(diào)整，比方說(shuō)它們的原始精度皆能達(dá)到對(duì)機(jī)械工藝的相應(yīng)規(guī)定，且又不考慮其它動(dòng)態(tài)性因素，此時(shí)，誤差影響的調(diào)整對(duì)加工精度有著決定性意義，如果調(diào)整校驗(yàn)存在偏差也會(huì)使機(jī)械加工產(chǎn)生誤差。

2對(duì)機(jī)械加工中的誤差進(jìn)行改進(jìn)的有效措施雖然說(shuō)，在機(jī)械加工中很難避免誤差的存在，但仍通過(guò)可分析其產(chǎn)生的原因，注意加工中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，盡量減小誤差對(duì)機(jī)械零件加工造成的負(fù)面影響，本文從以下六個(gè)方面分析機(jī)械加工誤差的改進(jìn)措施。

2.1減少原始誤差減少原始誤差是機(jī)械加工中減小誤差影響的一種基本方法，主要是通過(guò)對(duì)機(jī)械零件的各個(gè)加工工序進(jìn)行檢測(cè)，查明誤差存在的原因后針對(duì)性的促使盡量減少誤差對(duì)工件加工帶來(lái)的影響。例如在進(jìn)行細(xì)長(zhǎng)軸的車削加工時(shí)，由于軸向切削力很容易引發(fā)彎曲變形影響機(jī)械零件的加工精度，所以可以使用大走刀反向的車削方法消除軸向切削力引起的彎曲變形。

2.2補(bǔ)償原始誤差雖然誤差無(wú)法徹底消除，但是可以通過(guò)人為地制造出一種新的誤差，抵消原誤差對(duì)機(jī)械零件加工時(shí)帶來(lái)的影響。運(yùn)用補(bǔ)償原始誤差法需要注意的是兩種誤差必須保持大小相等方向相反，即如果原始誤差是正值，則人為地制造誤差應(yīng)該為負(fù)值。

2.3轉(zhuǎn)移原始誤差在機(jī)械加工過(guò)程中還可以通過(guò)轉(zhuǎn)移原始誤差，減小誤差。具體可以通過(guò)轉(zhuǎn)移工藝系統(tǒng)的幾何誤差、受力變形以及熱變形等。例如機(jī)械零件加工過(guò)程中如果機(jī)床精度無(wú)法滿足零件加工時(shí)的要求，可以通過(guò)優(yōu)化機(jī)械加工工藝上或者增強(qiáng)家具的精度來(lái)轉(zhuǎn)移由于機(jī)床精度不足產(chǎn)生的影響。

2.4均分原始誤差在機(jī)械加工過(guò)程中由于工件毛坯自身性能的問(wèn)題或者在上一道加工工序中產(chǎn)生的誤差延續(xù)到下一工序當(dāng)中時(shí)，就會(huì)不斷擴(kuò)大誤差對(duì)工件精確度的影響，此時(shí)就需要通過(guò)均分法來(lái)進(jìn)行處理。此法實(shí)際上就是將原始誤差進(jìn)行等量劃分（假設(shè)分為n組），那么此時(shí)每組的誤差范圍相對(duì)原來(lái)來(lái)說(shuō)就縮短了1/n，接著再對(duì)每一道工序進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，從而***大限度的減少了原始誤差對(duì)機(jī)械加工零件的影響。

2.5均化原始誤差通常在于整個(gè)機(jī)械零件的加工過(guò)程之中難免會(huì)有一些對(duì)配合精度具有較高要求的孔、軸存在，此時(shí)，往往會(huì)采用刀具研磨工藝，而該工藝則對(duì)磨具（研磨工具）本身的精度要求不高，只是當(dāng)研磨工具與工件在高速旋轉(zhuǎn)并且進(jìn)行切削研磨時(shí)，通過(guò)反復(fù)的摩擦?xí)r改變工件的形狀并***終達(dá)到較高的精確度，此時(shí)工件與研磨具之間就行成了一個(gè)相互摩擦并且損耗的過(guò)程，通過(guò)摩擦和損耗不斷地減少誤差，即誤差均化法。該方法其實(shí)質(zhì)是對(duì)工件與及磨具的接觸表面間相比較下尋找彼此間的差異，繼而在機(jī)械加工的整個(gè)過(guò)程當(dāng)中進(jìn)行不斷的修正，以加工表面誤差的縮小及均化來(lái)減少和降低工件加工表面的誤差。在機(jī)械零件加工中，多數(shù)精密基準(zhǔn)的工件都采用到了均化原始誤差的原理。

2.6就地加工法

由于在進(jìn)行機(jī)械零件的加工（或配裝）時(shí)，常存在著一系列的精度問(wèn)題，如各機(jī)械零件（或部件）之間的互配關(guān)系，如果彼此間的配合存在偏差也會(huì)造成誤差影響。但是此時(shí)如果僅僅是依靠提高零件以及或者其他部件自身的精確度，往往需要較高的工藝水平優(yōu)勢(shì)甚***是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，因此需要采用到就地加工法，且該方法也常常被用以確保加工精度的有效措施于機(jī)械零件的加工當(dāng)中。3結(jié)束語(yǔ)本文對(duì)機(jī)械加工當(dāng)中易致誤差的原因進(jìn)行分析研究，并從中總結(jié)出一些技術(shù)要點(diǎn)以及注意事項(xiàng)，通過(guò)在機(jī)械生產(chǎn)過(guò)程中進(jìn)行實(shí)踐應(yīng)用，能夠有效地降低誤差，提高了加工的精度，使機(jī)械加工企業(yè)獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益。

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