机械加工误差的原由及改进

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1机械加工中产生误差的常见原因

在机械制造业当中，误差是一真实值与理论设计值之间的一种差异，由于实际生产能力的限制导致了误差不可避免，是客观存在的。因此只有通过提升生产技术以及工艺水平来减小误差，从而确保机械加工生产出的成品能够最大限度的满足设计要求。由于误差本身具有不可避免的特点，所以本文通过对机械加工当中较易产生的误差进行了探讨，具体有机床、刀具的几何误差、定位误差、工艺系统受力变形产生的误差和工艺系统受热变形产生的误差以及调整误差等。以下就分别对这六种原因进行详细分析。

1.1机床的几何误差机床是将金属毛坯经过切削、焊接、挤压、锻造等方式加工成机械零件的，现阶段的机械半成品以及成品生产都是通过车床进行加工制作的，因此可以说通过机床加工是导致机械产生误差的主要原因之一。机床使用夹具将工件固定，然后通过高速旋转的刀具对其实行各种切削工作，所以机床的工作精确度直接影响着加工机械零件的尺寸精度。其中机床工作精度主要包括机床主轴的旋转精度、导轨精度以及传动链的精度。主轴是车床的重要组成部分如图1所示，车床主轴装有夹具、工件或者刀具，依靠主轴的旋转控制钻头、切刀或者铰刀对工件进行加工。而由主轴的精度产生的误差主要是因为，在夹装工件或者刀具时基准存在偏差并且在高速旋转的过程中，产生的动力直接传递给工件或者刀具产生一定的位移，从而影响到了机械零件加工的精确性；导轨决定着机床上各部件的运动轨迹和方向，是机床的运动基准。由导轨精度产生的误差主要是因为机床各部件相对位置关系存在偏差以及长期的使用使得导轨出现不同程度的磨损以及质量安全等问题导致机械零件加工产生误差，而且导轨的精确度下降对于机床本身的危害性也极大。

1.2刀具的几何误差在机械加工生产过程中会使用到各种加工工具，例如切刀、铣刀、铰刀、扩刀、镗孔刀以及钻头等，因此由于刀具的使用也容易导致机械加工产生误差。机床的切削加工是通过刀具和工件之间的相对运动，然后剥离工件毛坯上不需要的余料来实现的。由于刀具种类的不同直接决定了尺寸以及形状的存在较大的差异性。当采用定尺寸刀具进行加工时，即用刀具的相应尺寸（如钻头、铰刀、扩刀等）来确保工件被加工部位尺寸精度的方法时，刀具的精确度会直接导致机械零件加工产生误差，而使用一般刀具进行加工的机械零件，对于误差的影响则相对要小很多。此外由于刀具和工件之间的运动是相对的，加上夹具在其中所发挥的贯连作用，因此，夹具的精确与否，也对机械零件的误差产生了一定的影响，表1为机械加工中不同刀具的参数要求。

1.3定位误差机械加工当中的定位误差主要分为基准不重合以及定位制造不准确两种情况。其中基准是机械制造中应用最为广泛的一个概念，通过基准来确定机械零件的点、线、面之间的关系。在机械加工中基准又可以分为设计基准、加工基准以及定位基准。轮盘类零件一般情况下都是选择轴孔的轴线作为径向的尺寸基准，重要端面以及加工精度最高的面和与其他零件的接触面等则是作为长度方向的基准。如果这实际生产过程中定位选择出现偏差就会造成机械零件加工产生误差。定位制造由工件定位面与及夹具定位元件两者组合而成，其不准确而产生的误差，主要是因为机床夹具上定位元件的尺寸设计与理论标准存在偏差，而且这些误差必须要保持在规定标准的公差范围内进行合理变动。但是如果定位误差变动超出了公差允许的范围，就会引起工件和夹具存在间隙，并且在机械加工过程中产生较大的位置变动量，从而导致机械加工零件产生误差，图2所示为工件夹装槽。

1.4工艺系统受力变形产生的误差机械加工过程中由于工艺系统受力变形产生的误差主要由工件刚度、刀具刚度以及机床部件刚度三方面因素所决定的。其中工件刚度如果低于机床、刀具以及夹具的刚度，则在主轴高速旋转以及切削的过程中，就会由于工件的刚度不足产生变形从而影响了机械零件的加工精度；如果使用外圆车刀进行机械零件加工时，其刚度影响产生的变形可以忽略不计，但是对于加工直径较小的内孔工件时，刀具刚度较差很容易在高速运转过程中产生形变，影响到内孔的加工尺寸；机床内部具有很多复杂的零部件，所以各种零部件的刚度对机械零件加工误差也有一定的影响。

1.5工艺系统受热变形引起的误差机械加工过程中由于工件和道具都是在高速运转下进行作业，此时机床、刀具、夹具以及工件之间会产生摩擦热，而且热量会通过各种媒介进行传播，尤其是在工件和刀具接触时局部会产生极高的热量，因此不可避免的会受到热变形的影响，所以工艺系统受热变形也是导致机械零件加工产生误差的一项重要因素。通常情况下对一些对精密度要求较高的零件，特由于热变形所引发的误差甚至会直接造成零件报废。

1.6调整误差机械零件的加工过程可以细化分为不同的工序，而且每一道工序完成以后都要进行相应的调整，如在机床上，工件与及刀具都需要进行调整，比方说它们的原始精度皆能达到对机械工艺的相应规定，且又不考虑其它动态性因素，此时，误差影响的调整对加工精度有着决定性意义，如果调整校验存在偏差也会使机械加工产生误差。

2对机械加工中的误差进行改进的有效措施虽然说，在机械加工中很难避免误差的存在，但仍通过可分析其产生的原因，注意加工中的关键环节，尽量减小误差对机械零件加工造成的负面影响，本文从以下六个方面分析机械加工误差的改进措施。

2.1减少原始误差减少原始误差是机械加工中减小误差影响的一种基本方法，主要是通过对机械零件的各个加工工序进行检测，查明误差存在的原因后针对性的促使尽量减少误差对工件加工带来的影响。例如在进行细长轴的车削加工时，由于轴向切削力很容易引发弯曲变形影响机械零件的加工精度，所以可以使用大走刀反向的车削方法消除轴向切削力引起的弯曲变形。

2.2补偿原始误差虽然误差无法彻底消除，但是可以通过人为地制造出一种新的误差，抵消原误差对机械零件加工时带来的影响。运用补偿原始误差法需要注意的是两种误差必须保持大小相等方向相反，即如果原始误差是正值，则人为地制造误差应该为负值。

2.3转移原始误差在机械加工过程中还可以通过转移原始误差，减小误差。具体可以通过转移工艺系统的几何误差、受力变形以及热变形等。例如机械零件加工过程中如果机床精度无法满足零件加工时的要求，可以通过优化机械加工工艺上或者增强家具的精度来转移由于机床精度不足产生的影响。

2.4均分原始误差在机械加工过程中由于工件毛坯自身性能的问题或者在上一道加工工序中产生的误差延续到下一工序当中时，就会不断扩大误差对工件精确度的影响，此时就需要通过均分法来进行处理。此法实际上就是将原始误差进行等量划分（假设分为n组），那么此时每组的误差范围相对原来来说就缩短了1/n，接着再对每一道工序进行优化调整，从而最大限度的减少了原始误差对机械加工零件的影响。

2.5均化原始误差通常在于整个机械零件的加工过程之中难免会有一些对配合精度具有较高要求的孔、轴存在，此时，往往会采用刀具研磨工艺，而该工艺则对磨具（研磨工具）本身的精度要求不高，只是当研磨工具与工件在高速旋转并且进行切削研磨时，通过反复的摩擦时改变工件的形状并最终达到较高的精确度，此时工件与研磨具之间就行成了一个相互摩擦并且损耗的过程，通过摩擦和损耗不断地减少误差，即误差均化法。该方法其实质是对工件与及磨具的接触表面间相比较下寻找彼此间的差异，继而在机械加工的整个过程当中进行不断的修正，以加工表面误差的缩小及均化来减少和降低工件加工表面的误差。在机械零件加工中，多数精密基准的工件都采用到了均化原始误差的原理。

2.6就地加工法

由于在进行机械零件的加工（或配装）时，常存在着一系列的精度问题，如各机械零件（或部件）之间的互配关系，如果彼此间的配合存在偏差也会造成误差影响。但是此时如果仅仅是依靠提高零件以及或者其他部件自身的精确度，往往需要较高的工艺水平优势甚至是无法实现的，因此需要采用到就地加工法，且该方法也常常被用以确保加工精度的有效措施于机械零件的加工当中。3结束语本文对机械加工当中易致误差的原因进行分析研究，并从中总结出一些技术要点以及注意事项，通过在机械生产过程中进行实践应用，能够有效地降低误差，提高了加工的精度，使机械加工企业获得更高的经济效益。