机械加工误差产生原因及精度控制

机械加工误差产生原因及精度控制

伍时剑

身份证号码：45010419850804xxxx

摘要：机械制造业是我国的重要产业，它为制造业提供了设备支持，是制造业发展的基础。在机械制造过程中，一个非常重要的步骤就是机械加工，机械加工环节会对机械产品的质量产生重要影响。但是必须认识到，机械加工不可避免的会产生一定的误差，我们只能最大程度上的减少误差，保证其精度。

关键词：机械加工；误差；精度控制；原因；策略

在机械加工工作中，加工误差是影响加工精度和生产效能的主要因素之一，加工误差主要是由机床、夹具、刀具和工件组成的机械加工工艺系统产生的，这些误差在各种不同的工作条件下会以各种不同的方式反映出来。无论是从理论还是从实践上来看，加工误差都是一个不可避免的现实性难题，尽管我们无法避免加工误差胆我们也要想尽办法解决加工误差的问题，将其控制在合理的可接受范围之内。

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，要从这三方面入手。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人为操作失误

许多机械加工环节，并没有实现全自动生产，采用的仍是原始的机械制造方式，这样的制造方式存在着其固有的弊端。工作人员是进行机械加工的主体，操作着机械加工所需要的设备，如此一来，机械加工会在很大程度上受到人为因素影响，工作人员的工作水平、工作素质等都会影响到机械加工的质量及进程，一旦工作人员技术水平不足，在机械加工过程中违反操作规范，那么由于工作人员的失误，会使机械加工存在较大误差，这对机械加工来说是十分不利的。

3.2传动链误差

在机械加工中，传动链是一项非常重要的设备，它支撑着整个加工环节的运转工作，实现了机械加工的流水式作业，但是，传动链在使用时经常会出现一些问题，这些问题的存在很可能会导致机械加工出现误差。传动链几乎在机械加工的各个环节都需要用到，可以说它的使用频率在机械加工环节中是非常高的，也正是因为如此，长时间的运作会给传动链带来一定的磨损，传动链中的构件也可能发生松动，在这样的情况下，就会产生传动链误差，从而影响到整个机械加工环节。

3.3机床的制造误差

主要包括主轴回转误差、导轨误差和传动链误差。主轴回转误差是指主轴各瞬间的实际回转轴线相对其平均回转轴线的变动量，它将直接影响被加工工件的精度，主轴回转误差产生的主要原因有主轴的同轴度误差、轴承本身的误差、轴承之间的同轴度误差、主轴绕度等导轨是机床上确定各机床部件相对位置关系的基准，也是机床运动的基准导轨本身的制造误差、导轨的不均匀磨损和安装质量是造成导轨误差的重要因素，传动链误差是指传动链始末两端传动元件间相对运动的误差，它是由传动链中各组成环节的制造和装配误差以及使用过程中的磨损所引起的。

3.4定位误差

（1）基准不重合误差定位，基准与设计基准不重合时所产生的基准不重合误差，只有在采用调整法加工时才会产生，在试切法加工中不会产生。

（2）定位副制造不准确误差。工件在夹具中的正确位置是由夹具上的定位元件来确定的，基准不重合误差的方向和定位副制造不准确误差的方向可能不相同，定位误差取为基准不重合误差和定位副制造不准确误差的矢量和。

3.5受力变形产生的误差

一是工件刚度。工艺系统中如果工件刚度相对于机床、刀具、夹具来说比较低，在切削力的作用下，工件由于刚度不足而引起的变形对加工精度的影响就比较大，二是刀具刚度。外圆车刀在加工表面法线方向上的刚度很大。其变形可以忽略不计。膛直径较小的内孔，刀杆刚度很差，刀杆受力变形对孔加工精度就有很大影响。

3.6刀具削切误差

在对机械零件进行加工时，有一个步骤是不可忽略的，就是对机械零件进行削切，通过削切工作，使机械零件的形状尺寸等达到预期要求，削切工作需要以工具作为辅助，刀具是削切工作中必备的工具，刀具的选择是非常重要的，一旦刀具选择错误，或刀具存在磨损，都会给机械加工带来影响。但是刀具在使用过程中，不可避免的都会受到一些磨损，使用磨损的刀具削切机械零件，会使机械零件的大小及形状等发生偏差，除此之外，在对机械零件进行切割时，受到重力、摩擦力、惯性力等不同因素的影响，零件与刀具之间的位置极有可能出现偏移，位置的偏移使得刀具无法对零件进行准确的削切。从而引起机械加工误差的产生。

3.7导轨误差

导轨也是机械加工中必不可少的部件之一，所谓导轨，就是用金属等材料制成的槽或脊，它用来对其他部件进行牵引及固定，同时，它还发挥着减少摩擦力的重要作用。导轨误差是机械加工误差产生的重要原因之一，主要体现在导轨的安装和使用过程中，在对导轨进行安装时，若导轨质量不合格，或导轨安装位置不合理，都会使得机床运作出现误差，导轨在使用时，同样不可避免的会存在磨损问题，导轨的磨损会影响到导轨的精度，从而导致机械加工误差的产生。

3.8工艺系统误差

工艺系统是一个较为宽泛的概念，它指的是在机械加工过程中，机床加工中涉及到的物理量的综合，包工件刚度，机床部件刚度等等，若工件的刚度不足，特别是当工件的刚度小于刀具等工具的刚度时，工件很可能会发生变形，若工件发生变形，那么机械加工的精度自然难以得到保证。

4提高机械加工精度的措施

4.1提高工作人员工作水平

工作人员水平的高低在一定程度上会影响到机械加工的质量和精度，因此，必须注重工作人员技术水平的提高，定期对工作人员进行培训，使工作人员能够熟练操作机械加工设备，减少操作失误的产生，从而使机械加工的精度得以保障。

4.2减少原始误差

首先要明确原始误差的概念，原始误差指工艺系统中的一系列误差，包括刀具误差、相互位置误差等，这些误差是机械加工误差产生的根本原因，因此，人们将其称为原始误差。要想减少机械加工误差、提高机械加工精度，必须要从根源入手，减少原始误差，比如，在使用刀具时，要注重刀具的维护，当刀具出现磨损时要及时对其进行修复，这能够有效控制原始误差的产生，使机械加工精度得到有效提高。

4.3误差补偿

在现成的表现误差条件下，通过分析、测量，建立数学模型，以这些信息为依据人为地在系统中引入一个附加的误差源，使之与系统中现存的表现误差相抵消，以减少或消除零件的加工误差。从提高加工精度考虑在现有工艺系统条件下，误差补偿技术是一种行之有效的方法，特别是借助微型计算机辅助技术，可达到更好的效果。例如，数控机床上滚珠丝杆，制造时，肩意将丝杆累距比标准值磨小一些，装配时预加拉伸力使丝杆螺距拉长至标准螺距，补偿了制造误差，且同时产生了压应力。工作时，丝杆受热晒台怡好抵消了存丝杆内压应力而保持了标准螺距，消热变形引起原始误差。

4.4转移误差

这种方法的实质就是将原始误差从误差敏感方向转移到误差非敏感方向上去。各种原始误差反映到零件加工误差上的程度与其是否在误差敏感方向上有直接关系。若在加工过程中设法使其转移到加工误差的非敏感方向，则可大大提高加工精度。例如，对具有分度或转位的多工位加工工序，由于分度转位的误差将直接影响零件有关表面的加工精度，若此时将切削刀具安装到适当位置，使分度转位误差处于零件加工表面的切向，这样即可大大减小分度转位误差对加工精度的影响。

4.5分化或均化原始误差

（1）分化原始误差法。根据误差反映规律，将毛坯或上道工序的工件尺寸经测量按大小分为n组，每组工件的尺寸范围就缩减为原来的1/n。然后按各组的误差范围分别调整刀具相对工件的准确位置，使各组工件的尺寸分散范围中心基本一致，以使整批工件的尺寸分散范围大大缩小。

（2）均化原始误差。此法过程为通过加工使被加工表面原有误差不断缩小和平均化的过程，均化的原理就是通过有密切联系的工件或工具表面的相互比较和检查，从中找出它们之间的差异，然后再进行相互修正加工或基准加工。

4.6均化原始误差

均化原始误差的过程，实际上就是通过加工，使被加工表面原有误差不断缩小和平均化的过程，均化的原理就是通过有密切联系的工件和工具表面的相互比较和检查，从中找出它们之间的差异，然后再进行相互修正加工或基准加工。

总之，在加工零件过程中认真总结分析产生误差的因素及原因，并加以控制河使加工误差控制在零件需求的许可范围之内，从而保证零件的加工质量。

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