浅析机械加工误差产生原因及消除措施

黄安乐

（贵州省水城矿业集团有限责任公司盛远工矿，贵州 六盘水 553000）

1前言。随着科学技术的不断发展，机械行业的加工精度也随着有了更进一步的发展和延伸，尤其是最近几年，机械加工领域对精准度的要求又有了更加严格的要求。在我国机械加工行业有很多企业在精密机床的加工精度方面已经走到了世界的前列，然而就其总体水平来说，我国生产水平还是相比要落后西方发达国家。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。加工误差是指零件加工后的实际几何参数与理想几何参数之间的偏离程度。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、难以克服的现实性难题。尽管我们无法避免加工误差，但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,就必须要清楚地界定加工误差的概念,分析引起加工误差的主要原因,并在此基础上探求减少或降低加工误差的行之有效的措施。

2加工误差产生的主要原因

加工精度是衡量机器零件加工质量的一个重要指标。在机械加工实践中,加工误差主要是由机械加工工艺系统产生的原始误差所导致的。由机床、夹具、刀具和工件组成的机械加工工艺系统会产生各种各样的误差,这些误差在各种不同的工作条件下都会以各种不同的方式反映为工件的加工误差。

2.1 机床的制造误差

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。

2.2 刀具的几何误差

任何刀具在切削过程中，都不可避免地要产生磨损，并由此引起工件尺寸和形状地改变。正确地选用刀具材料和选用新型耐磨地刀具材料，合理地选用刀具几何参数和切削用量，正确地刃磨刀具，正确地采用冷却液等，均可有效地减少刀具地尺寸磨损。必要时还可采用补偿装置对刀具尺寸磨损进行自动补偿。

2.3 定位误差

一是基准不重合误差。在零件图上用来确定某一表面尺寸、位置所依据的基准称为设计基准。在工序图上用来确定本工序被加工表面加工后的尺寸、位置所依据的基准称为工序基准。在机床上对工件进行加工时，须选择工件上若干几何要素作为加工时的定位基准，如果所选用的定位基准与设计基准不重合就会产生基准不重合误差。二是定位副制造不准确误差。夹具上的定位元件不可能按基本尺寸制造得绝对准确，它们的实际尺寸（或位置）都允许在分别规定的公差范围内变动。工件定位面与夹具定位元件共同构成定位副，由于定位副制造得不准确和定位副间的配合间隙引起的工件最大位置变动量，称为定位副制造不准确误差。

2.4 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。镗直径较小的内孔，刀杆刚度很差，刀杆受力变形对孔加工精度就有很大影响。三是机床部件刚度。机床部件由许多零件组成，机床部件刚度迄今尚无合适的简易计算方法，目前主要还是用实验方法来测定机床部件刚度。变形与载荷不成线性关系，加载曲线和卸载曲线不重合，卸载曲线滞后于加载曲线。两曲线间所包容的面积就是加载和卸载循环中所损耗的能量，它消耗于摩擦力所做的功和接触变形功；第一次卸载后，变形恢复不到第一次加载的起点，这说明有残余变形存在，经多次加载卸载后，加载曲线起点才和卸载曲线终点重合，残余变形才逐渐减小到零。

2.5 工艺系统热变形产生的误差

包括机床、刀具和工件热变形以及环境温度变化所产生的误差。在加工过程中，由于受切削热、摩擦热以及工作场地周围热源的影响，工艺系统的温度会产生复杂的变化，工艺系统会发生变形，改变了系统中各组成部分的正确相对位置，导致了加工误差的产生。

2.6 调整误差

在机械加工的每一工序中，总要对工艺系统进行这样或那样的调整工作。由于调整不可能绝对地准确，因而产生调整误差。在工艺系统中，工件、刀具在机床上的互相位置精度，是通过调整机床、刀具、夹具或工件等来保证的。当机床、刀具、夹具和工件毛坯等的原始精度都达到工艺要求而又不考虑动态因素时，调整误差的影响，对加工精度起到决定性的作用。

3机械加工误差消除措施

由于影响加工精度的因素诸多,不易有效控制,因此提高加工精度减小加工误差较为困难,尤其是对单件、小批生产的企业。笔者根据多年的实践经验得到一些启示,仅供参考。

3.1 直接减少误差法

提高零件加工所使用机床的几何精度，提高夹具、量具及工具本身精度，控制工艺系统受力、受热变形、刀具磨损及内应力引起的变形和测量误差等均属于直接减少原始误差。为了提高机械加工精度，需对产生加工误差的各项原始误差进行分析，根据不同情况对造成加工误差的主要原始误差采取不同的措施解决。对于精密零件的加工应尽可能提高所使用精密机床的几何精度、刚度和控制加工热变形；对具有成形表面的零件加工，则主要是如何减少成形刀具形状误差和刀具的安装误差。

3.2 误差补偿法

误差补偿法，是人为地造成的一种新误差，去抵消原来工艺系统中的原始误差。当原始误差是负值时人为的误差就取正值，反之取负值，并尽量使两者大小相等 ；或者利用一种原始误差去抵消另一种原始误差，也是尽量使两者大小相等，方向相反，从而达到减少加工误差，提高加工精度的目的。就是人为地造出一种新的原始误差，去抵消原来工艺系统中同有的原始误差，从而减少加工误差，提高加工精度。

3.3 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。

3.4 误差分组法

生产中会遇到这种情况：本工序加工精度是稳定，工艺能力也足够，但毛坯或上工序加工半成品粗度发生了变化（精度太低），引起定位误差或复映误差过大，不能保证工序精度，要求提高毛坯精度或上工序加工精度，往往不经济。这时可采用误差分组示，把毛坯（或半成品）尺寸按误差大小分为 n组，每组毛坯误差就缩小为原来 1/n，然后按各组尺寸分别调整刀具与工件相对位置或调整定位元件，就可大大缩小整批工件尺寸分布范围。这种方法比起直接提高本工序加工精度要简便易行一些。

结语。总之,减少加工误差、提高加工精度对于机械加工工作来说是至关重要的。但是在机械加工中，误差是不可避免的，只有对误差产生的原因进行详细的分析，有的放矢,多管齐下,才能最大限度地减少误差、提高精度,进而提高机械加工工作的效率。

[1]郑修本.机械制造工艺学.北京:机械工业出版社,2004.

[2]李华.机械制造技术.北京：高等教育出版社,2000.

[3]李玉平.机械加工误差的分析.新余高专学报,2005(04).