关于机械加工精度与加工误差的分析

刘健

摘 要：笔者具体分析了加工精确度和加工误差等的基础内容。以实践情况为例，具体的论述了误差产生的缘由，并且论述了降低误差现象发生几率的措施。

关键词：加工精度；加工误差；减小误差

引言

在平时的工作中，我们不乏见到加工方面的内容，对精确性和误差等都不陌生。不过真正深入了解的话，会发现其是一门非常深入的学科知识。不管我们工作中如何努力，都无法将误差发生的几率降低为零，因此我们可以做的只能是通过合理的措施来切实的提升精确性，进而降低误差现象的发生几率。

1 加工精度与加工误差概述

所谓的精确度，具体的说是零件在生产之后的具体的数值和设想数值之间符合程度。不论是我们如何努力，都无法保证生产的零件和我们期待中的一模一样，都会存在各种各样的问题，我们将这种问题称为误差。以工艺体系来看，它的组成部分有四个，分别是机床、刀具、工件以及夹具。它们在工作的时候会生成很多不一样的误差，而此类误差在不一样的状态中会通过不一样的形式体现出来。

2 机械加工精度与加工误差的分析

2.1 工艺系统集合误差

2.1.1 机床的几何误差。在工作中，刀具的的成形活动均是经由机床来实现的，所以，零件的加工精确性会对机床的精确性产生很大的干扰。常见的机床生产方面的误差有如下的一些：主轴回转误差、导轨误差等。如果机床磨损的话，就会导致它的精确性明显的变低。

（1）主轴回转误差。主轴是机床非常关键的一个组成部分，它把力和运动传递给刀具等，一旦它出现了回转误差的话，就会导致零件的精确性受到很大的干扰。所谓的回转误差，具体的说是主轴短时间的回转轴线比对于它的平均轴线来讲，出现的变动量。常见的类型有三个，分别是径向圆跳动、轴向窜动和角度摆动。导致它形成的原因有很多，比如轴承自身的问题，主轴的挠度等等。不过它们对回转精确性的影响并不是完全一样的，会因为加工状态而产生变化。产生轴向窜动的主要原因是主軸轴肩端面和轴承承载端面对主轴回转轴线有垂直度误差。由于加工措施不一样，它的误差也是不一样的。如果制作外圆以及内孔的话，误差可分为两种，分别是圃度和圆柱度误差，不过它们对零件的端面没有很大的干扰。主轴轴向回转误差对所加工端面的垂直度有较大的影响。（2）导轨误差。导轨存在的意义是为了明确各零件间的方位关系。对于它的精确性，目前有三方面的规定，分别是在水平面内的直线度；在垂直面内的直线度，前后导轨的平行度。导致此类误差发生的原因很多，比如导轨自身的问题，磨损不一致或是安装工作的品质太差。而众多的要素中，以磨损现象表现最为突出。（3）传动链误差。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。

2.1.2 刀具的几何误差。不管是什么类型的刀具，它们在切削的时候，都会引起各种各样的磨损现象，此时还会导致零件的尺寸和状态等发生明显的变化。要想降低问题发生的几率，就必须选择合理的刀具材料，使用耐磨类型的物质，确定好切削量，合理的选择冷却材料等等。

2.2 定位误差

2.2.1 基准不重合误差。在零件图上用来确定某一表面尺寸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。通常来说，上述两种基准应该是一致的。在具体的开展零件生产工作的时候，须选择工件上若干几何要素作为加工时的定位基准，假如选定的基准无法重合的话，就会导致误差产生。

2.2.2 定位副制造不准确误差。通常，零件在夹具里的方位是由它的定位零件来确定的。我们在工作的时候，无法保证将零件生产的非常精准，其具体的尺寸会在规定的区间之内变化。而且，定位的基准面也会存在一定的误差。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。

2.3 工艺系统受力变形引起的误差

工艺系统受力变形引起的误差主要指：工件刚度、刀具刚度、机床部件刚度。

2.3.1 工件刚度。对于工艺系统来讲，假如零件的刚度较低的话，当其受到切削力影响的时候，零件就会因为刚度太小而导致变形现象，这种变形会对零件的精确性产生很大的影响。

2.3.2 刀具刚度。外圆车刀在加工表面法线（y）方向上的刚度很大，我们可忽略它的变形。对于那些镗直径不是很大的内孔来说，它的刚度不好，刀杆因为受到力的影响会对生产活动产生很大的影响。

2.3.3 机床部件刚度。对于机床来说，它的部件组成要素非常多。目前还没有合适的措施来分析它的刚度，通常是以测试的措施来明确它的刚度指数的。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。两曲线线间所包容的面积就是载加载和卸载循环中所损耗的能量，它消耗于摩擦力所作的功和接触变形珑第一次卸载后，变形恢复不到第一次加载的起点，这说明有残余变形，多次加载卸载后，加载曲线起点才和卸载曲线终点重合，残余变形才减小到零机床部件的实际刚度。

2.4 工艺系统受热变形引起的误差

通常来说，系统受热变形会对精确性产生非常明显的影响，尤其是在生产较大的零件的时候，因为受热变形导致的问题在总的误差问题中占据的比例大约在百分之三十到七十之间。机床以及工件等一旦受到热源影响的话，它们的温度就会变高，而且它们自身也会向四周传递热。如果它们传递到外界的热和它们获取的热能量一样的话，此时系统就实现了热平衡。

3 提高加工精度的途径

3.1 直接减少误差法

该措施在工作中经常使用。具体来说，它是在得知了干扰精确度的主要原因之后，通过合理的措施来对其抵消。如薄片工件两端而磨削，可先采用环氧树脂粘强剂或厚没脂将薄片工件自由状态下粘结到一块平板上，平板连同工件一起放到磁力吸盘上，磨平工件上端面，再将工件从平板上取下来，以上端面为基准磨平另一端面。此时，就能够避免薄片变形，增加刚度，两端面的平行性问题就能够很好的被处理。

3.2 误差补偿法

该措施指的是通过人为措施得到一种全新的原始误差，通过它和之前的误差抵消，这样就能够降低误差发生几率，提升精确性。如数控机床上滚珠丝杆，在生产的时候，有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，此时生产误差就得以补偿，而且还生成了压应力。在工作的时候，丝杆受热晒恰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。

3.3 误差分组法

在平时的工作中我们经常会遇到一个问题，即工序的精确性非常好，能力也较高，但是生产半成品的时候，精度明显变低了，这时候就会导致定位误差，导致总体的精确性受到很大的影响。对于这种情况，我们一般是采用误差分组示，把毛坯尺寸按误差大小分为n组，然后调整定位元件，就可大大缩小整批工件尺寸分布范围。该措施比对于其他的措施来讲要简单多。

4 结束语

目前对于整个的加工行业来讲，它的精确性和误差是我们必须认真分析的内容。我们都知道，即便是我们非常努力，也无法将误差的发生几率降低为零。我们能够做的就是，通过合理的措施，将误差控制在合理的区间之内。只有做好该项工作，才能够对国家的工业发展贡献显著的力量，才能够更好的带动国家经济的进步。

参考文献

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[2]杜馨.影响机械加工精度因素浅析[J].科技信息，2008（24）.

[3]侯毅红.影响机械加工精度因素浅析[J].魅力中国，2010（28）.