机械加工工艺的技术误差及对策分析

柴晓宇

（中核辽宁核电有限公司，辽宁兴城 125112）

0 引言

机械化生产是通过电力或者其他动力对机械设备进行操控。日新月异的科技水平使机械生产规模持续壮大，不但提升了社会生产力，还使机械加工出的产品更加标准化。改革开放以来，我国机械加工工艺开始快速发展，并取得了令人骄傲的成就，但受发展时间与条件的制约，工艺技术水平仍有较大的提升空间。

1 机械加工工艺概述

（1）机械加工工艺的含义。机械加工工艺，即利用机械加工设备处理原材料，并对其实施工艺改造，生产出新的机械零部件。机械加工是一项专业化、复杂化、系统化工程。

（2）机械加工工艺注意事项。在使用机械加工工艺开展加工任务的过程中，应以实际加工条件为依托，制定合理的加工方案，以满足生产需求。同时，为了确保制造出的零部件与对应的机械设备相匹配，应严格控制生产环节与生产流程，减少工艺技术误差。

（3）机械加工工艺的价值。在生产加工机械产品的过程中，加工工艺是被广泛关注的重点内容。实际生产过程中会产生约束、规范整个工艺过程的技术文件（工艺规程），加工企业将工艺规程制作成文本，用相关文本对机械加工工艺流程进行指导[1]。工艺规程可以调整机械制品的生产规格、大小、加工位置，实现机械产品的完整加工。

2 机械加工工艺的技术误差

2.1 定位误差

机械加工质量受定位基准的直接影响，而人工操作和零件本身会在一定程度上限制定位基准的准确度。具体的定位误差主要表现为2 个方面：①基准不重合产生的误差。在机械加工工艺中存在“加工复制”的状况，即将实际工件当作模板，进行新的机械工件的复制加工，这种方式要求模板件和标准件高度对齐。操作时，人为失误与机床振动都会造成工件偏移，导致基准误差，进而使成品出现变形。针对基准不重合误差，加工人员在生产过程中应时刻重视，一旦发现工件移动，要即刻做出调整，保证模板件与标准件的充分吻合；②定位参照误差。利用数控机床进行机械加工生产时，计算机内的数字模型一般被作为定位基准。对机床的控制，通常使用提前编写的程序来操作[2]。实际的生产过程中，如果加工工件与数字模型间的定位参照未完整契合，就会出现间隙，进而引起误差。某些高精尖产品要求较高的契合度，若出现这种误差，将无法满足使用需要。

2.2 制造误差

机床运转产生的摩擦现象不可避免，摩擦一般会引发3 种制造误差：①主轴回转误差。在3 种误差中，主轴回转误差出现的频率较高，引起误差的因素包含主轴运转速度不稳定、同轴转速存在差异、主轴运转量波动等，这些因素都可能损坏设备，致使实际运转数据达不到预期的设计目标。主轴是机械加工工艺的核心部件，主轴回转误差会造成加工精度下降；②导轨误差。导轨在固定工件的同时，还能明确工件的基准位置。实际加工生产过程中，部分工厂的机床使用时间过长，导致导轨出现磨损、裂纹、划痕等，使导轨表面不够光滑、均匀，通过导轨明确工件定位，极易出现误差；③传动链误差。传动链的运行借助机床两侧滚筒的引导，而滚筒一般存在高度差，很难维持一致的运转速度，造成传动机与链条的磨损。另外，机床的其他部件会因为传动链的运动而运动，进而在很大程度上影响加工精度[3]。

2.3 加工误差

机械加工过程使用一些辅助工具，如刀具、夹具等，加工精度也会受到辅助工具选型、质量的影响。例如，在选择夹具时，如果工件和夹具型号不适应，或因夹具质量不高出现松动而引发工件模板不稳定，甚至发生模板移动，影响工件质量。此外，人为因素也会导致器具加工误差，例如，因操作失误，使夹具位置摆放不当等。

2.4 材料变形误差

工件原材料也会引起误差，主要原因是材料自身机械性能的影响，例如，工件强度比较低，加工时的机械力就会导致工件弯曲，进而造成产品变形。

3 机械加工工艺技术误差的防范对策

3.1 利用误差补偿弥补原始误差

机械加工过程较为复杂，使用的工具种类多样，加工人员在加工工件的过程中，很可能因为主观因素或客观因素造成机械产品出现误差。在误差发生后，加工人员应及时分析误差原因，并进行有效修复。误差补偿法是控制机械加工工艺技术误差的有效对策之一，主要是利用人为制造的误差来弥补、抵消加工工艺中产生的原始误差。与原始误差不同，人为制造的误差会大幅降低工艺技术误差。例如，生产滚珠丝杆的过程中，加工人员可以对螺距进行适当改变，使螺距低于标准值，实际装配时，滚珠丝杆的螺距会被拉伸力拉长，达到标准长度，而内应力与滚珠丝杆热量抵消，产生正应力，消除原始误差，标准螺距就此达成。

3.2 减少直接误差，提高加工效果

通过充分的准备，可以有效预防机械加工工艺技术误差。针对可以预防的工艺技术误差，应制定科学、合理的解决方案，全方位控制误差产生。减少直接误差能够保护原有的加工程序，是控制工艺技术误差对策中针对性最强、便捷度最好、经济性最高的方法。具体实施过程：①在机械加工前，结合机械加工工艺的技术特点、工艺流程，细致、全方位地探究出可能出现的误差；②针对将会发生的误差，寻找引起误差的原因；③根据原因制定相应的防控对策[4]。另外，在实际的机械加工过程中，应随时关注工件加工的具体流程，如果出现误差，应立刻修补和调整。例如，机械加工过程中，使用刀具产生的误差。作为消耗品，刀具在实际加工时损耗严重，刀具磨损到一定厚度时，会对机械加工的效果和进度造成影响。因此，需要针对工件特点，制定具体的误差防控措施。①在机械加工之前，全面考虑待加工工件的尺寸、材料因素；②依据工件特性选择合理的刀具，注意精度、种类、尺寸的选择；③在机械加工的过程中，要密切关注刀具的磨损情况，达到一定的磨损厚度，就要使用新的刀具进行替换，保障机械加工的效果与进度。

3.3 误差分组，系统控制误差

与其他控制机械加工工艺技术误差方法不同的是，误差分组法具备一定的系统性，其控制误差的关键是对整个加工工序或整个系统进行分析。对于完整的机械加工工序而言，即便大多数加工环节完成度较高，工艺稳定、完善，加工工件的精度将完全符合标准要求，但少数，甚至某个加工环节的工艺不够完善，技术不够成熟，由此造成的误差也会对成品的精度产生不利影响[5]。因此，使用误差分组法对整个工序中可能产生的误差分组：首先，将容易控制且能降低的误差分为同一组，视为防控重点，针对性地建立经济、合理的加工方案，提高工件的加工精度；其次，将控制、降低都相对困难的误差划分为同一组，对其使用更加严密精准的误差防控措施，如精磨处理、高精度机床等。

3.4 控制加工温度，减少工件变形

机械加工过程中，机械设备会产生热量，如果产生的热量过高，会造成加工工件的变形，进而引起加工误差。为控制工件变形误差，应对加工温度采用一定的控制对策，降低散发热量。降低热量的方法：①利用冷却液。冷却液能使加工工件的部分温度降低，由于高温出现的工件变形随之减少，误差被有效控制。②安装散热装备。通过安装散热装备，使热量较高部件的热量降低，减少热源与机床间的关联，以减小温度形变。③使用润滑剂。机床运行产生摩擦难以避免，摩擦虽然不能完全消除，但可以通过相关措施降低摩擦，润滑剂是降低机床运转摩擦的有效方法之一。润滑剂可降低机床摩擦，也就减少了机床运转的热量，以控制误差。

4 结语

如果机械加工工艺出现较大的技术误差，不但造成物力、人力、原材料的浪费，还对企业形象造成不利影响，制约企业的长远健康发展。目前，机械加工工艺的技术误差虽然无法完全避免，但通过科学、合理的防范对策，能在一定程度上减少出现误差的概率。因此，机械加工企业可以在全面分析误差产生原因后，利用误差补偿法弥补加工工艺中出现的原始误差；通过减少直接误差法提高加工效果；使用误差分组法对误差进行分类与系统控制；通过控制加工温度减少工件变形。如此，提高机械加工工件的可靠性与精准性。