机械加工中误差产生的原因及策略分析

匡瑛亚

（江苏省江阴中等专业学校，江苏 无锡214400）

0 引言

随着“中国制造2025”战略的提出，我国从一个制造大国发展成为一个制造强国。机械加工业是我国经济发展的基础，而产品加工品质和精度是衡量企业综合强度的重要指标。产品在加工过程中，会出现一些误差，误差是指工程实际值与理论值存在差异。由于实际加工能力的限制，制造过程缺陷在所难免。只有通过提高生产技术和工艺水平，来减少误差，并使产品能够最好地满足设计要求[1]。

1 机械加工中误差产生的类型及分析

1.1 机床误差

产品的金属零件采用切割、焊接、挤压和锻造等多种方式进行加工。常规的半成品和机械成品都是在车床上加工的。因此，机床加工是机械误差的主要原因。机床的精度直接影响机器零件的尺寸精度。机床的精度主要包括主轴回转精度、导轨精度、传动链精度等。其中，主轴精度引起的误差主要是由于工件和对刀标准的不同造成的；导轨精度误差主要与机器不同部位位置的相对位置引起的偏差以及导轨长期使用导致的磨损程度不同有关，导轨精度下降对机床非常不利。传动链由齿轮、蜗杆、螺杆、螺母等多个传输部件构成，各传输部的加工精度和组装误差影响传动输链整体，故而也会产生一定的误差[2]。

1.2 工具误差

在机械加工的过程中，会用到各种工具，如刀具、切刀、与铣床相关的刀具以及钻头等工具，在使用这些加工工具过程中也会产生误差。在加工工序中，不同的切削工具与被加工材料的接触部分具有不同的磨损量，加工误差不同。同时，由于切削工具的切断而对切削工具产生力量，产生切削工具本身的变形和磨损，致使加工工具本身产生了误差，从而导致工件产生误差。例如，使用固定尺寸的工具加工时，工具的制造误差会对加工部件的精度产生不良影响[3]。

1.3 调整误差

机械零件的加工在完成每个工序后，都需要进行相应调整。例如，即使原始精度可能满足相应标准，但调整后也会产生一定的误差，调整校验存在偏差会使机械加工产生相应误差[4]。

1.4 定位误差

定位误差主要可分为两类：基准不重合和定位不正确。在机械工业中，基准的概念常用于定义机械零件之间的点、线、面之间的关系。例如，通常情况下轮盘类零件是选择轴孔的轴线作为径向尺寸基准，而把重要端面和加工精度最高的面和与其他零件的接触面等则是看着长度方向的基准。如果在制造过程中定位有差异，则可能是机器零件的加工出现了误差。

1.5 热变形误差

物体具有热胀冷缩的物理性状，在加工机床零件的过程中，机床、刀具、零件和细部发生摩擦和发热，特别是工件和刀具之间，由于工件和刀具会产生非常大的热量，导致工件变形。由于工艺受热变形而导致的数据偏差称为热变形误差。

1.6 力变形误差

受力变形引起的误差主要包括三个因素：工件的硬度、刀具的硬度和机床的硬度。如果在加工过程中零件的硬度低于机器、工具或设备的硬度，则由于硬度不足而导致变形，从而产生加工误差；使用外圆车床时，由于硬度引起的轻微变形可以忽略不计，但在小直径的情况下，硬刀具往往会造成误差，导致内孔的加工尺寸不准；总之机器由许多复杂的部件组成，刚度力变形对机械零件加工误差不容小觑[5]。

2 改进机械加工产生误差的应对策略

虽然在机械加工中误差是客观存在的，但完全可以通过一定方法措施，以达到减小或避免机械零件误差的目的。现总结为以下几方面的措施。

2.1 科学设计

为减小工件误差，机械加工材料准备很关键，产品设计也应科学，产品不仅要考虑其功能，其结构也应体现科学而简单。例如，无论是材料还是工件，其各部件的厚度应该趋于均匀，因为内部应力的产生会对制造精度产生影响，为了减少工作时的内部应力的产生，产品工件结构必须对称和均匀。这也是减少误差的首要措施。

2.2 减少原始误差

在生产实践中，采用各种措施，努力减少初始误差是常用的减少误差的主要手段。详细细化加工机械零件的各个过程，找出误差原因，改进消除方法，其目标就是尽量减少误差存在。比如，在进行细长轴的车削加工操作时，通过生产实践事先已知道轴向切削力容易引起弯曲变形，影响加工。可以使用改变方法而采用大走刀反向车削方法，这样就可以很好地克服轴向切削力引起的弯曲变形现象。

2.3 转移原始误差

在样品机械加工过程中,通过转移原始误差的方法也是生产实践过程中常用的一种减小误差的方法。生产，可以通过此法有效化解机床误差、力变形误差及热变形误差等因素引起的产品误差。该法主要是通过优化机械加工工艺或者增强加工工具等方法来达到相应目标要求

2.4 补偿原始误差

众所周知，原始误差包括机器故障、固定误差等，有些误差是无法彻底消除的，但是可以通过一定的方法，人为地制造出一些新的误差，以达到抵消原有误差的效果。在运用补偿原始误差法时，要注意人为设置的误差值要与原始误差值大小相等且方向相反，可以一个设置成正值，则另一个设置为负值。例如，飞机部件加工制造中，由于对零部件精度要求高，可以采用智能机床以防止热变形、提高加工精度，并进行自动补偿。

2.5 分解原始误差

在产品机械加工的整个过程中，零件中的问题或持续性的误差会在后续过程中不断放大误差。原始误差的分解和验证可以有效地减轻接下来的误差大小。一般的程序是将原始误差平均划分（假设它们被分成m组），使每组的误差区域整体减少1/m。并优化和调整每个流程，减少原始误误差产生的影响[6]。

3 结语

本文从机床误差、工具误差、调整误差、定位误差、热变形误差以及力变形误差等方面对机械加工中误差产生的类型进行了分析，从科学设计、减少原始误差、转移原始误差、补偿原始误差以及分解原始误差等方面提出了改进机械加工产生误差的应对策略。综上所述，在机械加工中由于诸多方面的因素，产品在加工过程中会产生一些误差，但这些误差的存在不仅影响产品的准确性和产品的安全使用，还影响了企业的经济效益，因此必须高度重视。文章对当前机械加工误差产生的类型和原因进行了分析，进而提了一些旨在减少和避免误差产生的有效策略。随着我国机械智能产业的快速发展的智能CNC中心的出现，必将为机械和制造业带来新的革命。因此，需要紧跟时代发展潮流，积极探索机械加工业的改革发展之路。