加工誤差成因與策略

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本文作者：單麗娟作者單位：西安技師學院

刀具的幾何誤差

無論何種刀具只要進行切削，磨損是在所難免的，同時工件尺寸及形態也會發生相應的變化。降低刀具尺寸磨損是講究方法策略的：首先，對于刀具材料要精挑細選，選擇那些既耐磨性能又高的刀具材料。其次，對刀具幾何參數和切削用量選用要恰到好處。再次，對刃磨刀具進行規范化；最后，合理地使用冷卻液等。

定位誤差

1基準不重合誤差

基準主要有兩大類，分別是設計基準和工藝基準。設計基準是指在零件設計圖上用以確定其它點、線及表面位置時的基準。工藝基準主要包括工序基準、測量基準和定位基準三部分。通常定位基準要同設計基準相互重合。在加工工件過程中，必須以工件上部分幾何要素為定位基準對工件進行定位，一旦出現定位基準同設計基準不重合現象，就會導致基準不重合誤差的產生。

2定位副制造不準確誤差

夾具上的定位元件能夠保證工件在夾具上處于正確位置。不過在制造定位元件時無法保證實際尺寸同基本尺寸完全相同，通常定位元件的實際尺寸在規定的范圍內有一定變動。與此同時，在制造工件定位面過程中也會存在一定的誤差。定位副主要由定位元件和工件定位面構成。定位副制造不準確誤差指因定位副制造失真及其配合間隙造成加工工件位置發生變化而產生的誤差。

工藝系統受力變形引起的誤差

1工件剛度

在工藝系統中，如果工件剛度比夾具、刀具低的話，就會在高速切削過程中產生變形現象，從而對工件精度產生較大影響，根據材料力學中相關計算公式可對工件最大變形量進行計算。

2刀具剛度

由于外圓車刀在機加工表明法線方向具有較強的剛度，因此它基本不存在變形現象。而鏜直徑比較小的內孔，由于刀桿剛度明顯不強很容易影響孔加工的精細度。同樣也可以按材料力學中有關公式對刀桿變形量進行估算。

3機床部件剛度

機床部件是由數量眾多的零件構成的，到目前為止，并沒有一種適合計算其剛度的方法出現，通常都采用實驗手段對其剛度進行測定。通過對機床剛度實驗獲得的曲線進行分析可知，其特點主要為變形同載荷之間不存在線性關系；加載與卸載這兩條曲線并不重合，加載曲線要領先卸載曲線；只有歷經反復的加載和卸載，才會逐漸消除殘余變形的存在，使得加載曲線的起點同卸載曲線的重點相互重合；我們以實體進行估算出的機床部件剛度值要大于其實際的剛度值。

工藝系統受熱變形引起的誤差

工藝系統中由熱變形導致的誤差也會對加工精度產生較大影響，尤其在進行精密加工及大件加工過程中，這種影響會十分明顯，工件總誤差的40%~70%都是由工藝系統中的熱變形引起的。

提高機械加工精度的措施

1減少原始誤差

盡最大努力提升加工零件時用到的機床、夾具以及量具等部件的幾何精度，并對工藝系統中因受熱、切削力以及內應力所引起的變形進行控制等都屬于減少原始誤差的手段。對那些精密零件進行加工過程中，為了減少原始誤差，應竭盡全力來提升精密機床的剛度及精度；在加工那些表面已經成形的零件時，主要從兩方面來減少原始誤差：一是減低成形刀具的形狀誤差，二是減少刀具安裝過程中產生的誤差。

2誤差補償法

所謂誤差補償法就是在加工零件時，故意出現一些誤差，從而與原始誤差相互抵消，或者使兩個原始誤差相互抵消，進而起到提升機械加工精度的作用。比如，采用預加載荷法對導軌變形所造成的精度下降現象進行補償。由于磨穿床身導軌具有結構狹長、剛度較低的特性，在進行精加工時，雖然其三項精度都可以達到要求，不過在安裝完進給和操作機構后，就會導致導軌出現變形從而影響加工精度，采用預加載荷法可彌補這一損失。另外在進行精密螺紋加工過程中，絲杠車床傳動鏈所導致的誤差會直接影響到加工精度，而在絲杠機床上安裝校正機構可以有效減少傳動鏈誤差，從而達到提高加工精度的目的，圖1即螺紋加工校正裝置分解圖。

3分化或均化原始誤差

采用分化或均化原始誤差法也能夠有效提高機械加工精度。分化原始誤差法適用于批量生產的零件，那些對加工精度具有較高要求的零件表面適合采用均化原始誤差法提高加工精度。

1）分化原始誤差

以誤差反映規律為理論依據，將所加工工件的毛坯或者是上一道加工工序的工件尺寸經過測量后，以尺寸大小劃分為n組，這樣每一組工件的尺寸范圍就會變為原來的1/n。然后以每組的尺寸范圍對刀具進行調整，使劃分出每組工件的尺寸范圍中心保持一致，從而有效提高整批工件的加工精度。

2）均化原始誤差

均化原始誤差法就是采用不斷對比加工的方法，對工件表面誤差進行均化從而提高精度的過程。具體方法就是將所加工工件同與其關系較為密接的工件進行對比，發現二者之間的不同點，然后有針對性實施修正或基準加工來消除誤差。

4轉移原始誤差

事實上，轉移原始誤差法就是對誤差敏感度的轉移。在加工零件過程中，如果原始誤差出現在加工敏感方向上，就會對精度產生很大影響，如果出現在非敏感方向上，就會將精度影響降到最低。因此，在進行機械加工時，要設法將原始誤差轉移到對加工精度影響最低，或者是沒有影響的非敏感方向，從而達到提高加工精度的目的。

結語

無論加工任何工件，產生誤差現象都是在所難免的，要想盡最大限度消除誤差對加工精度的影響，就要對所有能夠產生誤差的因素進行細致的研究與分析，并采用各種有效措施預防或減低加工誤差，以達到提高機械加工精度的目的。