機械加工工藝誤差與對策

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摘要：從機械加工工藝和誤差概念入手，分析機械加工誤差產生的原因，從設備、工藝、技術、人員等方面提出具體的發展對策。

關鍵詞：機械加工工藝；誤差；發展對策

為轉變經濟發展方式，改變我國制造業大而不強的現狀，2015年5月8日，國務院印發《中國制造2025》行動綱領，指明信息化、綠色化、智能化是未來制造業的方向，推動傳統制造業向智能制造轉型。機械加工工藝影響機械產品的可靠性和耐久性，是制造業發展的重要基礎，也是衡量國家制造業水平的重要標志。機械加工受誤差因素的影響，導致產品尺寸、性能與標準存在差異，影響機械加工質量。對機械加工工藝進行誤差分析并采取針對性的改進措施，是提高機械加工合格率和生產效率，推動機械加工技術水平和制造業發展的有效途徑。

1機械加工工藝和誤差的概念

1.1機械加工工藝。機械加工工藝是根據零件的尺寸、形狀、使用性能進行系統設計，確定具體的加工方法和工藝流程，進行合理選材后按照設計的圖紙，借助機床、夾具將原材料或毛坯加工成需要的機械產品的過程。1.2加工誤差的性質。加工誤差是指被加工工件實際尺寸、形狀、位置相對于設計參數的偏離值，分為系統性誤差和隨機性誤差。系統性誤差大小、方向通常保持不變或按一定規律變化，隨機性誤差無規律性。

2機械加工工藝誤差分類

2.1加工原理誤差。加工原理誤差是指由于制造困難，在加工中采用近似成形運動或近似的刀刃輪廓進行加工而產生的誤差。采用齒輪銑刀銑齒，理論上要求加工同一模數不同齒數的齒輪都有一把相應模數的銑刀，但實際加工同一模數齒輪的銑刀一般只有幾把，造成加工時產生齒形誤差。滾齒加工的滾刀采用阿基米德基本蝸桿或法向直廓基本蝸桿代替漸開線基本蝸桿，使齒輪齒形產生誤差。2.2定位誤差。機械加工過程中由于設備定位基準不準，會導致加工定位誤差，具體表現在：一是基準不重合誤差，加工過程中采用的定位基準與設計基準不相符；二是定位參照誤差，加工工件與夾具定位元件之間由于機床振動而出現偏差，或數控機床加工工件形狀、尺寸、大小與數字模型之間定位參照存在誤差。2.3機床制造誤差。機床制造誤差是造成機械加工誤差的重要原因，主要包括主軸回轉誤差、導軌誤差和傳動鏈誤差。回轉誤差的產生主要由于機床主軸在高速運轉中可能產生徑向圓跳動、軸向竄動、純角度擺動，影響工件的圓度、垂直度等。機床導軌是機床運轉的支撐，也是機床各部分位置確定的標準。由于導軌在安裝中質量不合格、在加工中產生不均勻磨損、在使用中受熱、受力變形等都會導致導軌誤差的產生。傳動鏈誤差產生于傳動機構制造、安裝、使用中，影響力和運動的傳輸，并最終導致零件的加工的誤差。2.4加工器具誤差。機械加工器具主要是刀具和夾具，其規格、性能、質量會影響機械加工精度，造成加工誤差。刀具在長期使用中會造成磨損，如果將磨損后的刀具繼續用于產品加工會對產品的尺寸、形狀產生影響，影響機械加工質量。夾具主要用于加工工件的固定，使其在被機械加工的過程中位于正確的加工位置，當夾具本身存在制造問題或未按照規程使用時，會造成零件的加工誤差。2.5變形引起的系統誤差。機械加工工藝系統由機床、夾具、刀具和工件4部分組成，工藝系統在運行過程中會承受重力、切削力、加緊力、傳動力等，使得系統各部分產生形變或存在相對位置的變化，如高速回轉的零件回傳時產生不平衡的離心力，造成加工誤差。在輻射熱、切削熱、摩擦熱等熱源的作用下，系統會產生熱變形，如磨削精密絲杠時，由于工件熱變形軸向伸長產生螺距累積誤差。

3機械加工工藝的發展對策

3.1確定合理工藝流程，減少直接誤差。工藝流程是以一定的機械加工方法，確定若干順次排列的工序，改變毛坯的形狀、尺寸、相對位置和性能，使其轉變為成品的過程。在進行機械加工之前，嚴格按照技術標準確定合理的工藝流程，遵循“基準先行、先粗后精、先主后次、先面后孔”的加工原則。對加工使用的機床和器具進行檢驗檢測，對刀具、夾具進行質量控制和正確選型，對設備自身存在的誤差問題加以掌握，并采取措施減少或消除不良因素，確保機床主軸、軸承、導軌、傳動機構等結構符合質量標準。3.2及時處理誤差，優化加工補償技術。毛坯的精度是機械加工質量的重要基礎，機械加工半成品一般會參考上一道工序的毛坯精度，半成品的加工精度缺乏衡量標準就會使產品出現加工誤差。采用誤差分組法，依據尺寸和工藝技術誤差的大小將毛坯或半成品分為幾個小組，在加工過程中根據小組實際情況進行技術調整以降低定位誤差。通過提高工件裝夾質量、控制切削力和夾具、增設輔助裝置增加機床剛度等方式控制受力變形。注重工作環境通風散熱，優化機床結構設計，定期進行設備檢測、維護、清理，發展干式切切削和微量潤滑切削等先進加工技術，降低工藝系統熱變形。在機械加工過程中借助操作軟件或人為調整機械參數，利用增加的新誤差進行差異性補償。3.3更新加工方式，提高機械加工自動化水平。（1）技術的更新和設備的升級推動機械加工工藝的發展，“中國制造2025”將高檔數控機床和工業機器人列為10大重點領域之一。高檔數控機床具有高動態響應的進給系統和先進的控制系統，能實現工藝參數智能化修改和自適應控制，可進行整體葉盤、大型壁板等較高質量要求零件的加工。工業機器人是應用于工業領域的多關節機械手或多自由度機器人，能實現毛坯制造、焊接、熱處理、打磨拋光、裝配等機械加工過程，是先進制造業典型的機電裝備。（2）將數控機床、工業機器人、計算機結合起來構建柔性制造系統，提高機械加工自動化水平。利用傳感技術及時發現機械加工過程中的問題并進行智能化誤差補償，如利用光電傳感器檢測鉆孔反射光量，修正產品鉆孔的孔徑偏差。3.4提高從業人員素質，踐行工匠精神。機械加工方法的選擇、機械加工工藝流程的制定、機床設備的操作和維護都離不開從業人員，其素質提高對減少加工誤差起著重要作用?！爸袊圃?025”要求發展智能制造，實現機器換人，將勞動者從繁重的體力支出、危險的作業環境中解放出來，轉而進行工業機器人、高檔數控機床的編程和控制等更具技術性的工作。企業要對從業人員進行操作技能培訓，使其熟悉機床操作流程并掌握加工工藝，具備國際視野，利用慕課等信息技術平臺學習先進的機械加工方法。組織開展機械加工交流經驗交流會和職業技能大賽，對創新機械加工方法取得專利的人員進行獎勵，宣傳大國工匠的先進事跡，踐行“愛崗敬業、一絲不茍、精益求精、淡泊名利”的工匠精神。

4結論

機械加工工藝誤差，主要有加工原理誤差、定位誤差、機床制造誤差、加工器具誤差、變形引起的系統誤差等。要對機床和工具進行質量控制和正確選型，制定合理工藝流程，減少直接誤差；控制受力變形和熱變形，進行誤差分組和誤差補償；將高檔數控機床、工業機器人結合計算機技術構建柔性制造系統，提高機械加工自動化水平；對從業人員進行職業技能培訓和創新能力提升，踐行一絲不茍、精益求精的工匠精神。

參考文獻

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［3］韋紅星.加工精度受機械加工工藝的影響研究［J］.時代農機，2017（3）：11-12.

作者:李薇 單位:南充職業技術學院機電工程系