機械加工工藝與誤差論文
機械加工工藝與誤差論文【1】
摘 要：在機械加工過(guò)程中，機械產(chǎn)品的可靠性、耐久性、性能以及質(zhì)量從一定角度上來(lái)看是由機械加工工藝技術(shù)所決定的。
然而，機械加工工藝技術(shù)的誤差，在很大程度上限制了我國機械加工工業(yè)的健康、持續發(fā)展，因此，必須加強對機械加工工藝技術(shù)與誤差的重視。
本篇論文中，筆者主要對機械加工工藝技術(shù)與誤差問(wèn)題進(jìn)行了分析與探討，以供參考。
關(guān)鍵詞：機械加工;工藝;技術(shù);誤差
0 引言
眾所周知，不同的機械零件對于生產(chǎn)類(lèi)型、形狀、尺寸以及工藝技術(shù)的要求存在一定的差異，一般情況下，即使是一個(gè)普通的機械零件也需要在多個(gè)車(chē)床上才能加工完成。
基于這樣的原因，在對機械產(chǎn)品進(jìn)行加工的過(guò)程中，往往需要應用一系列的機械加工工藝技術(shù)，并要根據不同機械零件的具體要求，選出最佳的加工方法與機床，之后再對加工工序進(jìn)行正確安排，嚴格根據加工工序將機械零件加工出來(lái)。
1 簡(jiǎn)述機械加工工藝
以機械產(chǎn)品的加工數量、加工設備條件、工人的綜合素質(zhì)等實(shí)際情況為主要根據，工藝人員合理選擇采用的機械加工工藝技術(shù)，制定工藝加工流程，并將與機械加工相關(guān)的內容制成相應的工藝文件，即工藝規程。
工藝規程不僅是機械加工企業(yè)生產(chǎn)準備、計劃調度的重要依據以及組織機械產(chǎn)品生產(chǎn)的基本技術(shù)文件，也是擴建與改造加工車(chē)間的重要技術(shù)依據。
不同的機械加工企業(yè)，其實(shí)際生產(chǎn)情況、工藝流程也會(huì )出現一定的差異性，基于這樣的原因，工藝流程相對來(lái)說(shuō)具有比較強的針對性。
而機械加工工藝流程指的是機械零件的加工制造步驟，通過(guò)進(jìn)行機械加工，毛坯的形狀、尺寸以及表面質(zhì)量等就會(huì )相應的出現改變，將毛坯逐漸加工成機械零件的這一過(guò)程，就是機械加工工藝過(guò)程。
舉例說(shuō)明，一個(gè)普通的機械零件需要以此經(jīng)過(guò)如下過(guò)程：從粗加工到精加工、從精加工到裝配、從裝配到質(zhì)檢再到最后的包裝，這一過(guò)程就是該機械零件的加工工藝流程。
機械加工工藝是在機械加工工藝流程的基礎上，改變機械零件的形狀、尺寸、相對位置以及性質(zhì)，使其成為半成品或成品的過(guò)程[1]。
而對于每一個(gè)機械加工步驟、機械加工流程來(lái)說(shuō)，都必須具備仔細的說(shuō)明，在機械加工工藝環(huán)節之中，機械加工工藝流程是總綱領(lǐng)，機械加工工藝是詳細參數，工藝規程則根據實(shí)際加工情況所制定的加工工藝。
2 機械加工工藝技術(shù)的誤差及其產(chǎn)生的原因分析
2.1 機械加工過(guò)程中所出現的定位誤差
在機械產(chǎn)品的生產(chǎn)與加工過(guò)程中，若是機械定位副加工或者是基準定位存在不準確的狀況，就會(huì )導致加工定位誤差的出現。
定位誤差是機械加工過(guò)程中較為常見(jiàn)、多發(fā)的幾種誤差之一，也是機械加工工藝技術(shù)最基本的一種誤差。
基于這樣的原因，在將原材料加工成機械產(chǎn)品的過(guò)程中，必須要將準確的機械加工要素當作基準，并要保障定位基準、所選擇的基準兩者之間盡可能地重合或一致，以減少定位誤差的出現。
可以說(shuō)，在機械加工過(guò)程中，定位的精確性與精準度對機械加工質(zhì)量、機械加工的精準水平起著(zhù)決定性的作用。
基于此，為確保定位精準、減少定位誤差的出現，必須解決工件定位面、夾具定位原件存在的問(wèn)題。
然而，若是機械加工設備存在定位誤差或者是加工元件的測量數據存在誤差，那么勢必會(huì )對機械加工產(chǎn)品的質(zhì)量造成一定的影響。
此外，如果在機械加工過(guò)程中應用定位調整法，極易出現定位副問(wèn)題，從而引發(fā)基準定位上的問(wèn)題，但若是在機械加工過(guò)程中應用試切法，就能有效避免基準誤差。
2.2 刀具與夾具存在的幾何誤差
刀具與夾具均是機械加工過(guò)程中必須要用到的加工器具，因此，刀具與夾具存在的誤差在機械加工過(guò)程中也較為常見(jiàn)、多發(fā)。
首先是刀具存在的幾何誤差。
分析刀具存在幾何誤差的原因，發(fā)現主要在于以下里兩個(gè)方面：第一，任何工具在經(jīng)過(guò)長(cháng)時(shí)間的使用之后都不可避免地會(huì )出現一定的磨損，刀具也不例外，在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的使用之后，由于受到各種因素的影響，刀具刀體會(huì )出現一定的磨損，從而其會(huì )產(chǎn)生幾何誤差，對機械加工產(chǎn)品的精準度產(chǎn)生了一定的影響;第二，在機械產(chǎn)品的加工過(guò)程中，需要用到各式各樣的刀具，使用的刀具不同，機械加工產(chǎn)品也會(huì )存在一定的差異性，例如，在機械制造過(guò)程中，規定尺寸刀具對機械加工工藝技術(shù)造成的誤差在很大程度上影響著(zhù)加工零件的精準度，而普通刀具造成的影響基本上能忽略不計[2]。
其次是夾具存在的幾何誤差。
分析夾具存在幾何誤差的原因，發(fā)現主要在于：夾具在機械加工中如果能夠得到合理使用，就能對加工零件的位置進(jìn)行準確定位，然而在實(shí)際操作過(guò)程中，因為對夾具的使用規范、使用標準的了解不足、掌握不準確，導致夾具控制的刀具與機床之間出現了較大的空隙，從而致使幾何誤差的出現。
2.3 機床制造誤差
在機械產(chǎn)品的生產(chǎn)與加工過(guò)程中，機床一般情況下處于運轉狀態(tài)，機械運行摩擦過(guò)程中，有很大的可能會(huì )出現制造誤差，制造誤差也是機械加工工藝技術(shù)最為常見(jiàn)的一種誤差。
根據出現部位的不同，可以將機床制造誤差分為傳動(dòng)鏈誤差、導軌誤差以及主軸運轉誤差等類(lèi)型，這三種類(lèi)型是最為常見(jiàn)的，且均會(huì )直接影響機械加工產(chǎn)品的質(zhì)量與精準度[3]。
首先是傳動(dòng)鏈誤差，在機械產(chǎn)品的加工過(guò)程中，機床上的傳動(dòng)鏈主要是在機床運轉中起傳遞能量的作用，然而，傳動(dòng)鏈兩端所連接的傳動(dòng)機存在運轉速度不一致的情況時(shí)，其在機械運動(dòng)中不僅會(huì )磨損鏈條，還會(huì )對傳動(dòng)機造成一定的損壞，當傳動(dòng)鏈、傳動(dòng)機出現磨損，勢必會(huì )導致傳動(dòng)鏈兩端出現差距，進(jìn)而造成機械加工產(chǎn)品出現一定的誤差;其次是導軌誤差，導軌狀態(tài)良好是機床能夠正常運轉的前提條件，也是確定機床所有部件位置的標準。
然而，若是在安裝導軌的時(shí)候存在質(zhì)檢不合格的狀況或者在導軌使用過(guò)程中操作不當而導致其出現了磨損，那么就極有可能導致導軌誤差的出現[4];最后是主軸運轉誤差，通常情況下，如果主軸在運轉的過(guò)程中出現運轉量不穩定、運轉速度不穩定的問(wèn)題，就極有可能導致機械設備產(chǎn)生磨損，進(jìn)而使主軸的實(shí)際運轉數據與主軸的設計運轉數據出現一定的差異，這就會(huì )直接導致主軸運轉誤差的出現，嚴重影響機械加工產(chǎn)品的質(zhì)量與精準度。
2.4 工藝系統的變形誤差
在機械產(chǎn)品的生產(chǎn)與加工過(guò)程中，相比較于刀具、夾具等加工器具，工藝系統中存在的工件的強度相對而言較低，工藝系統變形誤差的發(fā)生，主要是機械加工產(chǎn)品本身所具備的性能所造成的。
也就是說(shuō)，如果機械加工產(chǎn)品本身容易發(fā)生變形、強度非常低的話(huà)，就會(huì )對機械加工工藝系統造成嚴重的影響，從而導致工藝系統變形誤差的出現[5]。
例如，當在內圓磨床上進(jìn)行機械加工的時(shí)候，切入磨床內孔的過(guò)程中，選擇應用橫向切入法，此時(shí)，在外力的作用下內圓磨頭主軸出現了變形，那么利用其磨出的孔不可避免地會(huì )出現一定的誤差(如圖1所示)，從而嚴重影響機械加工產(chǎn)品的質(zhì)量;再如，在進(jìn)行車(chē)削細長(cháng)軸的過(guò)程中，若是加工工件本身就存在強度非常低的情況，那么在切削力作用之下，其就極易出現變形問(wèn)題，從而導致變形誤差的出現，嚴重影響機械加工產(chǎn)品的質(zhì)量(如圖2所示)。
總而言之，在機械產(chǎn)品的生產(chǎn)與加工過(guò)程中，材質(zhì)不同、機械切削力不均等因素，均有可能導致機械加工工件出現彎曲變形，從而造成工藝系統變形誤差的出現。
3 減少機械加工工藝誤差、提高機械加工精度的有效措施
3.1 機械加工過(guò)程中應當遵循的原則
在機械產(chǎn)品的生產(chǎn)與加工過(guò)程中，安排加工順序的時(shí)候，必須遵循如下幾項基本的加工原則，即“基準先行”、“先粗后精”、“先主后次”以及“先面后孔”等。
與此同時(shí)，在基準方面上，應盡量選擇多表面加工的基準，以確保各加工表面具有良好的位置精度，減少出現定位誤差的可能性，此外，應當使設計基準、定位基準盡可能地重合，以減少基準不重合誤差出現的可能性。
在機械產(chǎn)品的生產(chǎn)與加工過(guò)程中，應當嚴格遵循相應的原則，在“基準先行”、“先粗后精”、“先主后次”以及“先面后孔”等原則的指導之下，盡可能地減少機械加工工藝技術(shù)誤差，提高機械加工的精度。
3.2 采取有效的措施，盡量減少機械加工工藝過(guò)程中出現的直接誤差
在機械產(chǎn)品的實(shí)際生產(chǎn)與加工過(guò)程中，一些機械加工工藝誤差完全能夠通過(guò)良好的前期準備而做到事先避免的，基于這樣的原因，在實(shí)際機械加工與生產(chǎn)過(guò)程中，必須采取有效的措施，盡量減少機械加工工藝過(guò)程中出現的直接誤差。
工作人員專(zhuān)業(yè)技能上的不足或責任意識不強，就有可能導致各種誤差的出現，從而會(huì )對機械加工工藝的精度產(chǎn)生嚴重的影響，基于這樣的現象，工作人員必須找出自身存在的、容易引起誤差的因素，并要致力于提升自身的專(zhuān)業(yè)能力與綜合素質(zhì)，嚴格遵循相關(guān)技術(shù)標準的要求，對機械加工工藝技術(shù)進(jìn)行合理安排，并要積極采取有效的、合理的措施盡可能地減少機械加工工藝過(guò)程中出現的直接誤差。
例如，對薄片工件進(jìn)行加工的過(guò)程中，在磨削工件的兩端時(shí)，就可以采取如下措施進(jìn)行加工：在自然狀態(tài)下將所有部件用環(huán)氧樹(shù)脂粘強劑粘合在一塊表面光滑的平板上，之后把平板、工件同時(shí)在磁力吸盤(pán)上固定，再對其進(jìn)行打磨，確定一個(gè)端面磨平之后，使用同樣的方法對另一個(gè)端面進(jìn)行打磨，使用這樣的方法，就可以生產(chǎn)出不易變形、剛度較強的薄片產(chǎn)品。
綜上所述，在機械產(chǎn)品的實(shí)際生產(chǎn)與加工過(guò)程中，必須采取有效的措施，盡量減少機械加工工藝過(guò)程中出現的直接誤差，最終才能生產(chǎn)出質(zhì)量良好的機械產(chǎn)品。
3.3 及時(shí)補救誤差
在機械產(chǎn)品的實(shí)際生產(chǎn)與加工過(guò)程中，一些機械加工工藝誤差不可避免，對于這部分機械加工工藝誤差，可以通過(guò)采取人為操作方法，去抵消、補償原有機械加工系統中存在的誤差，最終減少誤差所產(chǎn)生的影響。
也就說(shuō)，機械加工過(guò)程中，工作人員必須嚴格根據加工工藝的實(shí)際應用情況，制定并實(shí)施有針對性的誤差補救對策，抵消補償原有機械加工系統中存在的誤差，從而實(shí)現對加工誤差的有效控制，確保加工工藝的有效性、準確性。
舉例說(shuō)明，對于機械制造數控機床存在的滾珠絲桿，可以采取相應的措施適當減小螺距，在使用滾珠絲桿的時(shí)候，其在熱量的影響之下進(jìn)行拉伸會(huì )出現一定的增長(cháng)，若是根據標準值進(jìn)行設計，反而會(huì )出現較大的誤差，而在實(shí)踐過(guò)程中適當減小螺距，就可以使滾珠絲桿適應機械加工過(guò)程中出現的拉伸力，最終減少誤差。
此外，在機械加工工藝的實(shí)施過(guò)程中，必須要對相關(guān)數據進(jìn)行仔細、準確的記錄，并要掌握機械加工工藝的相關(guān)信息，為補救誤差方法的實(shí)施創(chuàng )造良好的資料條件。
4 結語(yǔ)
綜上所述，隨著(zhù)時(shí)間的推移、社會(huì )的進(jìn)步以及科學(xué)技術(shù)的改進(jìn)，我國機械加工工業(yè)也順勢得到了巨大的發(fā)展，并為促進(jìn)市場(chǎng)經(jīng)濟的發(fā)展作出了突出的貢獻。
機械加工工藝技術(shù)的誤差，在很大程度上限制了我國機械加工工業(yè)的健康、持續發(fā)展，因此，必須采取合理、有效的措施，減少機械加工工藝的技術(shù)誤差問(wèn)題的出現。
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機械加工工藝與誤差研究【2】
摘要：機械加工過(guò)程中誤差不可避免，針對這種現象，實(shí)際生產(chǎn)中，力求最大限度地減少誤差。
文章從機械加工工藝出發(fā)，探討了誤差形成的主要因素，針對性地給出了一些減少誤差的方法，為機械加工提供參考。
關(guān)鍵詞：機械加工;加工工藝;誤差分析
隨著(zhù)我國經(jīng)濟的發(fā)展，加之我國作為制造業(yè)大國，機械行業(yè)處在一個(gè)飛速的發(fā)展階段。
隨之而來(lái)的是一系列問(wèn)題，就機械加工而言，大的需求量與質(zhì)量上的差強人意形成了矛盾。
我們一方面希望盡快地完成多的產(chǎn)品，另一方面需要盡可能地保證產(chǎn)品的質(zhì)量。
這就要求我們對于機械加工工藝與誤差都做到了然于心，由此尋求解決問(wèn)題的方法。
1 機械加工工藝
機械加工生產(chǎn)過(guò)程中，涉及幾個(gè)基本概念：機械加工工藝、工藝規程以及加工工藝流程。
所謂機械加工工藝，是指在機械加工工藝流程的基礎上，通過(guò)一定的方法手段來(lái)直接改變原材料生產(chǎn)對象的幾何形狀、尺寸、性能以及相對位置使之變?yōu)槌善坊蛘甙氤善返倪^(guò)程。
而工藝流程主要是指機械零件加工制造所經(jīng)的具體的步驟順序，它主要受產(chǎn)品的數量、制造設備的具體條件以及工作人員的素質(zhì)所制約。
工藝規程，是工藝員根據所要加工產(chǎn)品的實(shí)際情況(包括加工設備、產(chǎn)量以及工人素質(zhì)等等)來(lái)具體采用的工藝過(guò)程，并將這里面的具體的加工內容制訂成工藝文件，這些工藝文件就稱(chēng)為工藝規程。
2 誤差形成原因
在討論誤差形成原因之前，我們需要了解誤差的概念。
所謂誤差，當是實(shí)際值與真實(shí)理想值之間的偏差，在機械制造中，可以看作是設計的真實(shí)值與實(shí)際操作所得到工件的實(shí)際值之間的偏差。
在加工前，工件都有一個(gè)理想的標準，而實(shí)際操作中，或多或少的一些原因將會(huì )導致實(shí)際的加工件與理想完美狀態(tài)的成品之間不是完美一致的，只是很大程度上的相似，誤差的大小實(shí)際上就是這個(gè)相似度的程度。
2.1 理論誤差
由于我們在機械加工時(shí)，采取的是近似的加工運動(dòng)，或者是采用了近似的切削刀具。
這加工運動(dòng)和近似的刀具，本身就與理想狀態(tài)下的設計標準值存在著(zhù)一定的誤差，由它們通過(guò)加工得到的工件，顯然，誤差不可避免的存在了。
2.2 安裝誤差
實(shí)際安裝過(guò)程中，也會(huì )產(chǎn)生安裝誤差，它主要由兩個(gè)方面組成：定位誤差和加緊誤差。
所謂定位誤差，即是指基準不重合誤差與基準移位誤差的向量和。
在實(shí)際的機械加工過(guò)程中，設計基準若是與定位基準不一致，就會(huì )導致基準不重合誤差;而在實(shí)際安裝過(guò)程中，有時(shí)候因為工具本身或者是操作的問(wèn)題，會(huì )出現基準移位，也將引起誤差。
我們將這兩種誤差的向量和定義為實(shí)際的安裝誤差。
所謂夾緊誤差即是指加工過(guò)程中，由于夾具夾緊工件的力，作用到工件身上，使得工件受力發(fā)生形變，引起誤差。
2.3 調整誤差
機械加工過(guò)程中，出于保證尺寸精度的目的，一般會(huì )采用試切法或者調整法，而采用這些方法的同時(shí)，也伴隨著(zhù)調整誤差。
試切法的調整誤差主要是由于操作時(shí)的測量誤差、機床微量進(jìn)給誤差以及工藝系統受力變形產(chǎn)生的誤差引起的。
調整法的誤差形成原因可能性比較多，一般微進(jìn)給量誤差或者實(shí)際操作中的“爬行”都會(huì )引起調整法的誤差;此外，調整機構的制造誤差或者對刀時(shí)的誤差等都可以造成調整法的誤差。
2.4 測量誤差
這類(lèi)誤差主要是由于加工過(guò)程中采用測量?jì)x器的精度問(wèn)題引發(fā)的，另外測量人員的觀(guān)測也會(huì )引起誤差。
2.5 機床誤差
常規情況下的機械加工多數是通過(guò)機床來(lái)操作的，但是機床作為一件加工道具，它本身也是存在著(zhù)誤差的，顯然，由本身存在誤差的機床作為加工刀具來(lái)加工機械產(chǎn)品，生成誤差也就無(wú)可厚非了。
機床的誤差一般是構成它的幾個(gè)要素的誤差綜合影響的結果。
機床在工作時(shí)，主要是通過(guò)主軸的旋轉運動(dòng)來(lái)實(shí)現的。
這里就產(chǎn)生了一個(gè)問(wèn)題：主軸轉動(dòng)時(shí)，由于軸本身的制造因素以及裝配上的間隙，加之在持續運動(dòng)過(guò)程中可能存在的振動(dòng)現象，這些都將導致軸的回轉中心不是一條直線(xiàn)。
這種呈現略微波動(dòng)的現象使得工件在加工時(shí)不可避免要產(chǎn)生誤差。
2.6 夾具及刀具誤差
顧名思義，這種誤差分別是由于夾具和刀具各自的誤差引起。
夾具誤差除開(kāi)夾具本身的制造誤差，還受定位、對刀以及安裝裝配等的影響。
刀具誤差的產(chǎn)生主要是刀具本身制造存在問(wèn)題，另外經(jīng)常性的切削也會(huì )使其產(chǎn)生磨損。
2.7 工藝系統變形誤差
工藝系統變形誤差主要有兩種情況，一為受力變形，二為受熱變形。
受力變形主要是因為機床的零部件、刀具以及工件本身的剛度問(wèn)題，使其在受到一定程度的力的時(shí)候發(fā)生形變;受熱變形即是在加工的時(shí)候，機床或者刀具受熱發(fā)生變形，由此造成誤差。
2.8 操作
這種是常見(jiàn)的，由于操作人員的素質(zhì)高低不同，由他們加工出來(lái)的工件存在著(zhù)誤差也就不足為奇了。
3 減少誤差的方法
無(wú)論從生產(chǎn)需求還是加工初衷上來(lái)看，我們都希望得到零誤差的完美成品。
可是，大量的經(jīng)驗告訴我們，機械制造過(guò)程中，不可能產(chǎn)生百分之百零誤差，不管多么精密的儀器，多么科學(xué)嚴謹的操作手法，誤差都不可避免的存在著(zhù)。
所以，在實(shí)際加工中，我們只能退而求其次，力求最大限度地減少誤差，使之盡量契合設計上的完美狀態(tài)。
針對上述誤差產(chǎn)生原因，給出對應的解決方法。
為了減少理論誤差，我們可以采取CAD/CAM技術(shù)，這一點(diǎn)在現代加工中也越來(lái)越較多應用;安裝時(shí)，要做到基準重合、基準統一，夾緊時(shí)，準備計算夾緊力，確保工件剛度;針對調整誤差，對于測量?jì)x器，我們得定期檢查及修理，確保其精度符合實(shí)際，機床要進(jìn)行良好的保養，保證其微進(jìn)給量，對刀、定位等都要精準。
此外，加工工藝參數一定要正確選定;測量時(shí)為了盡量使觀(guān)測值準確，在選取高精度的測量?jì)x器的同時(shí)，一個(gè)好的測量方法的選擇也是非常重要的;機床存在誤差的，要針對性地解決，機床零部件要按時(shí)整修，一定要保證機床的運動(dòng)精度，可以縮短傳動(dòng)鏈，控制裝配的間隙;夾具本身精度及粗糙度一定要過(guò)關(guān)，設計要合理，確保其剛性。
刀具使用上，要合理地選擇進(jìn)給量及吃刀量，粗、精加工得分而論之，充分發(fā)揮冷卻液的作用;針對工藝系統的變形，由受力引發(fā)的需保證剛度，受熱引發(fā)的需要確保恒溫精度，此外要正確制定加工工藝參數;粗、半粗加工前要去除內應力，精加工前進(jìn)行時(shí)效處理;對操作人員進(jìn)行技能培訓，保證在工人素質(zhì)這一塊盡量少誤差。
除了上述方法，很多情況下，我們會(huì )采取誤差補償來(lái)減少誤差。
所謂誤差補償說(shuō)的是人為制造誤差用以抵消或者補償加工過(guò)程中原有的誤差，從而達到減少誤差的目的。
如過(guò)能正確地利用好誤差補償，在減少誤差的問(wèn)題上將可以提供很大幫助。
4 結語(yǔ)
通過(guò)上述內容，我們了解了機械加工的加工工藝，針對性地給出了一些減少誤差的方法。
雖然應用各種方法也無(wú)法避免誤差的產(chǎn)生，但盡量小的誤差在實(shí)際的加工過(guò)程中也會(huì )提供更多高質(zhì)量的產(chǎn)品，這對機械加工制造行業(yè)有著(zhù)深遠的影響。
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