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機械加工精度的誤差控制措施
易偉 王自忠 劍超
摘(zhai) 要：在(zai)國(guo)民經濟(ji)中制(zhi)造(zao)業(ye)(ye)(ye)占(zhan)有舉足輕(qing)重的(de)(de)地位，在(zai)制(zhi)造(zao)業(ye)(ye)(ye)中機(ji)械加(jia)工(gong)又是極(ji)為(wei)(wei)重要的(de)(de)環(huan)節，當(dang)前科(ke)技的(de)(de)不斷進(jin)步，給機(ji)械加(jia)工(gong)的(de)(de)精度提(ti)出了更高(gao)的(de)(de)要求。不過，機(ji)械加(jia)工(gong)的(de)(de)精度一般又會受到諸多因素的(de)(de)影(ying)響，諸如幾何誤差(cha)、定位誤差(cha)物理(li)(li)變形(xing)誤差(cha)等。為(wei)(wei)了控制(zhi)誤差(cha)，盡可能使得精度達到理(li)(li)想值，就必須(xu)要采(cai)取針對性的(de)(de)措(cuo)施，加(jia)強(qiang)機(ji)械作業(ye)(ye)(ye)的(de)(de)性能、進(jin)行科(ke)學的(de)(de)誤差(cha)補償、使用分化(hua)或均化(hua)技術、轉(zhuan)嫁原理(li)(li)等調控誤差(cha)。
關(guan)鍵(jian)詞：機械加工；精度；誤(wu)差；控(kong)制策略
機(ji)(ji)(ji)械(xie)工(gong)業為代表(biao)的(de)(de)(de)(de)制(zhi)造(zao)業是國民經濟發展(zhan)的(de)(de)(de)(de)基石，在人(ren)類(lei)社(she)會(hui)進步(bu)的(de)(de)(de)(de)歷史中扮演著重要的(de)(de)(de)(de)角色(se)。在當前(qian)工(gong)業產品的(de)(de)(de)(de)生產中不可避免地會(hui)經過機(ji)(ji)(ji)械(xie)加(jia)(jia)工(gong)流程(cheng)，機(ji)(ji)(ji)械(xie)加(jia)(jia)工(gong)就(jiu)是借助機(ji)(ji)(ji)械(xie)手段對工(gong)件進行處理的(de)(de)(de)(de)過程(cheng)。由于(yu)加(jia)(jia)工(gong)精(jing)度要求的(de)(de)(de)(de)提(ti)升，使得(de)探究(jiu)影響(xiang)機(ji)(ji)(ji)加(jia)(jia)工(gong)精(jing)度的(de)(de)(de)(de)原因、提(ti)出(chu)針(zhen)對性誤差控制(zhi)策略等工(gong)作變(bian)得(de)迫(po)在眉睫(jie)。
一、機(ji)械加工精度的(de)概念與要求
所謂(wei)的(de)(de)(de)機械加(jia)工(gong)精(jing)(jing)度(du)(du)，實際上就是(shi)(shi)(shi)(shi)成品工(gong)件所達到的(de)(de)(de)各項參數值(zhi)，有幾個核心指標(biao)就是(shi)(shi)(shi)(shi)尺寸大(da)小、幾何形狀、各表面的(de)(de)(de)相(xiang)互位(wei)置等，相(xiang)較于既定(ding)目標(biao)的(de)(de)(de)差(cha)(cha)(cha)(cha)值(zhi)。在(zai)機加(jia)工(gong)過程中，使用(yong)的(de)(de)(de)加(jia)工(gong)方式和技術是(shi)(shi)(shi)(shi)有差(cha)(cha)(cha)(cha)異的(de)(de)(de)，加(jia)工(gong)使用(yong)的(de)(de)(de)原材(cai)料也是(shi)(shi)(shi)(shi)不同的(de)(de)(de)，構(gou)件的(de)(de)(de)制造條(tiao)件也是(shi)(shi)(shi)(shi)不同的(de)(de)(de)，因此，這樣生產(chan)出來(lai)的(de)(de)(de)工(gong)件必然與設計值(zhi)存在(zai)一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)差(cha)(cha)(cha)(cha)異。為了對加(jia)工(gong)精(jing)(jing)度(du)(du)有一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)認(ren)識，通常使用(yong)誤差(cha)(cha)(cha)(cha)來(lai)進(jin)行衡量。如果顯示的(de)(de)(de)誤差(cha)(cha)(cha)(cha)值(zhi)越(yue)(yue)大(da)，那么就說明(ming)這個精(jing)(jing)度(du)(du)等級越(yue)(yue)低(di)，反之(zhi)，誤差(cha)(cha)(cha)(cha)越(yue)(yue)小說明(ming)加(jia)工(gong)的(de)(de)(de)越(yue)(yue)好，也就是(shi)(shi)(shi)(shi)精(jing)(jing)度(du)(du)越(yue)(yue)高。
二(er)、影響機(ji)械加工(gong)精(jing)度(du)的原因
對于(yu)機械加(jia)工而(er)言，誤(wu)差基本都會左右機械加(jia)工的精度，經過筆者的總結，基本含有以下(xia)幾點。
1.幾何誤差
幾何誤差(cha)的(de)來源基本都(dou)是(shi)設備，常見于(yu)機(ji)床(chuang)和刀(dao)具，我們(men)都(dou)知道，機(ji)床(chuang)是(shi)用于(yu)機(ji)械(xie)加(jia)工的(de)關(guan)鍵設備，它和其內(nei)部的(de)道具質(zhi)量將會(hui)直接決定加(jia)工精(jing)度(du)，特別是(shi)機(ji)床(chuang)主軸、導(dao)軌、傳動鏈的(de)性能，這(zhe)對于(yu)機(ji)加(jia)工的(de)精(jing)度(du)而言都(dou)是(shi)極為重要的(de)。假設主軸在回轉時(shi)出現(xian)誤差(cha)，那么毫無疑問，工件的(de)精(jing)度(du)必然會(hui)受到影響。導(dao)軌的(de)磨損會(hui)引發相(xiang)對運動的(de)出現(xian)，在這(zhe)個(ge)時(shi)候就必然會(hui)出現(xian)誤差(cha)，這(zhe)時(shi)候機(ji)床(chuang)的(de)精(jing)度(du)是(shi)無法(fa)進行保證(zheng)了(le)，加(jia)工的(de)精(jing)度(du)也就沒了(le)保證(zheng)。除此之外，如果更換了(le)刀(dao)具，加(jia)工工件的(de)誤差(cha)也會(hui)變得不同。
2.定位誤差
在(zai)進(jin)行(xing)(xing)機(ji)械加(jia)工(gong)(gong)的(de)過(guo)程中，首先要(yao)(yao)做的(de)就是(shi)對(dui)元件(jian)進(jin)行(xing)(xing)定(ding)(ding)位(wei)，在(zai)這項工(gong)(gong)作(zuo)落實之后(hou)才能進(jin)行(xing)(xing)加(jia)工(gong)(gong)作(zuo)業。在(zai)定(ding)(ding)位(wei)的(de)環節，要(yao)(yao)考(kao)慮到工(gong)(gong)件(jian)上(shang)的(de)諸多要(yao)(yao)素，在(zai)此基(ji)礎上(shang)來定(ding)(ding)位(wei)。我們(men)普遍將定(ding)(ding)位(wei)基(ji)準(zhun)與(yu)設計基(ji)準(zhun)重合，兩者一(yi)旦不(bu)重合，那么誤(wu)差也就出(chu)現了。實際(ji)上(shang)，在(zai)夾具對(dui)工(gong)(gong)件(jian)進(jin)行(xing)(xing)定(ding)(ding)位(wei)時，是(shi)不(bu)可(ke)能沒(mei)有(you)誤(wu)差的(de)，但是(shi)這個(ge)(ge)誤(wu)差值如(ru)果在(zai)允許范圍內，那就是(shi)合格的(de)。在(zai)工(gong)(gong)件(jian)的(de)加(jia)工(gong)(gong)環節，夾具和工(gong)(gong)件(jian)都需(xu)要(yao)(yao)進(jin)行(xing)(xing)固定(ding)(ding)，但是(shi)這個(ge)(ge)固定(ding)(ding)的(de)過(guo)程中，又(you)會出(chu)現一(yi)定(ding)(ding)的(de)位(wei)置變動，這就會引發定(ding)(ding)位(wei)副制造不(bu)準(zhun)確(que)誤(wu)差。
3.測量或調整誤差
在(zai)整(zheng)(zheng)個工(gong)藝流程中，機床上的(de)工(gong)件和刀(dao)具需要(yao)一(yi)定的(de)相互(hu)位置(zhi)精度，這(zhe)就(jiu)需要(yao)對刀(dao)具、夾具、工(gong)件等進行相關調(diao)整(zheng)(zheng)，借助這(zhe)些變動(dong)來控制精度。在(zai)進行加(jia)工(gong)時(shi)，那些被(bei)加(jia)工(gong)部件需要(yao)一(yi)些參(can)數來衡量，在(zai)加(jia)工(gong)時(shi)用(yong)到的(de)工(gong)藝也(ye)要(yao)進行調(diao)整(zheng)(zheng)。首先，用(yong)于測量的(de)工(gong)具是必(bi)然不會非(fei)常精準(zhun)的(de)，測量的(de)措施也(ye)不見得是最好的(de)，工(gong)具本身就(jiu)帶有一(yi)定的(de)問題，這(zhe)都是測量誤(wu)差的(de)來源(yuan)。除此(ci)之外，如果調(diao)整(zheng)(zheng)方式不對，使用(yong)的(de)手法不對，那也(ye)會出現不必(bi)要(yao)的(de)誤(wu)差。
4.物理變形誤差
不管是(shi)(shi)(shi)(shi)何種材料(liao)構(gou)成的(de)(de)加工(gong)(gong)構(gou)件(jian)，其在(zai)受(shou)(shou)(shou)到(dao)外(wai)力(li)作用，或者是(shi)(shi)(shi)(shi)溫(wen)度(du)急(ji)劇變(bian)化之(zhi)后，都會(hui)出現不可避免的(de)(de)變(bian)形(xing)(xing)，這(zhe)(zhe)對于(yu)工(gong)(gong)件(jian)的(de)(de)加工(gong)(gong)精(jing)(jing)度(du)是(shi)(shi)(shi)(shi)有一定(ding)影響的(de)(de)。在(zai)整個加工(gong)(gong)的(de)(de)流(liu)程中(zhong)，考慮到(dao)機(ji)床、刀具(ju)、工(gong)(gong)件(jian)等(deng)在(zai)工(gong)(gong)作時(shi)，都處于(yu)高速運轉狀(zhuang)態，這(zhe)(zhe)時(shi)的(de)(de)溫(wen)度(du)是(shi)(shi)(shi)(shi)非常(chang)之(zhi)高的(de)(de)，這(zhe)(zhe)時(shi)的(de)(de)工(gong)(gong)件(jian)受(shou)(shou)(shou)熱(re)就會(hui)出現變(bian)形(xing)(xing)。特(te)別是(shi)(shi)(shi)(shi)那(nei)些精(jing)(jing)度(du)等(deng)級極高的(de)(de)精(jing)(jing)密工(gong)(gong)件(jian)，在(zai)熱(re)變(bian)形(xing)(xing)之(zhi)后出現的(de)(de)誤差是(shi)(shi)(shi)(shi)非常(chang)大的(de)(de)。除(chu)此(ci)之(zhi)外(wai)，加工(gong)(gong)過程中(zhong)，機(ji)床、刀具(ju)、工(gong)(gong)件(jian)也(ye)會(hui)受(shou)(shou)(shou)到(dao)力(li)的(de)(de)作用，這(zhe)(zhe)也(ye)會(hui)出現一定(ding)程度(du)的(de)(de)變(bian)形(xing)(xing)，這(zhe)(zhe)都會(hui)引起加工(gong)(gong)的(de)(de)誤差。
三(san)、提(ti)高機(ji)械加工(gong)精度誤差控制的(de)策略(lve)
實際(ji)上，很多(duo)因素都會對(dui)(dui)機加工產(chan)生影響，在作業的過程中，精度上的誤差是不可避免的。盡管如此，我(wo)(wo)們還是需要借助一(yi)些措施進行(xing)控制，旨在將其控制在合理(li)范圍之內(nei)，這也(ye)是對(dui)(dui)精度的一(yi)種(zhong)保證。詳細來說(shuo)，經過查閱相關(guan)資料，我(wo)(wo)們發現對(dui)(dui)機械(xie)構件精度的誤差進行(xing)控制基本上有幾(ji)下幾(ji)種(zhong)模式(shi)。
1.優化加工機械工作(zuo)性能
加(jia)(jia)工機(ji)(ji)械(xie)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)工作性能(neng)是(shi)一個極為重要(yao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)指標，它(ta)會(hui)(hui)對原始(shi)誤(wu)差進行最大限度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)削減。要(yao)想提(ti)(ti)(ti)升(sheng)機(ji)(ji)械(xie)加(jia)(jia)工的(de)(de)(de)(de)(de)(de)精(jing)(jing)度(du)，就(jiu)必(bi)須要(yao)對原始(shi)誤(wu)差有(you)一個深入的(de)(de)(de)(de)(de)(de)了解，以(yi)減少(shao)原始(shi)誤(wu)差來(lai)提(ti)(ti)(ti)升(sheng)加(jia)(jia)工精(jing)(jing)度(du)。具體來(lai)看(kan)，有(you)以(yi)下幾點：優化機(ji)(ji)床(chuang)、刀(dao)具、夾具、量具等(deng)部(bu)件的(de)(de)(de)(de)(de)(de)質量，提(ti)(ti)(ti)升(sheng)其設(she)(she)計上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)精(jing)(jing)度(du)。由于工藝設(she)(she)備(bei)(bei)在受到外力(li)壓縮和溫(wen)度(du)極度(du)變化時，會(hui)(hui)出現(xian)很大的(de)(de)(de)(de)(de)(de)變形(xing)，這兩點需(xu)要(yao)進行科學的(de)(de)(de)(de)(de)(de)調(diao)控，機(ji)(ji)床(chuang)、刀(dao)具、軸承等(deng)設(she)(she)備(bei)(bei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)質量也要(yao)盡可(ke)能(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)提(ti)(ti)(ti)升(sheng)，最好不要(yao)在加(jia)(jia)工時出現(xian)過度(du)磨損(sun)。以(yi)上(shang)種(zhong)種(zhong)都(dou)是(shi)借助優化機(ji)(ji)械(xie)加(jia)(jia)工的(de)(de)(de)(de)(de)(de)性能(neng)，來(lai)盡可(ke)能(neng)防止誤(wu)差的(de)(de)(de)(de)(de)(de)出現(xian)。
2.合理(li)利用誤差補償措施
誤(wu)(wu)差補償(chang)技術的(de)(de)(de)(de)研發，對于(yu)原(yuan)(yuan)始(shi)(shi)誤(wu)(wu)差的(de)(de)(de)(de)控制(zhi)而言是(shi)極為(wei)重要的(de)(de)(de)(de)。該技術描述的(de)(de)(de)(de)是(shi)，在進行機械(xie)(xie)加(jia)工的(de)(de)(de)(de)過程中，根據機械(xie)(xie)加(jia)工的(de)(de)(de)(de)精度(du)要求(qiu)，特意的(de)(de)(de)(de)對設置相關(guan)數(shu)值的(de)(de)(de)(de)誤(wu)(wu)差，以(yi)此來消除系統中原(yuan)(yuan)有的(de)(de)(de)(de)不可(ke)避免(mian)的(de)(de)(de)(de)原(yuan)(yuan)始(shi)(shi)誤(wu)(wu)差，還有一(yi)種更好情況就是(shi)，借助(zhu)一(yi)種原(yuan)(yuan)始(shi)(shi)誤(wu)(wu)差去消除另(ling)一(yi)種原(yuan)(yuan)始(shi)(shi)誤(wu)(wu)差。這是(shi)一(yi)種十(shi)分(fen)實(shi)用(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)誤(wu)(wu)差補償(chang)方式，實(shi)踐(jian)證明其在機械(xie)(xie)加(jia)工的(de)(de)(de)(de)環節中發揮著重要的(de)(de)(de)(de)作用(yong)(yong)，這對于(yu)原(yuan)(yuan)始(shi)(shi)誤(wu)(wu)差的(de)(de)(de)(de)消除意義非凡，對于(yu)加(jia)工精度(du)的(de)(de)(de)(de)提(ti)升也起到了巨大(da)的(de)(de)(de)(de)作用(yong)(yong)。
3.采用分化或均(jun)化技術措施
在消除原始誤(wu)差(cha)(cha)(cha)的(de)(de)(de)(de)(de)眾多方(fang)法(fa)中(zhong)，分(fen)(fen)化(hua)和均(jun)化(hua)技術也是(shi)十分(fen)(fen)實用(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)，我們也借此取(qu)得(de)了極佳的(de)(de)(de)(de)(de)效果。要(yao)知道分(fen)(fen)化(hua)和均(jun)化(hua)技術是(shi)不同(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)處理模式。對(dui)(dui)于分(fen)(fen)化(hua)技術而言(yan)，它(ta)針對(dui)(dui)的(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)發(fa)育(yu)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)個(ge)體形態(tai)，使(shi)用(yong)相(xiang)關方(fang)法(fa)讓他出現變異；反觀均(jun)化(hua)就(jiu)不一樣，其(qi)是(shi)采取(qu)措施將兩(liang)種(zhong)或(huo)者(zhe)(zhe)兩(liang)種(zhong)以上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)物質形態(tai)進行(xing)均(jun)和。在進行(xing)構件的(de)(de)(de)(de)(de)加工時，我們會對(dui)(dui)誤(wu)差(cha)(cha)(cha)的(de)(de)(de)(de)(de)規(gui)律進行(xing)相(xiang)應的(de)(de)(de)(de)(de)記錄，然(ran)后(hou)根(gen)據(ju)這種(zhong)規(gui)律，將測量的(de)(de)(de)(de)(de)工件根(gen)據(ju)尺寸(cun)的(de)(de)(de)(de)(de)差(cha)(cha)(cha)異進行(xing)分(fen)(fen)組，進而對(dui)(dui)誤(wu)差(cha)(cha)(cha)的(de)(de)(de)(de)(de)范圍來劃(hua)定，之后(hou)經過(guo)相(xiang)應的(de)(de)(de)(de)(de)位置(zhi)調整(zheng)，再對(dui)(dui)誤(wu)差(cha)(cha)(cha)來分(fen)(fen)化(hua)，盡(jin)可能的(de)(de)(de)(de)(de)縮(suo)減范圍。對(dui)(dui)于那些表(biao)面精度很高的(de)(de)(de)(de)(de)工件一般采取(qu)比較檢(jian)測法(fa)，首先找(zhao)到(dao)工件表(biao)面顯著的(de)(de)(de)(de)(de)不同(tong)點，之后(hou)再修(xiu)正乃至(zhi)于加工，以此來將原始誤(wu)差(cha)(cha)(cha)縮(suo)減在最小的(de)(de)(de)(de)(de)范圍，或(huo)者(zhe)(zhe)也可以平(ping)均(jun)原始誤(wu)差(cha)(cha)(cha)。
4.利用轉(zhuan)嫁原理采用相關措施
在(zai)機械加(jia)(jia)工(gong)過程中(zhong)，必須要認識到一點，那(nei)就是原始(shi)誤差在(zai)加(jia)(jia)工(gong)誤差上(shang)的(de)體現，和其是否在(zai)誤差敏感方向上(shang)有關。誤差轉移就是轉移受力、受熱變形誤差等，旨(zhi)在(zai)將(jiang)敏感方向上(shang)的(de)誤差轉到無影響處。借(jie)助(zhu)此種方式提升機械加(jia)(jia)工(gong)的(de)精(jing)度。
四、結束語
綜(zong)上所(suo)述，在機械(xie)(xie)(xie)工業(ye)中必然會涉(she)及到機械(xie)(xie)(xie)加(jia)工，隨著(zhu)科技的(de)進步和相(xiang)關(guan)(guan)行業(ye)的(de)發展，對(dui)于機械(xie)(xie)(xie)加(jia)工的(de)精度要求越發苛(ke)刻(ke)。在實際作(zuo)業(ye)中，必須要重視(shi)相(xiang)關(guan)(guan)策略，調控(kong)加(jia)工精度上的(de)誤差(cha)，進而提升機械(xie)(xie)(xie)加(jia)工的(de)精度，優(you)化產品的(de)質(zhi)量，達到社會對(dui)機械(xie)(xie)(xie)加(jia)工的(de)相(xiang)關(guan)(guan)要求。
參考文獻
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作者簡介
易(yi)偉(wei)（1988.11-），性別(bie)：男，民(min)族(zu)：漢，籍(ji)貫：湖南(nan)省醴(li)陵市，當前職稱：助理工程師(shi)，學歷：本科(ke)，研究方(fang)向(xiang)：機械專業
（作者單位：河南省新鄉(xiang)飛機場）
