机械加工误差管理论文

摘要：在机械加工过程当中，在诸多因素的影响下，往往会造成机械加工误差。对于现代化的工业自动化生产来讲，无疑是非常严重的。因为，一旦机械加工误差超过了可允许范围，很容易导致生产出来的机械成品报废，进而对企业造成严重的经济损失。因此，加强机械加工的误差管理工作是十分必要的。结合当前机械加工中产生误差的主要原因，探索如何提升机械加工的精确度。今天小编给大家找来了《机械加工误差管理论文(精选3篇)》，欢迎阅读，希望大家能够喜欢。

机械加工误差管理论文 篇1：

车削大螺距螺纹工艺可靠性评判方法

摘要：大螺距螺杆左右螺纹面加工误差沿轴向的分布对压力机滑块的定位与重复定位精度有重要影响，车削螺纹工艺应具有高可靠性。已有的利用误差最大值评判加工精度的方法，忽略了加工误差沿轴向的分布特性，无法揭示工艺的可靠性。为此，采用相同工艺方案，进行两次车削螺距16mm外螺纹试验，构建中径误差和左右螺纹面的大小径、牙型半角、螺距误差分布行为序列，采用灰色关联分析方法，利用加工误差分布行为序列的相似性评判大螺距外螺纹工艺可靠性，并进行实验验证。结果表明，采用该方法可有效识别和评判车削大螺距螺纹工艺可靠性。

关键词：大螺距;外螺纹;加工误差;灰色关联;工艺可靠性

DOI：10.15938/j.jhust.2019.01.001

文献标志码： A

Process Reliability Evaluation Method of Turning Large Pitch External Thread

JIANG Bin 1，WANG Sen 1，LI Zhe 1，ZHANG Wei 1，WU Pei jun 2

（1.Key Lab of National and Local United Engineering for High Efficiency Cutting and Tools，

Harbin University of Science and Technology， Harbin 150080， China;

2.Qiqihar No.2 Machine Tool （Group） Co.， Ltd. Qiqihar 161000， China）

0引言

多工位压力机中通常有四个结构尺寸相同的大螺距螺杆，依靠其螺旋传动调整滑块位置和间隙，左右螺纹面加工误差沿轴向的分布特性对其定位与重复定位精度有重要影响[1-2]。在加工多个结构参数相同的大螺距外螺纹时，采用相同的加工工艺，但其螺纹面加工误差沿轴向呈不同的分布特性，则工艺方案的可靠性低[3-4]。已有的利用误差最大值评判加工精度的方法，忽视了加工误差沿轴向的分布，无法揭示车削工艺可靠性，因此提出工艺可靠性评判方法。

工艺可靠性是指工艺在规定的期限和生产率下，保持加工质量和实现规定工艺过程的能力[5-7]。目前，在工艺可靠性研究方面，邓超等[8]针对大型数控机床结构和加工工况负载的实际情况，通过实验识别大型数控机床的动力学参数和切削力动态模型参数，建立数控机床加工过程动力学模型，并拟合加工精度进行工艺可靠性评估。张根宝等[9]提出将产品的基本运动功能进行结构化分解思想，并利用灰色预测理论建立装配过程可靠性与关键可靠性控制点的相关关系，以此评价和预测装配过程可靠性。匡芬等[10]考慮制造过程中的质量特性演化规律，提出基于Granger检验及Cox回归的工艺可靠性综合评估方法.付桂翠等[11]提出了基于产品可靠性的工艺系统基本影响关系可靠性模型，研究了工艺系统可靠度和工序可靠度的定量计算方法。这些研究极大地推动工艺可靠性的发展，但从加工误差沿轴向分布方面，对车削外螺纹工艺可靠性研究较少，有必要对此进行研究。

本文根据轴向分层切削方式和大螺距外螺纹结构的特点，确定螺纹面几何结构特征参数及其加工误差种类;采用一种工艺方案进行两组大螺距外螺纹车削实验，获取螺纹面大径、小径、牙型半角、螺距和中径误差沿轴向的分布曲线，并建立上述加工误差的行为序列，对螺纹面加工误差沿轴向行为序列进行关联分析，定量表征螺纹面加工误差的保持性、可重复性和左右螺纹面加工误差的一致性，从而评价车削大螺距螺纹工艺方案的可靠性，并进行试验验证，证明工艺评判方法的有效性，为车削大螺距螺纹工艺设计提供理论依据。

1螺纹面加工误差沿轴向的分布特性

实验采用两把结构相同的可换刀头弹簧式车

刀，在机床（CAX6140）上分别对两个试件进行轴向分层切削，试件材料均为35CrMo调质处理，结构为右旋梯形外螺纹，头数为1，螺纹长度为160.mm，大径为120.mm，小径为104.mm，中径为112.mm，螺距为16.mm，牙型半角为15°，牙槽宽为6 2.mm。

刀具材料为高速钢（W18Cr4V），左刃前角、主偏角、刃倾角、后角分别为0°、76°2′、0°、8°50′，右刃前角、主偏角、刃倾角、后角分别为0°、106°14′、0°、6°15′。精加工采用相同的切削方案，进给量均为16.mm/r，主轴转速为10.rpm，先右刃切削10次，而后采用左刃切削13次，轴向单次加工余量均为0 05.mm。

依据轴向分层车削的切削方式，将加工误差分为中径误差，左螺纹面大径、小径、螺距和牙型半角误差，右螺纹面大径、小径、螺距和牙型半角误差。

通过三坐标测量机提取中径误差特征点和左右螺纹面大小径、牙型半角误差特征点处的坐标值，通过解算得到各特征点处的误差值;采用万能工具显微镜测量实际螺距值，通过解算得到左右螺纹面螺距误差。

以螺纹各加工误差值作为纵坐标，误差特征点绕螺纹轴线旋转的角度作为横坐标，建立试件1和试件2螺纹面加工误差沿轴向分布曲线，如下图所示。

由图1～图3可知，试件1和试件2的螺纹面大径误差在 -0 017.9 ～ 0 017.4 mm范围内频繁变动，螺纹面小径误差在 -0 018.7 ～ 0 018.8 mm范围内频繁变动，螺纹面牙型半角误差的波动范围是 -0 52°～ 0 53°，螺距误差的波动范围是-0 012～0 013.mm，中径误差的波动范围是 -0 018.8 ～ 0 017.9 mm;左右螺纹面大径、小径、牙型半角、螺距误差和中径误差均满足螺纹加工精度要求。但螺纹面加工误差沿轴向分布频繁变动，误差分布的平稳性较差;同侧及左右螺纹面加工误差沿轴向的分布具有较大差异性，该实验方案的可靠性有待揭示。

2车削大螺距螺纹工艺可靠性评判

大径、小径、螺距、牙型半角和中径误差是反映大螺距外螺纹螺纹面质量的重要指标。因此，利用上述误差沿轴向的分布特性分析螺纹面加工误差的保持性、可重复性和左右螺纹面加工误差的一致性，便能够评判工艺可靠性。

采用相同加工工艺加工 m（m>1） 个大螺距螺纹试件，建立其工艺可靠性评判方法，如图4所示。

通过构建各加工误差分布行为序列，采用灰色关联分析方法，进行加工误差分布行为序列的相似性评判。以加工误差沿轴向分布序列与其误差绝对值的最小值的等值序列的绝对关联度，表征螺纹面加工误差的保持性;在同侧螺纹面加工误差行为序列中，以螺纹面加工误差保持性最高的序列与其它误差序列的绝对关联度，表征同侧螺纹面加工误差的可重复性;利用左右螺纹面加工误差行为序列的绝对关联度，表征左右螺纹面加工误差的一致性，进而评判工艺可靠性。

3螺纹面加工误差的保持性评判

车削螺纹过程中，伴随着刀具磨损和振动等因素的变化，螺纹面加工误差沿轴向不断变化。以试件1左螺纹面大径误差为例，如图1（a）所示，左螺纹面大径误差在 -0 016.5 ～ 0 017.4 mm范围内频繁变动。因此，以其误差沿轴向分布曲线与该誤差绝对值最小值的等值曲线的形状相似程度，定量表征左螺纹面大径误差沿轴向分布的保持性，形状相似度越高，螺纹面加工误差的保持性越高。

以试件1左螺纹面大径误差为例，以左螺纹面大径误差绕螺纹轴线的实际检测值建立比较序列如下：

X 1=（a 1，a 2，…，a p ）（1）

以左螺纹面大径误差绝对值的最小值a  min 建立等值参考序列如下：

Y 1=（a （1） min ，a （2） min ，…，a （ p ） min ）（2）

式中：a （1） min =a （2） min =…=a （ p ） min ;p为沿工件轴向误差测量点的个数;a p为左螺纹面大径误差沿轴向的第p个加工误差值。

依据灰色绝对关联度分析法[12]，以序列X 1与Y 1的绝对关联度值ε 11 ，定量表征左螺纹面大径误差沿轴向分布曲线与其误差绝对值最小值等值分布曲线的几何形状相似程度。绝对关联度值越接近于1，形状相似度越高，螺纹面加工误差的保持性越高。

同理，采用灰色绝对关联分析法解算m个大螺距螺纹的螺纹面加工误差行为序列与其误差绝对值最小值等值参考序列的绝对关联度，并构建关联度值的集合Sε1 ， 关联度值越接近于1，则说明螺纹面加工误差的保持性越高。

依据实验所得螺纹加工误差沿轴向的分布曲线，采用上述方法，求解试件1和试件2螺纹面加工误差的绝对关联度，关联度解算结果如表1所示。

由表1可知，试件1和试件2的螺纹面加工误差绝对关联度值范围分别为 0 508.4 ～ 0 557.3 和 0 661.7 ～ 0 730.6， 虽然试件2的单侧螺纹面加工误差关联度值均高于试件1，试件2大螺距外螺纹的螺纹面加工误差的保持性较试件1高，但试件1和试件2单个螺纹面加工误差的保持性均低，其螺纹面加工误差的保持性有待提高。

4螺纹面加工误差的可重复性评判

采用相同车削工艺轴向分层车削多个大螺距外螺纹时，其同侧螺纹面加工误差沿轴向分布应具有高相似性。以试件1和试件2左螺纹面大径误差为例，如图5所示。

由图5可知，试件1和试件2的左螺纹面大径误差均在 -0 016.5 ～ 0 017.4 mm范围内频繁变动，但两条误差分布曲线呈不同的分布特性。为此，比较其曲线形状，来评判分布特性的相似性，相似度越高，则螺纹面加工误差的可重复性越高。

以试件1和试件2的左螺纹面大径误差为例，选择试件1和试件2左螺纹面大径误差沿轴向分布保持性最高的曲线，并以其作为参考序列，以其它曲线作为比较序列，解算绝对关联度。

同理，当采用相同车削工艺加工 m个螺纹时，依据上述方法，构建m个螺纹的关联度值的集合S ε2 ，若关联度值越接近于1，则说明同侧螺纹面加工误差沿轴向分布相似性越高，螺纹面加工误差的可重复性越高。

依据上述方法，求解试件1和试件2同侧螺纹面加工误差沿轴向分布行为序列的绝对关联度值，绝对关联度解算结果如下表所示。

由表2可知，左螺纹面加工误差序列与右螺纹面加工误差序列的绝对关联度值各不相同，其绝对关联度值范围为 0 608.8 ～ 0 705.8， 说明同侧螺纹面加工误差沿轴向分布曲线形状相似性低，左螺纹面加工误差可重复性和右螺纹面加工误差可重复性均有待提高。

5左右螺纹面加工误差的一致性评判

车削螺纹时，由于刀具左右刃结构参数和切削参数等因素的不同，左右螺纹面加工误差沿轴向呈不同分布特性。以试件1左右螺纹面大径误差为例，如图1（a）所示，其左右螺纹面大径误差的波动范围虽然都是 -0 017.9 ～ 0 017.4 mm，但其误差沿轴向的分布曲线呈现不同的分布特性。

左右螺纹面加工误差的一致性是指，左右螺纹面加工误差沿轴向分布的相似性，相似性越高，则左右螺纹面加工误差的一致性越高。

以试件1左右螺纹面大径误差为例，选择左右螺纹面中大径误差沿轴向分布保持性最高的序列作为参考序列，与其他序列解算关联度。

当采用相同车削工艺加工 m个螺纹时，依据上述方法，构建m个螺纹的关联度值集合S ε3 ，若关联度值越接近于1，则说明左右螺纹面加工误差沿轴向分布相似性越高，左右螺纹面加工误差沿轴向分布的一致性越高。

依据上述方法，求解试件1和试件2左右螺纹面加工误差沿轴向分布行为序列的灰色绝对关联度。绝对关联度解算结果若下表所示。

由表3可知，试件1与试件2左右螺纹面加工误差序列的绝对关联度值范围分别为 0 519.0 ～ 0 736.0 和 0 631.2 ～ 0 655.0， 左右螺纹面加工误差沿轴向分布曲线的形状相似度低，左右螺纹面加工误差的一致性低。

综上所述，采用上述工艺方案获得的大螺距外螺纹试件1和試件2，其螺纹面加工误差均满足加工精度要求，但其单个螺纹面加工误差绝对关联度值在 0 508.4 ～ 0 730.6 之间，同侧螺纹面加工误差的绝对关联度值在 0 608.8 ～ 0 705.8 之间，左右螺纹面加工误差绝对关联度值在 0 519.0 ～ 0 736.0 之间，该工艺方案不满足工艺可靠性要求。

6工艺可靠性评判方法实验验证

以上述1所述实验方案为工艺方案1，在工艺方案1的基础上改变试件材料、刀具主偏角、后角和切削次数获得工艺方案2。其中，试件材料为45#钢，刀具左刃主偏角为73°46′，后角为5°50′;右刃主偏角为105°;刀具的切削次序为：右刃切削15次，左刃切削21次。采用与工艺方案1相同的加工误差特征点选取方法和解算方法，获得螺纹面加工误差沿轴向的分布曲线如图6和图7所示。

由图6～图8可知，试件3和试件4的左右螺纹面大径、小径、牙型半角、螺距误差和中径误差均满足螺纹加工精度要求。将图6、图7的螺纹面加工误差分布曲线与图2、图3对比可知，改变工件材料、刀具主偏角、后角和切削次序，螺纹面加工误差沿轴向分布特性发生改变。

采用上述工艺可靠性评判方法对工艺方案2进行评判。螺纹面加工误差关联度值如下所示。

由表4、表5和6可知，工艺方案2得到的大螺距螺纹的单侧螺纹面加工误差绝对关联度值范围为 0 783.2 ～ 0 876.6， 同侧螺纹面加工误差绝对关联度值范围为 0 757.8 ～ 0 888.9， 左右螺纹面加工误差绝对关联度值均范围是 0 759.6 ～ 0 904.3。 对比方案1的螺纹面加工误差绝对关联度值均明显提高，说明工艺方案2的工艺可靠性明显提高。

由表4可知，试件3与试件4的左螺纹面牙型半角误差的绝对关联度值为 0 783.2 和 0 799.6， 试件3的右螺纹面小径误差的绝对关联度值为 0 788.9， 其余绝对关联度值均在 0 802.3 ～ 0 876.6 之间;由表5可知，左螺纹面小径误差、右螺纹面小径误差和左螺纹面螺距误差的绝对关联度值分别为 0 769.1、 0 757.8 和 0 791.6， 其余绝对关联度值均在 0 840.9 ～ 0 888.9 之间。由表6可知，试件3的左右螺纹面小径误差、螺距误差的绝对关联度值分别为 0 788.4 和 0 759.6， 其它左右螺纹面加工误差绝对关联度值均在 0 818.6 ～ 0 904.3 之间。工艺方案2的绝对关联度值水平高，满足工艺可靠性要求。

对比工艺方案1和工艺方案2的切削实验方案和加工误差绝对关联度发现，改变工件材料、刀具主偏角、后角和切削次序会引起加工误差绝对关联度的变化，表明上述評判方法可有效识别大螺距螺纹工艺可靠性。

7结论

1）车削大螺距外螺纹实验结果表明，大螺距外螺纹左右螺纹面加工误差均满足加工精度要求;但螺纹面加工误差沿轴向频繁变动。中径误差和左右螺纹面大径、小径、牙型半角、螺距误差沿轴向的分布呈不稳定的状态，同侧及左右螺纹面加工误差沿轴向分布存在明显的差异。

2）提出一种工艺可靠性评判方法。该方法利用螺纹面加工误差沿轴向的分布特性，采用灰色关联分析方法，定量表征单螺纹面加工误差沿轴向分布的保持性、多螺纹面加工误差沿轴向分布的可重复性和左右螺纹面加工误差沿轴向分布的一致性。

3）工艺可靠性评判结果表明，改变工件材料、刀具主偏角、后角和切削次序，可有效提高螺纹面加工误差绝对关联度值，该评判方法可有效识别和评判大螺距螺纹工艺可靠性。

参 考 文 献：

[1]高峰，郭为忠，宋清玉，等 重型制造装备国内外研究现状[J]. 机械工程学报，2010，19 ： 92

[2]卢蔚民，孙友松，卢怀亮 重型摩擦压力机的再制造方案[J]. 锻压技术， 2013，05 ： 132

[3]LI K，JIANG L，CHEN M Experimental study on the influence of cutting parameters on thread precision of external thread turning[J]. Materials Science Forum，2014，770 ： 7

[4]PIERRE S，FLORESTAN M，JEAN G Experimental study of forming and tightening processes with thread forming screws[J]. Journal of Materials Processing Tech，2011，2124

[5]张义民 机械可靠性设计的内涵与递进[J]. 机械工程学报，2010，14 ： 167

[6]张义民，孙志礼 机械产品的可靠性大纲[J]. 机械工程学报，2014，14 ： 14

[7]胡占齐，解亚飞，刘金超 超重型数控镗铣床精度可靠性研究[J]. 哈尔滨工程大学学报，2011，32（12） ： 1599

[8]邓超，吴军，毛宽民，等 面向大型数控机床的工艺可靠性评估[J].计算机集成制造系统， 2010，10 ： 2250

[9]张根保，葛红玉，刘佳，等 可靠性驱动的装配过程建模及预测方法[J]. 计算机集成制造系统，2012，02 ： 349

[10]匡芬，戴伟，王健，等 基于质量特性演化的工艺可靠性评估[J]. 计算机集成制造系统，2015，08 ： 2124

[11]付桂翠，上官云，史兴宽，等 基于产品可靠性的工艺系统可靠性模型[J].北京航空航天大学学报，2009，01：9

[12]刘勇，刘思峰，JEFFREY F 一种新的灰色绝对关联度模型及其应用[J]. 中国管理科学，2012，20（5）：173

作者：姜彬　王森　李哲　张为　吴培军

机械加工误差管理论文 篇2：

机械加工精度及误差探究

摘 要：在机械加工过程当中，在诸多因素的影响下，往往会造成机械加工误差。对于现代化的工业自动化生产来讲，无疑是非常严重的。因为，一旦机械加工误差超过了可允许范围，很容易导致生产出来的机械成品报废，进而对企业造成严重的经济损失。因此，加强机械加工的误差管理工作是十分必要的。结合当前机械加工中产生误差的主要原因，探索如何提升机械加工的精确度。

关键词：机械加工；误差分析；应对措施

加入世贸组织后，我国的工业发展进程不断加快，机械制造业取得了良好的发展成果。机械加工质量对于机械生产企业来讲，无疑是非常重要的。其不仅关系到企业的“品牌效果”，更是关系到企业的经济效益，甚至在很大程度上决定了企业的“生死存亡”。加强机械加工管理，有效避免机械加工误差的产生是非常重要的。

1 机械加工精度以及误差

机械加工精度是指机械零件加工之后，零件的实际几何参数同设置的标准参数之间的契合度。一般情况下，实际得到的机械零件都不可能同设定的标准参数完全吻合，其中势必会存在一定的差异。而这种存在的偏差就是所谓的加工误差。

2 机械加工误差产生的主要原因

通常情况下，误差是不可避免的。下面本文对几种常见的产生加工误差的原因进行分析。

2.1 原始误差

机械加工的工艺系统主要包括：机床、刀具以及夹具等。其中会产生各种各样的误差。除了定位误差以及测量误差之外，还可能因受力或者受热而导致的变形引起加工误差。另外，还有工件内应力调整而导致的变形或者原理误差。

2.2 机床的几何误差

目前，国内的机械加工中的半成品以及成品都是在机床上加工而成的，所以，这一过程中很容易出现各类误差。例如：机床将工件固定在夹具上，利用高速旋转的刀具对工件进行切削，稍有偏差，就会造成一定的加工尺寸误差。这其中主要包括：主轴回转运动误差。该误差主要是指主轴在某一时刻发生的回转轴线同平均回转轴线之间的变动值。主要是由主轴几段轴颈的同轴度误差以及主轴绕度误差导致的；传动链误差。在传动链的始末端之间，往往会由传动元件之间的相对运动导致一定的误差；刀具几何误差。刀具在切削的过程中，不可避免的会出现一定的磨损，从而导致工件的尺寸或者形态出现一定的差异，进而引起误差。

2.3 定位误差

通常情况下，机械加工中的定位误差主要包括基准未能重合以及定位制造准确度不够等问题。基准是确定零件点、线以及面之间关系的。定位基准出现偏差往往会导致机械零件加工误差。主要原因就在于：机床夹具上定位元件的尺寸设计同理论标准之间出现偏差，一旦定位误差的变动超过了允许的公差范围，则会直接导致工件同夹具之间出现缝隙，并且，还会在机械加工过程中引起更大的位置变动量。

2.4 工艺系统受力变形导致的误差

2.4.1 工件刚度。在机械工艺系统当中，当夹具、刀具的刚度大于工件刚度时，很容易导致工件在切削过程中出现变形问题，从而影响到工件的精度。

2.4.2 刀具刚度。一般情况下，外圆车刀在机加工表面法线方向的刚度较强，很少会出现变形问题。但是，在镗直径较小的内孔，刀杆的刚度较小，内孔加工的精细度很容易受到影响，从而出现加工误差。

2.4.3 机床部件刚度。机床部件主要是由各类零件所组成的。目前，还没有较为适合的机床部件刚度计算方法。因此，通常情况下，都是采用实验手段对机床部件的刚度进行检测。检测结果可知：变形问题同载荷之间并不存在明显的线性关系；加载曲线要领先于卸载曲线。

3 有效降低机械加工误差

3.1 尽量减少原始误差

原始误差的减小主要是通过对机械零件的每一项加工工序进行认真检测，在明确误差发生的原因之后，制定出具体的解决措施并严格执行。例如：当对细长轴进行车削加工时，因为轴向切削力很容易导致细长轴弯曲变形，从而引起机械零件的加工误差，因此，要使用大走刀反向车削方法，最大程度地降低弯曲变形程度。

3.2 误差补偿

当原始误差出现之后，可以采取一些补救措施，即所谓的误差补偿。该方法主要包括：人为的制造一些新的原始误差，将原来工艺系统中存在的原始误差补偿或者抵消，从而达到减少机械加工误差的目的，有效地提升机械加工精度。

3.3 原始误差转移

原始误差转移的目的就是将敏感方向的原始误差转移到非敏感方向中去。各类机械加工的原始误差能够将机械零件的误差程度同误差敏感方向是否存在直接联系反映出来。因此，如果在加工过程中，能够将敏感方向上的误差转移到非敏感方面，就可以将机械加工的精确度大大提升。

3.4 均分原始误差

在机械加工过程中，工件毛坯的自身性能以及上一道机械加工工序中都可能存在一定的误差，并且，将这个误差延续到下一个工序当中。从而将机械加工的精确度进一步阐释不良影响。这个时候通常使用均分原始误差的方法进行处理。其实，这种方法实际上就是将原始误差进行平均划分，例如：将原始误差平均分成 n 份，那么，这个时候每一组的误差范围就会相应的缩减到原始误差的 1/n，接下来，对各道工序进行优化整理，最大程度低降低原始误差造成的机械加工精度下降。

4 结束语

机械加工误差产生的原因比较复杂，并且，很难将其完全消除。因此，如何将其控制在可允许范围之内，是当前研究工作的重点。本文首先对机械加工过程中存在的误差以及产生的原因进行分析，提出相应的应对措施。希望能够对相关的研究工作者提供一些帮助。■

参考文献

[1] 丛雨. 机械加工质量技术研究[J]. 黑龙江科技信息. 2012（22）

[2] 李勇. 改善机械加工精度方法的探讨[J]. 科技信息. 2013（19）

[3] 陆坤. 论机械加工误差产生原因及精度提高方法[J]. 科技信息. 2012（06）

作者：史飞

机械加工误差管理论文 篇3：

浅析普通机床加工误差

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2016.24.060

摘 要：机械加工中，加工误差属于发生几率较高的问题，一定范围内的合理误差是可以接受的，但是从产品质量、企业竞争力等角度出发，必须进行合理的加工误差控制。保证产品质量、加工质量满足对应施工要求。该文对机械制造行业中的加工误差进行了原因分析，并对加工的误差种类、控制改进手段等进行了探讨，旨在一定程度上提高机床加工的产品质量，进而提高企业的综合竞争能力。

关键词：机床加工 加工误差 误差分析 机械制造

社会进步带动了机械制造行业的发展，现代机床加工制造中，精度、数量、规模均实现了大幅度增长。数控机床在精密仪器、高端产品的制造中应用较广，但是传统普通零部件仍需普通机床进行加工处理，具有成本低、操作简单的优势，为此加强普通机床的加工精度控制对产品质量的优化具有重大意义。一般情况下，合理范围内的误差是工业允许的，尽量控制误差发展、发生几率，是提高普通机床应用范围、加工精度的关键步骤。文章结合国内工业制造业加工现状，进行了分析，对普通机床的加工误差进行了详细讨论。

1 加工误差及加工精度分析

加工精度是指生产制造业中，实际产品与对应理想设计模型之间的重合满足程度，从零部件的尺寸、形状、相对位置等方面进行有效衡量，属于几何参数。加工误差是指制造产品实际尺寸参数与模型的偏差影响。现代工业加工中，一般借助公差等级进行零部件精度定位。加工精度的等级越小，对应制造精度相对越高，如IT7的加工精度低于IT6。另一方面，加工误差借助具体数字进行衡量，误差小，模型精度高，产品质量更优良，是满足工业需求发展的良性控制。加工生产中，精度、误差均可作为零部件加工质量的评价指标。

2 机床加工的原始误差分析

机床、刀具及加工设备的工艺系统安装后，即会存在一定误差，对应不同操作方法、不同零部件的误差表现形式不同，一般均称为加工误差。工艺系统的原始误差主要有工艺系统的几何误差、定位误差、工艺系统的受力变形引起的加工误差、工艺系统的受热变形引起的加工误差、工件内应力重新分布引起的变形以及原理误差、调整误差、测量误差等。

2.1 主轴回转误差

主轴是机床的核心部件，主轴一端一般进行刀具、夹具的安装，借助回转实现相应工件的转动，进而进行切削等加工。若主轴存在误差，进而会导致加工精度受到负面影响。该误差一般是主轴径向回转引起，原因分析如下：主轴内部同轴弧度偏差引起后续加工误差、主轴承自身误差以及主轴承之间在同轴弧度方面存在误差。

2.2 导轨误差

导轨在垂直范围内的直线度必须保证良好，其直线度误差是各项加工工艺误差的主要原因，对溜板起伏运动、溜板和导轨相对运动的影响较大。另一方面，导轨在水平范围内的直线误差、垂直范围内的平行误差均会引起工艺误差问题。

2.3 加工刀具的误差分析

作为机床加工的必备元件，刀具误差对产品加工精度的影响不容忽视。对于定尺寸刀具、成型刀具的加工制造业，刀具误差的影响更加突出。需要引起注意的是，不是所有加工刀具均会存在误差，普通机床的车刀即属于几何误差可忽略的状况，其加工零部件不会受到精度范围的负面影响。

2.4 对刀误差

普通车床的加工制造中，需要进行对刀操作。一般包括3种方法：调整法、试切法以及采用对刀装置。3种方法中，对刀装置法最为常见，具有速度快的优势。对刀误差指对刀操作中受其他原因影响产生的误差。一般分为3类：对刀引导元件本身的制造误差、对刀夹具的安装误差以及由导引元件自身的尺寸、形状、位置等公差累计造成的误差。

2.5 夹具误差分析

与上述刀具误差类似。夹具作为普通机床中的基础构件，需要保证相对位置的精确，实现加工制造精度的有效提高。一般工业制造中，夹具误差主要是在安装环节、制造环节产生的。如铣床加工中，为了实现零部件要求的精度，必须保证夹具的平行度良好，避免弯折等状况，一旦发现需要及时进行矫正控制。

3 受力原因导致的误差分析

3.1 工艺受力变形导致的误差

普通机床加工中，由于零部件受工艺条件影响，受到外界夹紧力、切削力等作用，导致变形状况较为明显，一定程度上引起工艺系统的形变过于突出，进而引起刀具、零部件之间的相对位置存在误差，准确效果较低，即产生较为明显的加工制造误差。

3.2 工件刚度过小引起的误差

普通机床加工制造中，无法避免外界各种作用力的影响，外界作用效果一方面引起机床变形，同时还会对工件产生负面影响。如跨度大、刚度低的工件，加工制造中在外界夹紧力、惯性力等作用下，发生受力变形状况极为常见。

3.3 夹紧变形导致的误差

普通车床加工制造中，为了避免工件和刀具之间的滑动，避免相对位移引起的误差，需要进行较为合理的装夹处理，夹紧操作中外力影响较为关键。夹紧力的大小、方向、位置等，任一要素不合理都会导致工件发生明显变形，进而引起加工误差的状况。

3.4 受热变形引起的误差分析

机床加工制造中，零部件相对运动较多，会产生大量热量，如切削热、摩擦热等。受现场环境、操作条件的影响，有可能发生热量囤积、无法散热的状况，进而会引起机床受热变形，对加工精度的负面影响不容忽视。工件均匀受热的状况下，对于简单的盘、轴零件进行切削加工时，整体工件受热均匀，热变形较为一致；若工件不均匀受热，如刨、磨操作中，工件单方向受到相对运动引起的热效应，导致上下温差较高，会发生工件单方向的凸起状况，中间或两边翘边现象。冷却后加工表面的平整度差，对薄片类材料的危害尤为明显。

4 控制加工误差的方法分析

实际制造加工中，普通机床的误差无法保证完全避免，但是可进行合理化调整，对精度进行有效提高，大幅度降低不必要的误差现象。对企业工艺技术、加工制造产品、产品性能等均有较为明显的积极影响，是现代加工制造行业的主要关注问题。综合普通车床的误差原因，对应进行一定的方法预防控制，分析如下。

其一，原始误差的改进处理，需要进行刀具、夹具精度控制，避免安装操作、组装环节的误差导致后续产品精度受损；提高主轴部件的精度、滚轴灵活度，避免回转误差的负面影响；其二，加强对刀具材料、刀具参数、切削控制等方面的管理，保证刀具的打磨效果良好，合理使用冷却试剂，避免刀具磨损导致的误差状况；其三，加强对新材料的开发应用，借助科学合理的热处理技术进行零部件内部应力的消除控制，保证对其进行调质、时效处理，该操作需要在精加工之前进行；其四，装夹操作中，需要减低刀具更换次数，尽量保证一把刀具进行多次表面加工处理，减低基准不重合等偏差导致的误差。其五，结构设计方面的优化处理，普通机床的结构设计中，需要保证其零部件刚度合理，避免外界受力变形的负面影响。加强特殊操作的热量问题考虑，避免结构不当导致的热量集中问题。

5 结语

社会经济快速发展，对应各行业的进步较快，为了满足现代工业发展需求，加强普通机床的加工精度控制，提高整体误差预防措施具有重大意义。借助机械产品的精细化管理、误差预防控制手段可一定程度上提高整体加工精度控制，进而实现产品质量性能的提升控制。促进施工工艺、加工方法等不断优化改善，带动机械制造行业的科学发展、稳步提升，实现社会经效益的不断提升。

参考文献

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[2] 唐洪莉，王峰.机床加工精度的误差分析[J].中国新技术新产品，2011（6）：164.

[3] 于靖华.基于工艺系统力变形的加工误差计算机辅助分析[J].机床与液压，2010（11）：109-111.

作者：凌海峰