基于机械加工误差产生的原因及措施研究

2019-11-26张春旺姜蕊

大众汽车 2019年3期

张春旺姜蕊

滨州渤海活塞有限公司山东滨州 256602

1 机械加工误差的定义

机械加工误差通常指的是，在具体加工操作过程中，实际加工后的几何参数与预先规定的几何参数之间存在偏差的程度，包括几何尺寸、几何形状和相互位置。与之相对应的，实际和理想几何参数之间的相符合程度就是加工精度。加工误差和加工精度呈反比例函数，符合程度与加工精度呈正比例函数。其实，加工精度和加工误差所反映的问题是相一致的，只不过是换了另一种谈法而已，本质上是相同的。而我们之所以去分析研究这种误差，其意义在于我们可以通过找到各类误差的产生原因，来规避机械加工误差，从而达到加工精准度的大幅度上升。

2 机械加工误差的原因

2.1 制造误差

制造误差是指机床机械制造流程中产生的误差，主要表现在3个方面，分别是：1）回转误差，此类误差出现在主轴位置，机床机械制造中轴承引起了回转误差，主轴之间会瞬间产生误差，轴承、同轴度、主轴绕度等均是制造误差的来源，回转误差是一类变动性的误差，其在机床机械生产干预了零件的精度[2]；2）导轨误差，机床机械制造生产中有一定的位置关系，当位置关系出现误差时就会产生导轨误差，导轨误差后会出现不均匀磨损、传动偏位的问题；3）传动链误差，机床中传动链开始端、末尾端的传动元件相对运动时发生了误差，导致机床生产的元件上有装配误差，影响了机床制造的过程。

2.2 工艺系统误差产生的原因

就目前机械加工实际情况而言，工艺加工误差主要包括三种，分别为几何误差、主轴回转误差，还有传动链误差。其中，对于几何误差，其产生主要就是由于机床在实际运行中出现磨损，会致使加工刀具实际应用中受到影响，在这种情况下会致使另外两种误差的出现，从而导致机械加工过程中其精度受到不利影响。就机械加工系统而言，主轴在实际应用中的主要作用为定位工件，并且也是加工刀具使用的基准，同时可为加工刀具提供工作动力，因而若主轴存在误差，则会导致零件加工精度受到影响。对于传动链误差，其主要就是由于在传动元件进行相互运动中有一定误差产生，其表现主要就是在转角位置末端元件有误差产生。

2.3 定位误差产生的原因

对于定位误差而言，其出现原因主要为基准未能够重合。在实际机械加工过程中，涉及的基准主要有两种，分别为工艺基准以及设计基准，其中，设计基准误差的产生是在零件设计过程中，主要就是在对零件图进行绘制以及对零件尺寸进行标注过程中产生误差，工艺基准误差主要就是在加工工艺应用中产生误差。在零件实际加工该过程中，对于已确定相关几何元素，若未将其作为基准，则很容易造成在定位上出现误差。

3 机械加工误差的应对策略

3.1 减小原始误差

在机械加工中可以利用机械加工中的过程性控制来减小原始误差而提高加工精度，并在这一进程中通过对各种造成原始误差的成因分析，并对成因进行对应的处理。对直接减小加工误差的做法可以归结为：1）提高用于工件加工的夹具、刀具、量具的精度；2）有效减小工具测量的误差；3）对受力或受热受刀具的磨损和内应力引起的变形进行过程控制；4）对应用成形表面加工刀具时，应尽量较少成形刀具的形状误差和安装误差。

3.2 静态补偿

机床机械制造误差中的静态补偿是一类基础措施，主要是在机床加工程序中增加硬件结构，在外力的作用下控制方向上的误差，致力于减少误差。例如：机床机械中加工螺丝部件，使用螺距校正尺控制螺丝的间距，平衡螺丝间距参数，完成平衡补偿的工作。静态补偿既可以作为独立的误差控制方法，也可以与其他方法结合，完成机床机械制造中的误差补偿。

3.3 进一步完善及优化加工工艺

在实际开展机械加工过程中，机械加工工艺对机械零件加工具有一定指导作用，通过有效提升编制工艺合理性，以及提升工艺系统技术先进性，可使机械加工精度水平得以有效改善。比如，在实际机械加工过程中，对于相同加工对象，可编制多种不同工艺方案，对不同工艺加工精度实行对比论证，在此基础上选择最理想加工工艺方案。另外，对于相关工艺设备，可进行进一步升级，也可更换更先进设备，可将普通机床以多轴联动数控机床代替，从而使机械加工的自动化水平及智能化水平得以有效提升，在此基础上使误差得以减少，使加工精度得以有效提升。

3.4 通过就地加工提高精度

在机械加工或者安装过程中，许多工件的加工并不是独立进行的，因为很多部件都是互相有所联系的，按照平常的机械加工步骤，很容易产生无法规避的误差，但是如若采取就地加工的途径，往往能够从很大程度上避免这些误差，不仅如此，还能够大大地提升机械加工的精准度。

3.5 进给补偿

机床机械生产误差控制中的进给补偿，主要是依靠进给伺服系统完成的补偿。进给补偿在机床驱动系统中的传动装置上给出控制标准，完善机床加工的轨迹，控制好轨迹正反两个方向的运动，加工精度能够达到0.1μm，伺服系统能够为机床误差补偿提供开环控制、闭环控制的方法，通过伺服电机的转速降低误差量。

3.6 减少稳定变形

因刀具和加工件之间的相互作用，在工件加工过程中会产生大量的热量，这就在一定程度上导致因刀具或工件因受热而产生一定的变形，从而引发加工误差，因此对这一过程的控制可以有效地提升工件的质量。可通过以下几种方式进行热量的降低：1）有效切断和减少机床和热源之间的联系；2）利用冷却液进行设备的冷却；3）在车床上配置散热设备；4）减少主轴及工件摩擦，加注润滑剂。