機械加工產生誤差主要原因分析

影響機加工工件質量的因素很多，機床精度和產品結構工藝是兩個重要影響因素，著重分析了在修配車間加工過程中，因機床精度引起的常見加工缺陷及消除方法，并詳細闡述了提高加工工藝的途徑。

1 機械加工產生誤差主要原因

1.1 機床的幾何誤差

加工中刀具相對于工件的成形運動一般都是通過機床完成的，因此，工件的加工精度在很大程度上取決于機床的精度。機床制造誤差對工件加工精度影響較大的有：主軸回轉誤差、導軌誤差和傳動鏈誤差。機床的磨損將使機床工作精度下降。(1)主軸回轉誤差，機床主軸是裝夾工件或刀具的基準，并將運動和動力傳給工件或刀具，主軸回轉誤差將直接影響被加工工件的精度。(2)導軌誤差，導軌是機床上確定各機床部件相對位置關系的基準，也是機床運動的基準。除了導軌本身的制造誤差外，導軌的不均勻磨損和安裝質量，也使造成導軌誤差的重要因素。導軌磨損是機床精度下降的主要原因之一。(3)傳動鏈誤差，傳動鏈誤差是指傳動鏈始末兩端傳動元件間相對運動的誤差。一般用傳動鏈末端元件的轉角誤差來衡量。

1.2 刀具的幾何誤差

刀具誤差對加工精度的影響隨刀具種類的不同而不同。采用定尺寸刀具成形刀具展成刀具加工時，刀具的制造誤差會直接影響工件的加工精度;而對一般刀具，其制造誤差對工件加工精度無直接影響。夾具的幾何誤差:夾具的作用時使工件相當于刀具和機床具有正確的位置，因此夾具的制造誤差對工件的加工精度有很大影響。

1.3 定位誤差

一是基準不重合誤差。在零件圖上用來確定某一表面尺寸、位置所依據的基準稱為設計基準。在工序圖上用來確定本工序被加工表面加工后的尺寸、位置所依據的基準稱為工序基準。在機床上對工件進行加工時，須選擇工件上若干幾何要素作為加工時的定位基準，如果所選用的定位基準與設計基準不重合，就會產生基準不重合誤差。二是定位副制造不準確誤差。夾具上的定位元件不可能按基本尺寸制造得絕對準確，它們的實際尺寸都允許在分別規定的公差范圍內變動。工件定位面與夾具定位元件共同構成定位副，由于定位副制造得不準確和定位副間的配合間隙引起的工件最大位置變動量，稱為定位副制造不準確誤差。

1.4 工藝系統受力變形產生的誤差

1.5 工藝系統受熱變形引起的誤差

工藝系統熱變形對加工精度的影響比較大，特別是在精密加工和大件加工中，由熱變形所引起的加工誤差有時可占工件總誤差的50%。機床、刀具和工件受到各種熱源的作用，溫度會逐漸升高，同時它們也通過各種傳熱方式向周圍的物質和空間散發熱量。

1.6 調整誤差

在機械加工的每一工序中，總要對工藝系統進行這樣或那樣的調整工作。由于調整不可能絕對地準確，因而產生調整誤差。在工藝系統中，工件、刀具在機床上的互相位置精度，是通過調整機床、刀具、夾具或工件等來保證的。當機床、刀具、夾具和工件毛坯等的原始精度都達到工藝要求而又不考慮動態因素時，調整誤差的影響，對加工精度起到決定性的作用。

2 提高加工精度的途徑

保證和提高加工精度的方法，大致可概括為以下幾種：減小原始誤差法、補償原始誤差法、轉移原始誤差法、均分原始誤差法、均化原始誤差法、“就地加工”法。

2.1 減少原始誤差

這種方法是生產中應用較廣的一種基本方法。它是在查明產生加工誤差的主要因素之后，設法消除或減少這些因素。例如細長軸的車削，現在采用了大走刀反向車削法，基本消除了軸向切削力引起的彎曲變形。若輔之以彈簧頂尖，則可進一步消除熱變形引起的熱伸長的影響。

2.2 補償原始誤差

誤差補償法，是人為地造出一種新的誤差，去抵消原來工藝系統中的原始誤差。當原始誤差是負值時人為的誤差就取正值，反之，取負值，并盡量使兩者大小相等;或者利用一種原始誤差去抵消另一種原始誤差，也是盡量使兩者大小相等，方向相反，從而達到減少加工誤差，提高加工精度的目的。

2.3 轉移原始誤差

誤差轉移法實質上是轉移工藝系統的幾何誤差、受力變形和熱變形等。誤差轉移法的實例很多。如當機床精度達不到零件加工要求時，常常不是一味提高機床精度，而是從工藝上或夾具上想辦法，創造條件，使機床的幾何誤差轉移到不影響加工精度的方面去。如磨削主軸錐孔保證其和軸頸的同軸度，不是靠機床主軸的回轉精度來保證，而是靠夾具保證。當機床主軸與工件之間用浮動聯接以后，機床主軸的原始誤差就被轉移掉了。

2.4 均分原始誤差

在加工中，由于毛坯或上道工序誤差(以下統稱“原始誤差”)的存在，往往造成本工序的加工誤差，或者由于工件材料性能改變，或者上道工序的工藝改變，引起原始誤差發生較大的變化，這種原始誤差的變化，對本工序的影響主要有兩種情況：誤差復映，引起本工序誤差;定位誤差擴大，引起本工序誤差。

解決這個問題，最好是采用分組調整均分誤差的辦法。這種辦法的實質就是把原始誤差按其大小均分為n組，每組毛坯誤差范圍就縮小為原來的1/n，然后按各組分別調整加工。

2.5 均化原始誤差

對配合精度要求很高的軸和孔，常采用研磨工藝。研具本身并不要求具有高精度，但它能在和工件作相對運動過程中對工件進行微量切削，高點逐漸被磨掉最終使工件達到很高的精度。這種表面間的摩擦和磨損的過程，就是誤差不斷減少的過程。這就是誤差均化法。它的實質就是利用有密切聯系的表面相互比較，相互檢查從對比中找出差異，然后進行相互修正或互為基準加工，使工件被加工表面的誤差不斷縮小和均。在生產中，許多精密基準件都是利用誤差均化法加工出來的。

2.6 就地加工法

在加工和裝配中有些精度問題，牽涉到零件或部件間的相互關系，相當復雜，如果一味地提高零、部件本身精度，有時不僅困難，甚至不可能，若采用就地加工法的方法，就可能很方便地解決看起來非常困難的精度問題。就地加工法在機械零件加工中常用來作為保證零件加工精度的有效措施。

結束語

在機械加工中，誤差是不可避免的，只有對誤差產生的原因進行詳細的分析，才能采取相應的預防措施減少加工誤差，提高機械加工精度。