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一、機械加工中誤差產生的主要原因

在機械加工作業中，誤差是指零件加工后的實際幾何參數（尺寸、形狀和位置）與理想幾何參數之間的偏差，偏差越大，誤差也就越大，由于目前機械制造業的實際生產水平的限制，導致了誤差的不可避免，也就是說是誤差在實際加工作業中是客觀存在的。由于誤差的不可避免的特性，所以本文對機械加工過程中比較容易產生誤差的原因進行簡單的探討，大致分為四個主要方面的原因：工藝系統的幾何誤差、工藝系統的受力變形誤差、工藝系統的熱變形誤差、工件內應力引起的變形誤差等。以下將具體的分析

（一）工藝系統的幾何誤差。

1.加工原理誤差。

凡采用近似的加工原理進行加工，由此產生的誤差稱為加工原理誤差，它通常包括采用近似的成型運動和近似的切削刃輪廓兩個情況，它是用近似的方法來代替實際加工的軌跡，所以加工原理誤差在一定程度上影響了加工精度；

2.機床的幾何誤差。

機床的切削加工是由刀具與工件之間的相對運動來實現的，將金屬毛坯經過切削、拉伸、擠壓等方式加工成機械零件的，目前機械半成品和成品基本上都是通過機床進行加工完成的，所以可以說機床加工是導致機械加工誤差的主要原因之一。機床使用夾具將工件和刀具固定，然后通過主軸的高速旋轉完成零部件的各種切削工作，所以機床的工作精度直接影響到加工機械零件的尺寸精度。機床的幾何誤差主要包括主軸、導軌、傳動鏈等幾個方面。機床主軸裝有夾具、工件、刀具，依靠主軸的高速旋轉控制鉆頭、刀具對工件進行加工。而主軸的誤差主要是因為機床主軸在回轉過程中，回轉軸線相對于平均回轉軸線在各瞬間都有一定的變動構成了主軸回轉運動誤差。主軸支承軸徑和軸承孔的圓度、軸承的間隙、滾動軸承滾動體的圓度及其尺寸誤差等都是造成主軸回轉誤差的原因。而主軸軸線的定位面與軸線的垂直度誤差是造成主軸純軸向運動的主要原因。機床導軌決定著機床上各部件的運動軌跡和方向，是機床加工運動的基準。由機床導軌產生的誤差主要是因為機床各部件相對位置存在偏差以及長期使用過程中造成的不同程度的磨損等問題造成機械零件加工誤差，主要表示為導軌在水平面內的直線度誤差和導軌在垂直平面內的直線度誤差，以及導軌面間的平行度誤差；機床傳動鏈誤差主要是由于傳動鏈中各傳動元件如齒輪、渦輪、蝸桿、絲桿等的制造誤差、裝配誤差和磨損等造成；

（二）工藝系統的受力變形。

1.刀具的誤差。

在機械加工過程實際上就是機床的切削加工過程，即通過刀具和工件的相對運動來實現的，剝離工件多余不需要的余料，機械加工過程中，刀具的使用是很重要的，而且刀具的種類很多，如切刀、銑刀、鉸刀、鉆頭等，刀具的制造精度和磨損程度及安裝和使用不當都會影響到機械零件的加工精度；

2.裝夾誤差。

在機械加工過程中，工件的定位和夾緊是很重要的，如果工件的工作位置產生偏差，將直接對工件的加工造成誤差；

3.測量誤差。

機械加工中測量起主導作用，是工件加工的導向，其誤差也將直接影響加工精度；

（三）工藝系統的受力變形誤差。

在切削加工過程中，工藝系統受到切削力、重力、夾緊力、傳動力和慣性力等的作用，因而產生相應的變形。這種變形將破壞刀具與工件之間已經調整好的位置關系，從而造成加工誤差。工藝系統的受力變形可分為彈性變形和塑性變形兩種情況。由于塑性變形是永久變形，它產生后將相當于增加了一個工藝系統的幾何誤差。

1.切削過程中受力點位置的變化引起的工件形狀誤差

主要表現在用兩頂尖裝夾車短粗軸和用兩頂尖裝夾車細長軸，對于工藝系統而言，切削加工中，工藝系統在各種外力作用下，其各部分將在各個方向上產生相應的變形，和理論是存在一定的誤差。

2.毛坯件誤差。

3.切削過程中受力方向變化引起的加工誤差。

4.其他力引起的加工誤差。

（四）工藝系統的熱變形引起的誤差。

在機械加工過程中，工藝系統在各種熱源的作用下，都會產生一定的熱變形。由于熱變形及其不均勻性，使刀具在工件之間的準確位置和運動關系遭到破壞，產生加工誤差。工藝系統的熱源主要有內部熱源和外部熱源，內部熱源主要來自加工工程中，它包括切屑熱、摩擦熱、派生熱源；外部熱源主要是來自于環境溫度的變化和由陽光、燈光及取暖設備等直接作用于工藝系統的輻射熱；由于機床熱源的不均勻性及其結構的復雜性，使機床的溫度場不均勻，機床各部分的變形程度不等，破壞了機床原有的幾何精度，從而降低了機床的加工精度。

1.摩擦熱主要在車床和磨床上比較明顯

其中車床的主要熱源是主軸箱軸承和齒輪的摩擦熱，一般對端面和圓錐面車削會造成大的加工誤差；磨床的主要熱源是高速回轉的砂輪主軸的摩擦熱及液壓系統的發熱；所以機床本身熱變形是影響加工精度的主要因素；

2.切削熱主要表現在工件的熱變形和刀具的熱變形

當工件受熱不均勻，或工件結構較復雜時，其熱變形會以彎曲或者其他形式出現，可能造成更大的加工誤差。以此，工件的加工精度要求越高，加工時就越要嚴格控制工件的熱變形。而刀具在切削時受切削熱作用，因刀具實體一般較小，熱容量小，所以升溫很快，當刀具切削大面積工件表面時，隨刀具的升溫會給工件帶來較大的形狀誤差；

（五）工件內應力引起的變形誤差。

工件的內應力是指當外載荷去掉后扔存在于工件內部的應力存在內應力時，工件處于一種不穩定的相對平衡狀態。隨著內應力的自然釋放或者受其他因素影響而失去平衡狀態，工件將產生相應的變形，破壞其原有的精度。主要表現在以下幾個方面：（1）毛坯制造中產生的內應力；（2）冷校直引起的內應力。

二、減少加工誤差的主要措施

在機械加工中，由于工藝系統存在的各種原始誤差，總要以不同的程度造成工件的加工誤差，既然誤差是不可避免的，但是我們可以分析產生加工誤差的主要原因，采取適當的加工工藝，設法控制原始誤差的產生或者控制原始誤差對加工精度的影響程度。其主要途徑分析如下：

（一）減少或者消除原始誤差。

提高工件加工時所使用的機床、夾具、量具及工具的精度，以及控制工藝系統受力、受熱變形等均可以直接減少原始誤差。

（二）轉移原始誤差。

對工藝系統的原始誤差，也可在一定的條件下使其轉移到不影響加工精度的方面或誤差的不敏感方向。這樣就可以在未減少原始誤差的情況下，獲得加高的加工精度。

（三）補償或抵消原始誤差。

誤差補償法是指人為地造成一種誤差去抵消加工過程中的原始誤差，從而減少加工誤差。

（四）直接減少熱源的發熱及其影響。

為減少機床的熱變形，應盡可能將機床中的電機、變速箱、液壓系統、切削液系統等熱源從機床主體中分離出來，對應不能分的熱源，可以從結構、潤滑等方面采取一些措施，以減少摩擦熱的產生。一些大型精密機床還可以采用冷凍機，將潤滑液、切削液強制冷卻。

（五）熱補償。

熱補償就是將機床的某些部位加熱，使機床受熱均勻，從而產生均勻的熱變形，如果熱補償使用恰當，將會對機床的精度產生顯著的效果。

（六）熱平衡。

當機床達到熱平衡時，熱變形趨于穩定，有利于確保加工精度。

三、結束語

綜上所述，機械加工過程中誤差產生的原因很多，只有找到產生誤差的主要原因，從根本上找到解決問題的辦法，才能使機械加工誤差控制在允許的范圍內，滿足日益增長的精度要求。

作者：葉寶根 單位：江西工程高級技工學校