紀(jì)春波，張麗娟，李勇興

（西京學(xué)院，陜西 西安 710123）

機(jī)械加工誤差指在生產(chǎn)加工過程中，因為種種環(huán)境因素或人為因素而使得加工生產(chǎn)后的零件同前期預(yù)期零件的尺寸、質(zhì)量或表面積等產(chǎn)生一些偏差的現(xiàn)象，雖然機(jī)械加工誤差在實際加工生產(chǎn)過程中屬于一種不可避免的現(xiàn)象，但卻可以通過人為干預(yù)將其控制在合理的范圍內(nèi)，從而盡可能降低生產(chǎn)誤差對機(jī)械零件的質(zhì)量影響。而如何才能將機(jī)械加工誤差控制在合理范圍內(nèi)，則需要從機(jī)械加工的整個過程出發(fā)，認(rèn)真梳理機(jī)械加工過程中的誤差產(chǎn)生來源，發(fā)現(xiàn)誤差出現(xiàn)的規(guī)律，從而才能發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致誤差的本質(zhì)原因，降低機(jī)械誤差產(chǎn)生率，提高機(jī)械加工效率，爭取更大的經(jīng)濟(jì)效益。

1 機(jī)械加工誤差的概念和分類

眾所周知，機(jī)械加工的精細(xì)程度和機(jī)械加工所能產(chǎn)生的誤差之間有著緊密的聯(lián)系，上文也提出了——機(jī)械加工誤差就是指在生產(chǎn)加工過程中，在多種因素影響下，使得加工生產(chǎn)的零件同前期預(yù)計零件之間在質(zhì)量、尺寸、表面積等方面所產(chǎn)生的差異程度。而機(jī)械誤差則是指在機(jī)械加工過程中，因加工產(chǎn)品同標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品之間存在較大差異（超出機(jī)械精度允許范圍），使得所生產(chǎn)零件出現(xiàn)質(zhì)量不足、精度過低的現(xiàn)象。如此來看，不難發(fā)現(xiàn)機(jī)械加工精度與機(jī)械加工誤差是評價機(jī)械加工質(zhì)量的重要參數(shù)，通過測量差異范圍能夠直觀地反映出機(jī)械加工的質(zhì)量，所測量的差異值越小等級越高，加工出來的機(jī)械零件質(zhì)量也就越高。在實際的生產(chǎn)、加工過程中，為了能更好地反映機(jī)械加工的質(zhì)量，可以通過判斷機(jī)械加工的精細(xì)程度來反映實際機(jī)械加工誤差的大小。換句話說，通過使用相應(yīng)的分析方法，對機(jī)械加工誤差進(jìn)行科學(xué)分析，掌握誤差產(chǎn)生的規(guī)律和變化，就有可能通過采取針對性措施達(dá)到降低機(jī)械誤差產(chǎn)生概率的目的，從而提高機(jī)械加工產(chǎn)品的精度和質(zhì)量。

在整個機(jī)械加工生產(chǎn)過程中，機(jī)械與相應(yīng)道具組成了一套系統(tǒng)的零件加工體系，在不同的生產(chǎn)階段所產(chǎn)生的生產(chǎn)誤差不同，從而對機(jī)械加工所造成的最終誤差影響也不同，主要可分為生產(chǎn)前期誤差及生產(chǎn)過程誤差兩大類。其中，在加工初期，因加工系統(tǒng)本身初始狀態(tài)而對機(jī)械加工產(chǎn)品所造成的生產(chǎn)誤差稱為原始誤差；另一種是因為加工工件或加工刀具在靜態(tài)下或者是在生產(chǎn)過程中因位移運(yùn)動所產(chǎn)生的誤差就叫做幾何誤差。另需注意的是，在機(jī)械加工過程中，因切削工序所產(chǎn)生的誤差也稱為原始誤差，這部分誤差所產(chǎn)生的影響主要包括對機(jī)械零件的形變影響（熱變形）以及應(yīng)力等。需要明確的是，任何的機(jī)械加工都不可能完全地避免加工誤差，都不能實現(xiàn)加工參數(shù)的絕對精準(zhǔn)，但只要最終的加工產(chǎn)品在質(zhì)量允許范圍內(nèi)，都可視作質(zhì)量合格的產(chǎn)品。

2 機(jī)械加工誤差產(chǎn)生的原因

（1）機(jī)械加工過程中的原理誤差。機(jī)械加工經(jīng)過漫長歲月的淬煉，已經(jīng)慢慢形成了各種各樣、各具特色的加工工藝，在對不同的對象進(jìn)行加工操作的過程中，因所用的加工工藝不同，所應(yīng)用到的加工原理也就不同，因此，在加工過程中所遇到的客觀誤差也就不同，例如，在使用齒輪滾刀的過程中，難免會造成齒輪形廓誤差，這種誤差的產(chǎn)生會導(dǎo)致最終生產(chǎn)出來的機(jī)械齒輪同模具之間在外形或尺寸上產(chǎn)生差異，如果差異過大，則可能直接報廢，增大了機(jī)械加工的殘次率，損害了經(jīng)濟(jì)效益，不利于公司的長遠(yuǎn)發(fā)展。

（2）機(jī)械加工過程中的資源誤差。在對機(jī)械零件進(jìn)行加工處理的過程中，所需用到機(jī)床、道具、夾具等一系列基本零件制造資源，其中機(jī)床是用于提供操作場所，便于刀具對機(jī)械零件進(jìn)行基本加工處理；刀具主要用于對機(jī)械零件進(jìn)行切削、造型處理，使得機(jī)械零件逐漸在外形、表面積、尺寸等方面趨近于模具；夾具主要是用來對機(jī)械零件進(jìn)行固定，保證在機(jī)械加工過程中不會出現(xiàn)相對位移，確保刀具能按照既定軌跡對其進(jìn)行切削處理。而在這一系列工具加工過程中，每步工序都可能會對機(jī)械零件的最終形態(tài)產(chǎn)生影響。例如，機(jī)床主軸的誤差可能會使得刀具在切削零件時產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)徑向誤差，影響產(chǎn)品的最終加工精度；此外，夾具以及刀具同樣作為機(jī)械零件，在鍛造的過程中本身就可能存在生產(chǎn)誤差，這些誤差在使用過程中也不可避免地會影響相關(guān)產(chǎn)品的生產(chǎn)精度。與此同時，隨著機(jī)床、刀具、夾具等相關(guān)機(jī)械加工工具使用時間的過程，也難免會產(chǎn)生磨損、熱形變等，這會使得相關(guān)機(jī)械加工工具的精準(zhǔn)度下降，從而影響機(jī)械零件的加工精度，增大機(jī)械零件的加工誤差。

（3）機(jī)械加工過程中刀具的幾何誤差。在機(jī)械零件的加工過程中，會根據(jù)加工要求使用不同的加工刀具進(jìn)行切削處理，這時候，加工刀具會同機(jī)械零件之間產(chǎn)生強(qiáng)烈摩擦，這就會使得加工刀具的刀口產(chǎn)生不同程度的磨損，但本著物盡其用的原則，雖然會及時進(jìn)行刀具更換，但并不會每生產(chǎn)一個零件就替換一個刀具，所以，這些刀具在加工過程中就會在不斷增大刀具磨損的同時，去加工下一個機(jī)械零件，因此，便會對后續(xù)每個機(jī)械零件產(chǎn)生加工誤差；不僅如此，在切削加工的過程中，可能會產(chǎn)生大量的熱和作用力，這會對加工刀具的形狀造成改變，使得加工刀具差生熱形變，從而加大機(jī)械零件的加工誤差，對機(jī)械加工零件的精度造成直接影響。除此之外，在進(jìn)行機(jī)械加工之前，為了能確保機(jī)械零件的加工精度，必定會對加工工具進(jìn)行調(diào)試處理，但這些調(diào)試工作都是需要逐個進(jìn)行，且都是在人為操作下完成，這就難以避免每個調(diào)試操作所存在的人工誤差，這些誤差相互作用會影響后續(xù)調(diào)試步驟，且在實際加工過程中，還會對機(jī)械零件的生產(chǎn)精度產(chǎn)生進(jìn)一步的影響。

（4）機(jī)械加工過程中的工藝系統(tǒng)誤差。機(jī)械零件在加工的過程中離不加工工藝，而加工工藝誤差的產(chǎn)生主要是因為機(jī)械零件在切削、流轉(zhuǎn)等過程中會因作用力、熱等因素的影響而產(chǎn)生的彈性形變，從而使得機(jī)械零件和加工工具之前產(chǎn)生相對位移，改變了機(jī)械零件加工過程的受力位置，而機(jī)械零件在切削過程中的受力點(diǎn)正是切點(diǎn)的重要考證，如果受力位置發(fā)生改變，也就意味著機(jī)械零件在傳動過程中的位置偏離了既定軌道——出現(xiàn)位置錯位，從而使得刀具切削時不能按照模具位置進(jìn)行切割，產(chǎn)生了加工工藝誤差，大大影響了機(jī)械零件的加工質(zhì)量和加工效率，進(jìn)而對企業(yè)的生產(chǎn)效益造成影響。

3 如何有效控制機(jī)械加工誤差的產(chǎn)生

（1）從根本上降低機(jī)械加工過程的原始誤差。如上文所述，原始誤差是機(jī)械加工過程中需要重點(diǎn)關(guān)注對待的加工誤差，降低機(jī)械加工原始誤差主要是通過對機(jī)械零件加工過程的工序進(jìn)行檢測來實現(xiàn)的。在充分分析好造成機(jī)械加工過程中原始誤差所產(chǎn)生的原因后，就需要根據(jù)加工實際以及加工需求針對性地尋找解決解決方案，對比方案效果，從而選擇出最佳的解決策略降低機(jī)械加工原始誤差。這一方面，在實際的機(jī)械加工過程中，最常用到的誤差降低法就是直接降低，這也是能夠從源頭杜絕加工誤差，確保加工質(zhì)量和機(jī)械加工的精度，進(jìn)而提高生產(chǎn)效率的有效手段。

（2）優(yōu)化機(jī)械零件的加工工藝，提高誤差測量精準(zhǔn)度。為了能夠更好地提高機(jī)械加工的精度和效率，必須明確每個機(jī)械加工的環(huán)節(jié)，確保能夠?qū)C(jī)械加工誤差控制在合理的范圍內(nèi)。在提高機(jī)械零件加工精度的過程中，最重要也是必須要做的就是明確機(jī)械加工過程所用到的加工工藝，以此才能根據(jù)具體的加工工藝找到突破口，順藤摸瓜找到導(dǎo)致加工誤差的原因。在實際機(jī)械加工過程中，可能會存在兩種誤差：其中一種是系統(tǒng)誤差，另一種則是隨機(jī)誤差。系統(tǒng)誤差指在一定時間段內(nèi)，因某些因素影響從而導(dǎo)致機(jī)械零件在加工過程中數(shù)量或矢量發(fā)生改變或維持原狀不變的一種誤差，前者稱為變值系統(tǒng)誤差，后者稱為常值系統(tǒng)誤差。常值系統(tǒng)誤差又包括原理誤差、機(jī)床制備中各部分原器件所產(chǎn)生的制造加工誤差或因為加工工藝鏈?zhǔn)軗p所造成的制造誤差等；而變值系統(tǒng)誤差又包括制造工藝鏈因熱、外作用力影響產(chǎn)生形變加工誤差，刀具磨損所造成的機(jī)械制造誤差等。

隨機(jī)誤差則是指在機(jī)械零件加工過程中，因某些不確定的人為因素或環(huán)境因素所導(dǎo)致的機(jī)械零件生產(chǎn)加工后同模具之間在數(shù)量、矢量等方面產(chǎn)生差異的一種現(xiàn)象，隨機(jī)誤差包括零件內(nèi)部作用力誤差、機(jī)械零件的定位誤差、材料誤差等。綜合來看，不同誤差所差生的原因不同，對機(jī)械零件加工后造成的加工誤差也各不相同，認(rèn)清各種誤差的本質(zhì)才能尋找更適合的解決策略來減小甚至消除掉機(jī)械加工誤差，才能從根本上提高機(jī)械零件的加工質(zhì)量和精度。

（3）充分考慮機(jī)械加工過程中可能產(chǎn)生的作用力及熱影響，合理選擇加工刀具等施工工具。在機(jī)械加工的過程中，不但需要考慮所加工的零件是否符合加工標(biāo)準(zhǔn)，同時，也要考慮到加工零件的實用性，控制零件加工的成本，從多個方面共同對機(jī)械零件的精度進(jìn)行控制，例如，要確保機(jī)械零件的周邊厚度均勻、結(jié)構(gòu)勻稱，這樣可以盡可能減小機(jī)械工件內(nèi)應(yīng)力的發(fā)生，從而避免機(jī)械工件內(nèi)應(yīng)力對制造精度產(chǎn)生的影響；與此同時，在機(jī)械加工過程中使用不同的切削刀具、不同的切削角度等都會對最后加工零件的質(zhì)量、形狀、表面積等產(chǎn)生影響，因此，在加工之前一定要充分了解加工要求，合理選擇適合的刀具、設(shè)定切削角度，從而有效控制機(jī)械加工的精度，并通過加工后的化學(xué)處理及熱處理等，進(jìn)一步降低切削刀具對機(jī)械零件加工過程產(chǎn)生的影響，防止機(jī)械零件發(fā)生熱形變，確保零件加工質(zhì)量。

（4）根據(jù)實際情況進(jìn)行誤差補(bǔ)償，確保機(jī)械零件的生產(chǎn)加工質(zhì)量。雖然原理上是可以通過多種手段來控制甚至消除加工誤差對機(jī)械零件加工精度的影響的，但不能否認(rèn)的是，機(jī)械加工誤差是一個不可避免的問題，因此，為了能夠盡可能地保證機(jī)械零件的加工精度，除了在生產(chǎn)加工過程中正確使用加工工具、避免加工誤差外，還可以通過修改參數(shù)的方式以誤差補(bǔ)償?shù)男问酱_保機(jī)械零件的加工精度。而機(jī)械零件誤差補(bǔ)償?shù)膶嵤┣疤釀t需要相關(guān)工作人員首先要能夠充分了解機(jī)械加工過程中造成加工誤差的原因及原理，從而在相應(yīng)的加工工序中人為修改參數(shù)，針對性實現(xiàn)誤差補(bǔ)償，將原本可能造成的加工誤差“糾正”到合理范圍內(nèi)，提高機(jī)械加工精度。除此之外，還可以通過轉(zhuǎn)移原始誤差的方式減少機(jī)械加工誤差，例如，將原始誤差敏感方向轉(zhuǎn)移到相對來說較為不敏感的方向，這樣也能夠降低機(jī)械加工誤差概率，進(jìn)而有效保證整個機(jī)械零件加工過程的質(zhì)量水平。

4 結(jié)語

綜上所述，一個零件從加工到生產(chǎn)完成需要經(jīng)過眾多環(huán)節(jié)，每個環(huán)節(jié)都會因環(huán)境影響或人為影響對零件的尺寸、質(zhì)量或理論值等造成一些影響，這就會使最終生產(chǎn)出來的零件同預(yù)計零件之間產(chǎn)生一定的偏差，增大產(chǎn)品殘次率，影響生產(chǎn)效益。而若想從根本上解決這個問題，就必須做好理論分析，從生產(chǎn)源頭入手，找出產(chǎn)生誤差的原因，提出對應(yīng)性解決方案，尋求經(jīng)濟(jì)、可靠的解決方案，將零件加工誤差合理、科學(xué)地控制在一定的范圍內(nèi)，緊跟時代發(fā)展浪潮，提高機(jī)械生產(chǎn)效率和機(jī)械加工質(zhì)量，從而盡一切可能降低加工零件的報廢率，努力在確保加工質(zhì)量的前提下提高產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)效益，提高企業(yè)的核心競爭力，謀求更長遠(yuǎn)的發(fā)展。