机床加工误差产生的原因及分析

机床加工误差产生的原因及分析

[摘要]在机械加工中，加工精度是衡量机器零件加工质量的一个重要指标。加工误差是影响机械零件加工精度的最主要原因之一，尽管误差在实际加工中是不可避免的，但是必须要将加工误差控制在合理的范围之内才能保证最后装配的总体运行精度，由于影响加工精度的因素诸多，不易有效控制，因此提高加工精度减小加工误差较为困难，研究机床加工过程误差的产生及防止对提高机床加工精度有着重要的意义。

[关键词]加工误差精度控制

中图分类号：tg502文献标识码：a文章编号：1009-914x（2013）17-0317-01

在大型机床的整机运行精度中，加工误差是影响加工精度和生产效率的主要因素之一。然而，无论是从理论还是从实践上来看，加工误差都是一个不可避免、难以克服的现实性难题。要想解决加工误差的问题，将其控制在合理的可接受范围之内，就必须要清楚地界定加工误差的概念，分析引起加工误差的主要原因，并在此基础上力求减少或降低加工误差的行之有效的措施。

一、机械加工误差产生的主要原因分析

在机械加工实践中，加工误差生要是由机械加工工艺系统产生的原始误差所导致的。由机床、夹具、刀具和工件组成的机械加工工艺系统会产生各种各样的误差，这些误差在各种不同的工作条件下都会以各种不同的方式反映为工件的加工误差。以下列出最主要影

响加工误差的因素。

（一）机床的几何误差

机械加工中刀具相对于工件的成形运动一般都是通过机床完成的。因此，工件的加工精度在很大程度上取决于机床的精度。对工件加工精度影响较大的机床制造误差主要包括：主轴回转误差、导轨误差和传动链误差。

（二）主轴回转误差

主轴回转误差是指主轴各瞬间的实际回转轴线相对其平均回转轴线的变动量。它可分解为径向圆跳动、轴向窜动和角度摆动三种基本形式。适当提高主轴及箱体的制造精度，选用高精度的轴承，提供主轴部件的装配精度，对高速主轴部件进行平衡，对滚动轴承进行预紧等措施，均可提高机床主轴的回转精度，从而减少加工误差。

（三）导轨误差

导轨是机床上确定各机床部件相对位置关系的基准，也是机床运动的基准，导轨误差直接反映在被加工工件表，对加工精度的影响最大。刀架运动时会产生摆动，刀尖的运动轨迹是一条空间曲线，使工件产生形状误差。。除了导轨本身的制造误差外，导轨的不均匀磨损和安装质量也是造成导轨误差的重要因素。导轨磨损是机床精度下降的主要原因之一。

（四）工艺系统的定位误差，基准不重合误差

在零件图上用来确定某一表面尺寸、位置所依据的基准被称为设

计基准。在工序图上用来确定本工序被加工表面加工后的尺寸、位置所依据的基准被称为工序基准。一般情况下，工序基准应与设计基准重合。在机床上对工件进行加工时，须选择工件上若干几何要素作为加工时的定位基准（或称测量基准）。如果所选用的定位基准与设计基准不重合，就会产生基准不重合误差。

（五）人为误差

由于操作人员的技术水平和心理情绪不稳定引起的加工误差。

实际生产中，影响加工精度的因素往往是错综复杂的，有时很难定性。总括起来可分为：系统误差和偶然误差两大类：（1）系统误差：某一零件的工艺规程确定后，整个系统将在短时期内是不变的，那么在其中也有按规律变化的误差。如机床主轴旋转时园跳动误差、刀架导轨的直线度误差、刀具磨损引起的误差等。其特点：有规律可循，误差是常量。（2）偶然误差：在同一批零件加工中，误差出现的大小和方向作不规则变化。如内孔表面突然出现振动刀纹，经查发现为刀架螺钉松动所致等。这些误差因素具有随机性，无一定的变化规律。实际上对某一具体误差来讲，究竟是系统误差还是偶然误差应据具体情况来定。

二、消除加工误差的方法与途径

（一）自动控制法

涉及测量装置、进给机构和控制系统等组成一个自动加工的作业循环，使加工过程中的测量、补偿、调整和切削等一系列工作自动完成。

（二）试切法

通过试切—测量—调整—再试切的反复过程来进行统计，找出规律，从而消除可能产生的误差因素。

为使试切法成功有效，在采用此法前须完成以下几个步骤：1.应对所使用机床本身精度了如指掌，对超出精度的因素及时准确进行调整，如按规定维修机床，调整导轨锲铁等，将误差控制在加工零件本身精度的1/2-1/3范围内。同时检查夹具的定位精度和尺寸精度是否合乎要求。2.正确选择刀具牌号和工件冷却方法及选择合理装夹方法和加工工艺方法。消除由此带来的刀具磨损热变形，残余应力释放引起的各种加工误差。3.测量误差也不容忽视，应及时定期检验测量工具的精度保证其正确可靠。4.最后是人的因素，加强职工的业务技能培训。

（三）定尺寸刀具法

用具有一定形状和尺寸的刀具使加工表面得到要求的形状和尺寸，如：钻孔的钻头、攻丝的丝锥、铣键槽的成型铣刀等。

三、提高加工精度的措施

（一）减少原始误差

减少机械加工中的误差，需对产生误差的各项原始误差进行分析，根据不同情况对造成加工误差的主要原始误差采取不同的措施。直接减少原始误差的措施有：（1）提高零件加工所使用机床的几何精度：提高夹具、量具以及工具本身精度；（2）控制工艺系统由于受力受热引起的变形以及刀具磨损和内应力引起的变形；（3）

减少测量误差；（4）对于精密零件的加工应尽可能提高所使用精密机床的几何精度、刚度并最大限度地对加工热变形进行控制：（5）对具有成形表面的零件加工，则要设法减少成形刀具形状误差和刀具的安装误差。查明产生加工误差的主要因素，设法消除或减少这些因素。例如细长轴的车削，现在采用了大走刀反向车削法，基本消除了轴向切削力引起的弯曲变形。

（二）补偿原始误差

对于工艺系统的一些原始误差，可以采取误差补偿的方法来控制其对零件加工误差的影响。实施误差补偿，就是要人为地制造出一种新的原始误差，从而补偿或抵消原来工艺系统中固有的原始误差，以达到减少加工误差、提高加工精度的目的。

（三）转移原始误差

转移原始误差，实质上就是要将原始误差从误差敏感力向转移到误差非敏感方向上去。各种原始误差反映到零件加工误差上的程度与其是否在误差敏感方向上有着直接的关系。如果在加工过牲中能够设法将原始误差转移到加工误差的非敏感方向，则可大大提高加工精度。比如：可以向自由尺寸转移。误差转移法就是转移工艺系统的几何误差、受力变形和热变形等。

（四）均分原始误差

这种办法就是把原始误差按其大小均分为n组，每组毛坯误差范围就缩小为原来的1/n，然后按各组分别调整加工。

（五）均化原始误差