普通机床加工误差分析

甄雪松陈明辉

（1.天津职业技术师范大学，天津 300000；2.北京电子科技职业学院，北京 100000）



普通机床加工误差分析

甄雪松1陈明辉2

（1.天津职业技术师范大学，天津 300000；2.北京电子科技职业学院，北京 100000）

摘 要：机械加工制造过程中不可避免地会产生误差，而误差将直接影响最终生成产品零件的加工质量。如何控制加工误差，提高普通机床的加工精度，是提高制造企业产品竞争力的一个重要途径。本文就普通机床的加工误差进行分析，并在此基础上提出误差消除策略。

关键词：普通机床 加工误差 加工精度

引言

随着经济社会的发展，我国的机械制造产业取得了长足的发展和进步。当前，制造企业中应用到的机床，无论从数量还是从加工精度上，都较以往有了很大程度上的提高。这一方面反映了我国在加工制造工艺和技术方面的进步，另一方面也对加工误差控制提出了更高的要求。现阶段，虽然数控机床在制造企业中取得了广泛应用，但考虑到数控机床的使用成本较高、对操作人员的技术水平要求高等，在加工制造一些普通零件时，很多制造企业依然会优先选用普通机床。因而，分析普通机床的加工误差，并提出有针对性的误差消除策略具有重要意义。

事实上，加工制造过程中不可避免地会产生误差，而误差将直接影响最终生成产品零件的加工质量，进而影响制造企业在市场上的竞争力。如何控制加工误差，提高普通机床的加工精度，是提高制造加工型企业产品竞争力的一个重要途径。笔者结合自己多年的工作实践经验，就普通机床的加工误差进行分析，并在此基础上提出误差消除策略，希望对企业提高加工制造精度等方面的工作提供借鉴。

1 加工精度与加工误差

加工精度，一般是指实际加工制造出来的零件与CAD设计模型之间的符合程度，主要分为零件的尺寸精度、形状精度以及位置精度等几何参数。而加工误差则反映的是这些实际的几何参数与理想的设计参数之间的偏离程度。在企业的实际加工制造过程中，加工精度一般以公差等级来衡量。加工精度等级值越小，则说明零件的加工制造精度就越高，如IT6所代表的加工精度等级就高于IT7。而加工误差则用具体的数值来表示。显而易见，加工误差越小，说明所制造出来的零件与理想的设计模型越一致，加工精度就越高。实际中，二者都可以用来评价零件的最终加工质量。

2 普通机床的加工误差分析

2.1 工艺系统原始误差分析

2.1.1 主轴误差

主轴是普通机床上的重要部件。主轴的一端通常都安装有刀具或工件，并通过主轴回转带动刀具或工件回转，进而实现对工件的切削制造。显然，如果主轴本身存在误差，那么必然会影响到零件最终的加工制造精度。通常来说，主轴误差主要是指径向回转误差。而产生这种误差的原因一般有以下三点：主轴内轴颈的同轴弧度存在误差、主轴承本身存在的各种误差以及主轴承之间在同轴弧度方面存在误差。

2.1.2 导轨误差

导轨在垂直平面内的直线度误差是机床工艺系统各项精度的基础，其误差大小直接影响着溜板在运动过程中的起伏状态以及溜板与导轨间的接触状况。此外，导轨在水平面内的直线度误差以及两条导轨在垂直平面内的平行度误差，也对工件的加工制造精度有着重要影响。

2.1.3 加工刀具的误差

刀具作为机床工艺系统的重要组成部分，一旦其本身存在制造误差，那么就可能会给零件的最终加工制造精度造成不良影响。尤其是对使用定尺寸刀具、成形刀具以及展成刀具的机床工艺系统而言，这种影响将更加显著。当然，不是所有的刀具误差都会影响到零件的制造精度。对于普通车床使用的车刀而言，其几何误差对于零件的最终加工制造精度就不会有明显影响。

2.1.4 对刀误差

在操作普通机床加工制造零件时，一般都需要先进行对刀。对刀方法则主要包括调整法、试切法以及采用对刀装置三种。其中，采用对刀装置进行对刀，是当前使用最为广泛的一种方法。它相较于其他两种对刀方法而言，可以极大地提高对刀速度。所谓对刀误差，就是指在对刀操作过程中产生的误差。这种误差产生的原因主要包括三种：对刀引导元件本身的制造误差、对刀夹具的安装误差以及由导引元件自身的尺寸、形状、位置等公差累计造成的误差。

2.1.5 由夹具导致的误差

与刀具类似，夹具也是普通机床工艺系统的重要组成部分。它的主要作用是让刀具与机床保持正确的位置，对零件的加工制造精度有着非常重要的影响。由夹具导致的误差主要是因为夹具本身存在制造误差以及安装误差等原因造成的。以普通铣床工艺系统为例，为了确保最终的零件加工制造精度，对夹具的平行度就有非常高的要求，必须采取严格的措施对其进行矫正。

2.2 加工过程中因受力变形而引起的误差分析

2.2.1 因工艺系统受力变形而产生的误差

在采用普通机床工艺系统加工制造零件时，因为工艺系统会受到切削力、夹紧力、惯性力、重力以及传动力等影响，所以可能会导致工艺系统发生相应的变形，从而造成工艺系统中刀具与工件之间的位置准确度下降，进而影响零件的最终加工制造精度。

2.2.2 因工件刚度较低而产生的误差

如上文所说，普通机床工艺系统在加工制造零件时会产生各种作用力，而这些作用力除了会造成机床工艺系统发生变形外，还可能造成工件本身发生变形。特别是对一些跨度较大的工件，因为其刚度较低的缘故，在加工制造过程中很容易出现受力变形的情况。而这将影响到零件的最终加工制造精度。

2.2.3 因夹紧变形而产生的误差

在采用普通机床工艺系统加工制造零件时，为了确保工件与刀具之间的相对位置准确，要对工件进行准确装夹。但是，装夹过程本身就会产生夹紧力，如果这个力的施加方向或施力点选择不当，那么可能会造成工件变形，进而导致相应的加工误差出现。

2.3 加工过程中因受热变形而引起的误差分析

普通机床工艺系统在加工制造零件时会产生大量的热量，如切削热、摩擦热以及机床工艺系统内各运动副运动摩擦时产生的热量等。再考虑到加工环境温度的影响，就可能造成机床工艺系统内聚集大量的热量。如果这种热量不能得到及时散发，那么就很有可能造成机床发生受热变形，进而严重影响到零件的最终加工制造精度，产生严重的加工误差。

3 误差消除策略

实际工作中，采用普通机床加工制造零件时，产生加工误差是不可避免的。但这并不是说，我们可以对误差放任不管。事实上通过采取一定的措施，可以大幅降低这种误差。现阶段，在对误差原因进行充分分析的基础上，制定并采取有效的误差消除策略是制造企业提高其工艺技术水平以及产品竞争力的有效途径之一。

3.1 原始误差的改进

机床及其相关零部件、刀具以及夹具的制造精度直接影响着零件的加工精度。因此，要改进工艺系统的原始误差。首先，从机床、刀具以及夹具的制造精度上下手，通过提升制造精度来改善普通机床工艺系统的原始误差。此外，普通机床工艺系统涉及到众多零部件，而这些零部件的装配和安装精度也会影响到最终的加工误差。所以，还必须采取措施确保机床的装配精度以及刀具、夹具的安装精度。

3.2 机床结构设计方面的改进

对普通机床的结构进行设计改进，确保机床及其重要零部件具有足够的刚度来抵抗加工过程中的受力变形。此外，在进行结构设计改进时，还要充分考虑散热，尽量避免因结构设计不当而造成的热量集中问题的出现。

4 结语

总之，机械加工中的误差虽然不可避免，但却可以通过对误差产生原因的分析来制定误差消除策略，进而提高机械产品零件的加工精度，使机械加工工艺和技术更加完善，从而促使机械制造业向着更加良性的方向不断发展和进步。

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Analysis of Machining Error of Ordinary Machine Tools

ZHEN Xuesong1,CHEN Minghui2
(1.Tianjin vocational and Technical Normal University,Tianjin 300000;2.Be ijing Electronic Science & Te chnology Vocational College, Beijing 100000)

Abstract:in the process of machining, it will inevitably produce errors, and the error will directly affect the quality of the final product. How to control the machining error and improve the machining accuracy of the common machine tool is an important way to improve the competitiveness of manufacturing enterprises. In this paper, the machini ng error of common machine tool is analyzed, and the error elimination strategy is proposed.

Key words:ordinary machine tool, machining error, machining precision