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（二）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。車床導軌的精度要求主要有以下三個方面：在水平面內的直線度；在垂直面內的直線度；前后導軌的平行度(扭曲)。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，也是造成導軌誤差的重要因素。

（三）傳動鏈誤差。傳動鏈的傳動誤差是指內聯系的傳動鏈中首末兩端傳動元件之間相對運動的誤差。傳動誤差是由傳動鏈中各組成環節的制造和裝配誤差，以及使用過程中的磨損所引起。

（四）刀具的幾何誤差。任何刀具在切削過程中，都不可避免要產生磨損，并由此引起工件尺寸和形狀地改變。正確地選用刀具材料和選用新型耐磨的刀具材料，合理地選用刀具幾何參數和切削用量，正確地采用冷卻液等，均能最大限度地減少刀具的尺寸磨損。必要時還可采用補償裝置對刀具尺寸磨損進行自動補償。

（五）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(或位置)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。

（六）工藝系統受力變形產生的誤差。一是工件剛度。工藝系統中如果工件剛度相對于機床、刀具、夾具來說比較低，在切削力的作用下，工件由于剛度不足而引起的變形對加工精度的影響就比較大。

二是刀具剛度。外圓車刀在加工表面法線(y)方向上的剛度很大，其變形可以忽略不計。鏜直徑較小的內孔，刀桿剛度很差，刀桿受力變形對孔加工精度就有很大影響。

三是機床部件剛度。機床部件由許多零件組成，機床部件剛度迄今尚無合適的簡易計算方法，目前主要還是用實驗方法來測定機床部件剛度。變形與載荷不成線性關系，加載曲線和卸載曲線不重合，卸載曲線滯后于加載曲線。兩曲線線間所包容的面積就是載加載和卸載循環中所損耗的能量，它消耗于摩擦力所做的功和接觸變形功；第一次卸載后，變形恢復不到第一次加載的起點，這說明有殘余變形存在，經多次加載卸載后，加載曲線起點才和卸載曲線終點重合，殘余變形才逐漸減小到零。

（七）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。

（八）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。

（九）測量誤差。零件在加工時或加工后進行測量時，由于測量方法、量具精度以及工件和主客觀因素都直接影響測量精度。

二、提高機械加工精度的措施

（一）減少原始誤差。提高零件加工所使用機床的幾何精度，提高夾具、量具及工具本身精度，控制工藝系統受力、受熱變形、刀具磨損、內應力引起的變形、測量誤差等均屬于直接減少原始誤差。為了提高機械加工精度，需對產生加工誤差的各項原始誤差進行分析，根據不同情況對造成加工誤差的主要原始誤差采取不同的措施解決。對于精密零件的加工應盡可能提高所使用精密機床的幾何精度、剛度和控制加工熱變形;對具有成形表面的零件加工，則主要是如何減少成形刀具形狀誤差和刀具的安裝誤差。

（二）誤差補償法。對工藝系統的一些原始誤差，可采取誤差補償的方法以控制其對零件加工誤差的影響。

①誤差補償法：此法是人為地造出一種新的原始誤差，從而補償或抵消原來工藝系統中固有的原始誤差，達到減少加工誤差，提高加工精度的目的。

②誤差抵消法：利用原有的一種原始誤差去部分或全部地抵消原有原始誤差或另一種原始誤差。

（三）分化或均化原始誤差。為了提高一批零件的加工精度，可采取分化某些原始誤差的方法。對加工精度要求高的零件表面，還可以采取在不斷試切加工過程中，逐步均化原始誤差的方法。

①分化原始誤差(分組)法：根據誤差反映規律，將毛坯或上道工序的工件尺寸經測量按大小分為n組，每組工件的尺寸范圍就縮減為原來的1/n。然后按各組的誤差范圍分別調整刀具相對工件的準確位置，使各組工件的尺寸分散范圍中心基本一致，以使整批工件的尺寸分散范圍大大縮小。

②均化原始誤差：此法過程為通過加工使被加工表面原有誤差不斷縮小和平均化的過程。均化的原理就是通過有密切聯系的工件或工具表面的相互比較和檢查，從中找出它們之間的差異，然后再進行相互修正加工或基準加工。

（四）轉移原始誤差。這種方法的實質就是將原始誤差從誤差敏感方向轉移到誤差非敏感方向上去。轉移原始誤差至非敏感方向。各種原始誤差反映到零件加工誤差上的程度與其是否在誤差敏感方向上有直接關系。若在加工過程中設法使其轉移到加工誤差的非敏感方向，則可大大提高加工精度。轉移原始誤差至其他對加工精度無影響的方面。

三、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。

[論文關鍵詞]機械加工精度誤差

[論文摘要]分析機械加工存在誤差的主要原因，然后提出提高機械加工精度的措施。

參考文獻：

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工藝系統的幾何誤差通常包括機床、刀具、夾具自身的幾何誤差以及在使用過程中的磨損和調整誤差，其中機床、夾具、刀具的自身幾何誤差是加工之前就已經存在的，在加工過程中反饋到零件上。工件的加工通常是通過機床進行的，機床自身制造精度就決定了工件的加工精度。在實際生產中，對工件精度影響較大的有主軸回轉造成的誤差、導軌造成的誤差以及機床傳動鏈造成的誤差等，其中主軸回轉誤差包括主軸的彎曲撓度、同軸度、軸承誤差等；導軌誤差包括導軌制造誤差、導軌磨損、導軌安裝誤差；傳動鏈誤差是由傳動鏈各個環節的制造和裝配誤差造成的。同樣，刀具和夾具的誤差也是由制造誤差和安裝誤差造成的。

1.2工藝系統引起的誤差對機械加工精度的影響

工藝系統引起的誤差按照原理不同可以分受力變形和受熱變形兩種，前者是指工藝系統加工過程中受到重力、慣性力、切削力等因素的影響產生了變形，破壞了工件與切削刃之間的位置關系，從而造成了加工誤差，這種誤差通常通過提高接觸剛度、工件剛度、機床剛度以及合理利用夾具來減少；后者是指工藝系統受到了外界熱源的影響而產生了變形，影響了工件的加工精度，工藝系統發生熱變形的原因有以下三種：（1）機床長時間運行成為熱源，而機床結構復雜、散熱不均勻使機床各個部位的溫度不同，產生的變形也不同，最終導致了誤差；（2）工件在加工過程中由于摩擦或其它外因作用變熱，產生了加工誤差；（3）刀具的熱容量和體積都較小，使熱量集中在切削部位，較高的溫度對工件造成了影響。

1.3工件內應力對機械加工精度的影響

工件內應力是指工件的外載荷去除以后，工件內部仍殘存的應力，主要由于金屬內部組織的體積變化不均勻造成。具有內應力的工件是不穩定的，其內部組織會不斷發生變化，直到內應力消失為止，在內應力變化過程中，工件的原有加工精度也會消失。工件的內應力主要是在熱加工和冷加工中產生，如毛坯的鑄造殘余應力、冷校直中的內應力、切削中產生的內應力等。工件在經過加工過程中因為外界因素產生冷熱不均勻，從而產生內應力，加工后不及時處理，內應力逐漸消失，就會使工件出現變形。在實際生產中通常通過合理設計零件結構、時效處理、合理安排工藝等手段消除內應力。

2提高機械加工精度的措施探討

根據上文的分析，結合實踐經驗可以得知，提高機械加工的精度的工藝措施有四種，分別是直接減少誤差法、誤差補償法、誤差分組法、誤差轉移法。

2.1直接減少誤差法

在查明工件產生誤差的原因后，通過某種工藝措施對其減小或消除。如：采用“大主偏角反向切削法”進行細長軸的車削，可以較好的消除軸向切削力引起的彎曲變形，如果車床的頂尖采用彈簧頂尖，還可以有效的消除熱變形造成的誤差。綜合而言，就是對某具體工件可能產生誤差的各方面因素進行具體分析，針對此工件的加工精度要求，制定相應的工藝加工方案，從而達到控制工件誤差，提高機械加工精度的目的。

2.2補償誤差法

所謂補償誤差就是通過人為的制造一種新的誤差，來抵消工藝系統中的固有誤差，從而達到控制誤差的目的。此方法主要適用于原有誤差無法通過工藝改良進行控制的情況，通過制造誤差達到正負相抵消的目的。此方法的應用是建立在對機械加工誤差全面了解，并完全掌握其成因的基礎上進行的，否則盲目制造誤差會進一步增加誤差，達不到誤差抵消的目的。

2.3誤差分組法

在工件加工過程中，上道工序中的工件誤差，會給本工序造成一定的影響，如：誤差復映造成本工序的加工誤差擴大、定位誤差造成本工序的位置誤差擴大。為了解決這個問題，在大批量加工工件時，可以采用誤差分組法，即將上道工序加工后的零件按照誤差大小分成N組，那么每組的誤差范圍就會縮小到原來的1/N，然后再各組的誤差進行分別調整，從而達到減小誤差，提高加工精度的目的。

2.4誤差轉移法

誤差轉移法是指通過某種措施將工藝系統中的幾何誤差、受力變形以及熱變形等轉移到誤差非敏感的方向，使加工過程的誤差對機械精度不會造成影響，從而達到提高機械加工精度的目的。機械加工誤差通常是指其敏感方向的誤差，如加工表面，只要將誤差轉移到非敏感方向，如加工表面的切線方向，機械加工的精度就會得到很大的提高。

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1.2刀具的幾何誤差刀具是進行零部件加工的最直接工具，刀具的誤差也會直接影響到零件的整體精度，而制造一種零件的時候會選用固定的刀具尺寸，形狀，組合，這些選擇是基于制造合格的零件的要求的，然而刀具的選用過程中難免會出現一些不合格或者質量未達標的產品，每一個刀具的精度都會直接影響到整體的制造效果，幾何誤差會隨著時間的推移逐漸的變大。還有就是夾具的幾何上的誤差，所謂的夾具就是讓工件保持制造零件所需要的合理正確的位置，夾具的誤差也會直接影響到工件的品質和精度。

1.3定位誤差首先是基準不重合的誤差。在設計之初就用某些特定的符號在零件的圖上面確定所有位置的尺寸，稱作設計基準。通過工序圖來確認經過加工后的零件的表面的尺寸位置所遵循的標準為工序基準，通過機床對零件進行加工的時候要注意到通過以上幾種方法進行基準定位，因為基準定位準確能夠保證零部件的精度，但是基準出現誤差的話，部件的精度也會受到影響。其次就是定位不準造成的一定程度上的誤差，因為在實際的操控過程中夾具上的定位原件完全準確的可能性不太大，它們不可能按照基本尺寸制造，這里我們就會說道一個概念那就是公差范圍內的變動，這種變動是一個范圍值，在這個范圍內的變動都是允許的，一旦超過這個變動就會產生我們常說的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首先是工件的剛度，剛度直接影響到部件的加工過程，因為剛度能夠達到標準才能制造出合格的產品，但是如果剛度不合格的話就會造成加工過程中工件因為剛度過低而降低了精度或者被損壞。其次是刀具的剛度，進行加工的時候刀具需要對工件進行雕琢，刀具的剛度要高于工件的剛度且安裝位置正確。第三是機床部件的剛度，一套完整的機床的組成結構是十分復雜的，零件眾多，一般機床部件的剛度都是通過實驗方法實現的。

1.5機床加工工藝系統受熱變形引起的誤差熱量是影響機床加工工藝的另外一個因素，由于機床是處于運轉狀態，很容易產生熱量，通過觀察我們可以發現，因為熱量造成的加工誤差可能會占到總數誤差的一般，整個機床，刀具和工件受到外界的很多熱源的影響會升溫，機床本身也會有一定的溫度。

1.6調整誤差在機床的使用過程中一定要定期的進行維護以保證機床設備的正常運轉。

2.提高機械加工質量和精度的方法

2.1對癥下藥，那些機床加工部件容易出現誤差要認真對待，選用質量過硬的部件，比如夾具，刀具和一些其他的基本的工具的精度和剛度，控制好溫度以免造成誤差，在日常的維護工作當中要及時的發現誤差，找到根本原因進行改正，精密的加工更是需要提升整個機床的精度以達到相應的要求。

2.2誤差補償發現誤差之后通過人為制造出相應的誤差進行補償使得部件達到相應的標準。

2.3分化誤差，出現一定程度上的誤差之后需要把原始的誤差進行分化，找出誤差的反應出的基本情況及基本規律特征，也就是說把風險的統一調整劃分，將誤差類別想死的工件集中到一起，使得誤差的影響分散到幾個不同的部分，分化誤差造成的影響。

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從二十世紀20年代開始，隨著汽車、滾動軸承、小型電動機和縫紉機等工業發展，機械加工制造中開始出現自動線，最早出現的是組合機床自動線。機械加工制造業中有鑄造、鍛造、沖壓、熱處理、焊接、切削加工和機械裝配等自動線，也有包括不同性質的工序，如毛坯制造、加工、裝配、檢驗和包裝等的綜合自動線。

采用自動線進行生產的產品應有足夠大的產量；產品設計和工藝應先進、穩定、可靠，并在較長時間內保持基本不變。在大批、大量生產中采用自動線能提高勞動生產率，穩定和提高產品質量，改善勞動條件，縮減生產占地面積，降低生產成本，縮短生產周期，保證生產均衡性，有顯著的經濟效益。

一、機械加工生產線的發展狀況

在汽車、拖拉機、內燃機和壓縮機等許多工業生產領域，組合機床生產線仍是大批量機械產品實現高效、高質量和經濟性生產加工的關鍵裝備，也是不可替代的主要加工設備。現針對組合機床生產線來說明一下國內機械加工生產線的發展情況。

現代組合機床生產線作為機電一體化產品，它是控制、驅動、測量、監控、刀具和機械組件等技術的綜合反映。我國傳統的組合機床自動線主要采用機、電、氣、液壓控制，近年來隨著數控技術、電子技術、計算機技術等的發展，組合機床的機械結構和控制系統也發生了翻天覆地的變化。

1.節拍時間進一步縮短。早期的生產線要實現短的節拍，往往要采用并列的雙工位或設置雙線的辦法。現在主要是通過縮短基本時間和輔助時間來實現的。縮短基本時間的主要途徑是采用新的刀具材料和新穎刀具，以通過提高切削速度和進給速度來縮短基本時間。縮短輔助時間主要是縮短包括工件輸送、加工模塊快速引進以及加工模塊由快進轉換為工進后至刀具切入工件所花的時間。目前，隨行夾具高速輸送裝置常用的有電液比例閥控制的或擺線驅動的輸送裝置。

2.柔性化進展迅速。數控組合機床的出現，不僅完全改變了過去那種由繼電器電路組成的組合機床的控制系統，而且也使組合機床機械結構乃至通用部件標準發生了或正在發生著巨大的變化。傳統意義上的組合機床剛性自動線和生產線，也具有了一定的柔性。由數控加工模塊組成的柔性組合機床和柔性自動線，可通過應用和改變數控程序來實現自動換刀、自動更換多軸箱和改變加工行程、工作循環、切削參數以及加工位置等，以適應變型品種的加工。

單坐標加工模塊由數控滑臺和主軸部件（或多軸箱，包括可換多軸箱）組成。雙坐標加工模塊由數控十字滑臺和主軸部件組成，例如數控雙坐標銑削模塊。

多軸加工模塊是又一種重要模塊，主要用于加工箱體和盤類工件的柔性組合機床和柔性自動線。這類模塊有多種不同的結構形式，但基本上可分為自動換箱式多軸加工模塊、轉塔式多軸加工模塊和回轉工作臺式多軸加工模塊。自動換箱式模塊由于可在專門設置的多軸箱庫中儲存較多的多軸箱，故可用來加工較多不同品種的工件。而轉塔式和回轉工作臺式多軸加工模塊，由于在轉塔頭和回轉工作臺上允許裝的多軸箱數量有限，所以這種加工模塊只能實現有限品種的加工。

除上述各種CNC加工模塊外，機器人和伺服驅動的夾具也是柔性組合機床和柔性自動線的重要部件。特別在柔性自動線上，目前已較普遍地采用龍門式空架機器人進行工件的自動上下料，用于工件的轉位或翻轉。為搬運不同的工件，可在自動線旁設置手爪庫，以實現手爪的自動更換。夾具配備伺服驅動裝置，以適應工件族內不同工件的自動夾緊。

3.加工精度日益提高。為了滿足用戶對工件加工精度的高要求，除了進一步提高主軸部件、鏜桿、夾具（包括鏜模）的精度，采用新的專用刀具，優化切削工藝過程，采用刀具尺寸測量控制系統和控制機床及工件的熱變形等一系列措施外，目前，空心工具錐柄（HSK）和過程統計質量控制（SPC）的應用已成為自動線提高和監控加工精度的新的重要技術手段。空心工具錐柄是一種采用徑向（錐面）和軸向（端面）雙向定位的新穎工具，其優點是具有較高的抗彎剛度、扭轉剛度和很高的重復精度。SPC是基于工序能力的用于監控工件加工質量的一種方法。目前，在自動線上這種質量保證系統愈來愈多地被用來對整個生產過程中的加工質量進行連續監控。

4.可靠性和利用率不斷改善和提高。為提高加工過程的可靠性、利用率和工件的加工質量，采用過程監控，對其各組成設備的功能、加工過程和工件加工質量進行監控，以便快速識別故障、快速進行故障診斷和早期預報加工偏差，使操作人員和維修人員能及時地進行干預，以縮短設備調試周期、減少設備停機時間和避免加工質量偏差。

故障診斷技術中的基于知識的故障診斷技術，可對自動線運行中產生的所有故障進行診斷（而不是局限于診斷最常出現的故障），確定故障部位及其原因，這為迅速排除故障贏得了時間，從而顯著地縮短自動線的調試時間和停機時間。

當前，自動線的控制技術已由集中控制方式轉向分散控制方式。根據對這種新的控制模式的研究表明，采用分散控制系統要比采用集中控制系統可節省費用。這主要是由于分散控制系統可減少電纜敷設費用（采用總線系統）、減少電氣保養維修費（由于提高了透明度）、省去控制柜臺架（分散控制系統的控制柜直接設置在自動線的加工工位上）和無需設置集中冷卻裝置等。此外，這種分散控制系統由于總體配置簡單，有利于加快自動線的投入運行，并由于一目了然的結構配置，在產生故障時很容易確定故障的部位。最后，分散控制系統的模塊化和標準化也有利于降低成本和提高透明度。

二、機械加工生產線的發展趨勢

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2特種加工技術的分類以及特點

特種加工技術大多數都是屬于一種高科技技術，應用的科技也都是最前沿的，種類劃分也十分復雜，每一種技術也都有自身獨特的特點。下面，我們將具體介紹一下特種加工技術的分類，以及每種類別技術自身擁有的獨特之處。

2.1特種加工技術的分類

由于我國高科技領域技術研究起步較晚，因此特種加工技術的應用時間也比較短，有很多特種加工技術還處在研制階段，因此種類會比較少。目前我國機械工業中應用的特種加工技術，根據其工作原理主要可以分為以下四類：電氣特種加工、機械特種加工、化學特種加工、熱特種加工。其中電氣特種加工技術，通常被稱為電化學加工，它主要是利用金屬在直流電場和電解液中產生陽極溶解的電化學原理對工件進行成型加工的一種方法。主要適用于：磨削、成型、去毛刺、車削、拋光、復雜型腔、型面及型孔等加工范疇。機械特種加工，從名字上來看，就可以看出是采用機械進行制造，這種制造技術可以很大程度的縮短工作時間，減輕工作人員的工作難度。主要使用的范圍是：切割、穿孔、研磨、去毛刺、蝕刻、磨削、拉削、鏜削和套料等加工范疇。第三種類別的特種加工是化學特種加工，這種加工技術主要是運用一些化學試劑，然后把這些能夠相互反映的化學試劑放在一起，從而產生制造產品需要的某種物質或借此反映來制作產品。例如，可以使用化學試劑進行除污、去銹、改變建材形狀等。最后的特種工藝種類是熱特種加工，這種工藝是利用溫度，準確來說是超高溫來對建材的形狀進行修改，例如我們熟知的電焊就是這個原理。它主要適用于打孔、成型、磨削、車削、切割、開割、劃線等加工范疇。

2.2特種加工技術的特點

特種加工技術對于現代工業的重要性不言而喻，那么是什么讓特種加工技術變得這么重要呢？下面我們來對特種加工技術的特點進行分析。總體上來說，特種加工技術主要有四個方面的特點：施工時不一定非要接觸、能夠對零件進行精密加工、加工時能量易于控制、不需要考慮加工對象的機械能。具體來說就是，特種加工技術，加工范圍不受材料物理、機械性能的限制，能加工任何硬的、軟的、脆的、耐熱或高熔點金屬以及非金屬材料。同時，易于加工復雜型面、微細表面以及柔性零件。還易獲得良好的表面質量，熱應力、殘余應力、冷作硬化、熱影響區等均比較小，各種加工方法易復合形成新工藝方法，便于推廣應用。這是因為以上這些獨有的特點才使得特種加工技術的發展如此迅速。

3特種加工對機械加工工藝的突破表現分析

特種加工技術在現實生活中的應用十分廣泛，尤其是在機械加工方面的應用十分廣泛。融合了特種加工工藝的機械加工技術繼承了傳統的施工工藝，同時還融合了最先進的施工技術，極大程度地提高了企業的生產能力，提高了企業的效益。下面我們來具體分析一下特種加工對機械加工工藝的突破表現。特種加工技術的一大優勢就是可以運用一些特有物質，然后接觸即可對材料進行加工，從而實現非接觸加工技術。這種加工技術在施工時，工件不承受大的作用力，工具硬度可低于工件硬度，故可使剛性極低元件及彈性元件得以加工。特種加工技術不需要考慮施工工件的機械能，使得它避開了在傳統加工中受到設備及工具等加工條件的限制，簡化了復雜的加工過程，能夠以簡捷的工作形式完成各種復雜型腔、曲面、異型孔、微小孔和窄縫的加工，使特殊結構工件的結構工藝性得到根本的好轉。最重要的優勢是，特種加工技術可以實現技術的疊用，既可以在同一個施工原件上使用多種特種加工技術，從而簡化工作步驟，提升了工作效率，同時，特種加工技術還具有高性價比，從而使得公司的生產成本大大降低，為企業帶來更多的利益。

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2現今我國的機械加工技術

現狀相較于西方發達國家，雖然我國的機械加工技術發展較晚，但是經過數十幾年的發展與研究儼然已經取得了十分驕人的成績。尤其是機械加工技術類型繁多，能夠滿足一些機械產品的加工需求，提高機械產品的加工精確度與質量。目前，我國現代機械加工技術類型主要包括：高速加工技術；超精密加工技術；數控加工技術；水噴射加工技術；超高能束加工技術；超自動化加工技術；快速成型技術；成型工藝技術；干式切削技術等。而從我國機械加工技術的整體發展趨勢來看，我們可以清楚的看到，目前我國的機械加工技術正走在高速、超高速，精密、超精密的發展方向。高速、超高速加工是一項系統工程，其是在高速主軸、高速加工機床結構、高速加工刀具、系統的不斷改進上發展而來的。同時，高速、超高速加工技術不僅可以用于加工普通的鋼、鐵、有色金屬材料，還可以加工高強度的合金鋼、纖維強化復合材料，擴大加工范圍的同時，也極大的提高了我國機械加工的生產效率，加工質量。目前，高速、超高速加工技術正在我國航天、航空、汽車、機床等制造行業中被廣泛應用。而精密、超精密加工技術則在我國尖端武器制造中占據著十分重要的地位，始終是我國機械加工技術發展的最主要方向。具體來講，精密、超精密加工技術，其在我國是一項內容十分廣泛的新技術，工藝實質在于提高機械加工的精確度，使表面質量達到極高的標準，并且在提高機電產品的使用性能、可靠性等方面都有著十分重要的作用。因此，精密、超精密加工技術也可謂是國際競爭中的核心技術之一。

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2加工工藝的誤差以及原因

（1）定位誤差及原因。在機械加工工藝中，加工中的定位誤差是比較常見的，其主要表現在兩個方面。第一，由于基準的重合不準確而導致的誤差；第二，由于定位副加工的準確度不高從而導致的定位誤差。由此看出，在加工機械零件時定位的準確性是非常重要的。機械加工必須要有準確的定位基準，且要使用正規的幾何要素。如果采用不正確的幾何要素來作為定位基準，則會出現相應的定位誤差，并且所選擇的定位基準必須要與設計基準相吻合，否則會出現基準不重合的現象，這就是導致基準不重合的主要原因。定位副主要是由兩方面組成，即夾具定位原件和工件定位面，引起定位副加工不準確的主要原因就是由于定位副制造或定位副間的配合不協調，使得其間隙發生變化而導致零件發生變化，從而使定位副加工的準確度受到影響。這種誤差一般在調整法加工中出現，若換成試切法加工會將此誤差的出現概率降低。

（2）制造誤差及原因。在機械加工工藝誤差中，由于機床生產的制造誤差主要包括三方面，即導軌誤差、傳動鏈誤差以及主軸回轉誤差。所謂導軌是指機床各部分零件位置的基準，機床之所以能運轉，是因為有導軌的支撐。出現導軌誤差的主要原因是由于在使用過程中出現局部磨損、安裝的質量不過關等，從而造成了機床生產制造誤差。出現傳動鏈誤差的主要原因是傳動鏈在使用的過程中會出現不同程度的磨損，而磨損后的傳動鏈在運轉時就會產生一定的差距，這樣就會導致傳動鏈出現誤差。主軸回轉誤差的產生原因是由于主軸的實際回轉線與平均回轉線不是一成不變的，兩者之間會產生一系列的變動，其變動的量就是所謂的主軸回轉誤差，該誤差的大小直接影響了加工產品的精細度。同時，產生主軸回轉誤差的原因還包括了同軸度誤差以及軸承運轉的磨損程度等因素。

（3）加工工具的誤差及原因。對于機械加工的工具來說其主要有夾具和刀具，而夾具和刀具的使用誤差對加工工藝來說也是比較嚴重的問題。使用夾具的主要作用是確定加工零件的具置，如果在夾具的使用過程中出現了誤差，則會直接導致加工零件的定位出現偏差。出現刀具使用誤差的主要原因是由于刀具在使用過程中會受到各種因素的影響從而出現不同程度的磨損，而將磨損后的刀具用于加工工藝中則會對產品的尺寸以及形狀造成一定程度的影響。因此，加工工藝中刀具的誤差是一個不容忽視的問題。

（4）工藝系統的誤差及原因。在機械加工工藝中，出現工藝系統誤差的主要原因是由于在加工過程中有一些硬度不高的零件會容易變形。而變形后的零件就會促使工藝系統誤差的出現，并且在加工過程中，切削力的變化、材質不均勻等也會導致誤差的出現從而對整個工藝系統造成影響。

3如何降低加工工藝技術的誤差

（1）避免直接誤差。在機械加工的過程中并不是所有誤差都不能避免，一些誤差是可以被避免的。工程技術人員首先要高度重視在加工過程中所出現的誤差，并及時的處理這些誤差，從而避免這些誤差再次出現。例如，在磨削薄片零件的端面時，技術人員可以根據以往的經驗先將原件粘在平板上，然后準備一個磁力吸盤，并將兩個工件放于吸盤上，將零件端面磨平再取出。隨后在打磨另一個端面時就以此為基準進行，這樣打磨出來的薄片不容易變形。

（2）及時處理誤差。雖然在加工過程中有些誤差能夠避免，但是仍有一些誤差是必然的，若出現了不可避免的誤差，則工程技術人員應立即處理，從而降低因誤差帶來的損失。避免誤差的主要做法就是人為制造出新的誤差，并利用這種誤差來抵消原有的不可避免的誤差，這樣才能及時的避免誤差惡化。

（3）利用誤差分組法。在機械加工工藝中常用降低誤差的方法主要就是誤差分組法，其可以很大程度的降低誤差并且提高工藝的精確度。誤差分組法顧名思義就是進行分組，而分組依據是按原件的尺寸和誤差的大小進行。這樣分組之后會使得每組的準確度大幅度提高，然后在進行一定的調整，就可以很大程度的降低所有組的整體誤差，從而使工藝的誤差能夠大幅度的減少。

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1.2導軌誤差機床中導軌的主要作用是承載工件和引導工件運動，它既是工件的運動基準，又是確定機床上主要部件之間相對位置的基準，其導向精度會直接影響加工工件的精度。導軌誤差一般分為2種情況：①導軌在水平面內和垂直面內的直線度誤差；②前、后導軌在垂直面內的平行度誤差。導軌誤差在機床鏜孔和銑削平面時尤為明顯，主要表現為鏜孔的中心線與基準面不平行或所銑平面與基準面不平行，這對加工工件的使用性能造成了極大的影響。因此，提高機床導軌的導向精度是十分必要的。

1.3傳動系統的誤差機床內部的傳動系統是整個機床的運動核心。機床在加工工件時，工件從形狀規則的毛坯變成形狀各異的產品的過程正是通過該系統內部一系列的傳動元件，比如齒輪、蝸桿與絲桿等的緊密配合實現的。在機床加工車螺紋、滾齒等對工件與刀具之間的傳動比有嚴格要求的工件時，如果傳動系統的精度較低，則工件的表面精度就難以達到要求。具體表現為齒間距不均勻、齒高不均勻或齒頂不在同一直線上，這會嚴重影響工件的使用性能。如果發現傳動系統的精度較低，則一定要及時修理、調整。

2刀具、夾具和量具誤差

2.1刀具誤差刀具是加工時機床上與工件直接接觸的部件，直接影響著加工工件的精度。一般而言，在加工不同材質的工件時，選擇對應的刀具即可滿足加工的要求，但刀具在裝夾時可能會出現一定誤差，比如刀具的刀刃頂尖與主軸回轉中心線不重合（主要在車端面時產生影響，端面中心可能會存在一段盲區）。此外，刀具具有一定的使用壽命，長時間使用后會出現磨損。因此，當發現加工后工件表面不光滑時，應及時更換刀具。

2.2夾具誤差夾具是機床的重要組成部分之一，工件在機床中的定位和夾緊是靠夾具實現的。夾具的主要作用是夾緊工件并確定其在機床中的位置，進而可減少機床的加工誤差。夾具誤差主要表現為定位誤差，指在進行某一道工序時，加工的工序基準與工件的定位基準不重合，比如鉆孔中心相比于設計中心存在偏移現象。2.3量具誤差量具是用來確定工件尺寸的工具，但有時采用量具測得的工件尺寸與實際尺寸不符，這是因為量具在長期使用后會出現磨損的現象。因此，在使用前，應查看所使用量具的零點是否可讀零。

3加工工藝造成的誤差

加工工藝造成的誤差主要體現在加工過程中，主要指在整個工藝系統中，各個部位因機床運轉產生的熱量而出現了熱變形。熱變形在機床加工中是一種較為常見的現象，熱變形對精度要求較低的加工工件的影響并不大，但在精密加工中，熱變形會引起較大的誤差，進而對工件產生巨大的影響。熱變形主要包括機床熱變形、刀具熱變形和工件熱變形。在機床加工中，刀具受熱后會伸長，導致加工所得尺寸變小；工件熱變形是指工件熱膨脹導致加工時尺寸相比于變形前較大，進而導致加工所得尺寸變小。熱變形的情況一般是因工藝方案不合理、主軸轉速不合理或沒有選擇合適的冷卻方案而引起的。

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2.改進設計的問題盡管機械加工機床工具箱的設計十分重要，仍然存在著如下問題：一是工具箱的層次劃分并不合理；二是工具箱的內部構造不符合生產的需要；三是工具箱的質量太大，難以滿足柔性生產中的快速移動的要求。這些問題不僅導致生產效率降低，而且也有可能造成工人在使用當中發生安全事故，對人身安全帶來一定的威脅，并且也不利于較為貴重的量具與刀具的保管。因此妥善的進行工具箱的再設計，并且與生產的實際情況緊密結合，有助于防范這些問題的出現。

二、機械加工機床工具箱的改進設計建議

1.改進設計方案進行機械加工機床工具箱改進設計的首要任務是明確這一改進設計的具體方案，其作為總體的指導思想，直接影響著工具箱的具體設計工作。基本看來，在當前強調柔性生產及考慮當前工具箱所存在問題的基礎上，改進設計方案有必要關注如下一些方面：一是工具箱設計存在臺面設計問題，這使得放置在臺面上的各種工具很有可能被無意的碰落，因而改進設計必須關注工具箱的層次問題；二是層次改進設計的首要任務是確立臺面的位置與高度，在這一基礎上，進行分層次的劃分，確保工具箱的不同層次的劃分較為合理，所使用的各種工具在工具箱中得到合理的擺放；三是由于當前工具箱較重，不利于快速移動，因而要關注工具箱的四個腳的位置，有必要配備輪子等裝置，以便于移動。

2.材料的選擇與零件的配合就材料的選擇而言，機械加工機床工具箱在生產中有著很重要的作用。一般在實際中工具箱的外門要使用45#鋼，而工具箱的內部框架、箱蓋以及層底等要采用Q235，就零件間的配合連接而言，箱底層和萬向腳輪可以進行固定支撐之間的配合調整。這3個零件需要通過焊接的方式連接在一起，框架與箱底層、層板和框架之間、框架與層擋板之間也是采用焊接方式。在頂層板、內門、外門以及箱底層之間都需要留出一定的間隙，用作門的旋轉和打開。

3.改進設計的內容一是抽屜及箱體均使用1.2mm冷軋鋼板，經磷酸鹽處理后，外加靜電粉體烤漆，以達到防銹效果。箱體四周每隔25mm應鑲有滑軌固定溝槽，以方便抽屜彈性調整變換的使用。為確保箱體結構堅固，底部應附有調整腳，可保護箱體，并改善因地面不平整而造成的晃動現象。二是旋開式連桿鎖裝置，一經上鎖，抽屜即全部鎖住。抽屜鋁合金把手內部設有安全扣裝置，未經人為操作，抽屜不會滑出掉落。可選用鎖王系統，一支鎖王鑰匙可開啟500組不同鎖號的工具箱，管理方便。抽屜四周每隔19mm鑲有一槽孔，并可配合槽隔板、橫隔板作彈性間隔。抽屜使用3mm特殊滑軌設計，并配合軸承滑動、單軌抽屜開度90%，每屜荷重100kg，復軌抽屜100%全開，每屜荷重200kg。三是全寬式鋁合金把手設計，并附有標示紙及PVC透明膠片。滑軌設有固定扣定位，以防搬運時掉落。抽屜把手外緣與箱體平整，不露出箱體外部，防撞、安全、美觀。抽屜、把手與面板可分離的組合式設計，可微調抽屜面板間距，并可節省零件更換費用。四是背掛板精準方孔設計，可搭配各類掛鉤，拆裝調整容易，方便工具定位。使用寬幅轉輪，移動更穩固、輕巧靈活，兩只定向，兩只萬向附剎轉輪，四輪平均荷重400kg。分類盒可單獨或排列使用，方便收納，適合小型零件、螺絲的分類儲存。應用精控安全鎖，確保堅固耐用，故障率低槽孔可配合隔板，可隨意調整屜內空間。使用條紋膠墊可防止工具滑落，并保護漆面不受損。應用組合式分類盒，可單獨或排列使用，方便收納，適合小零件、螺絲的分類儲存。隔板可與槽片組合應用，擁有更適當的空間配置。

4.改進設計的保障一是建議成立改進設計工作小組。工具箱的改進設計與信息技術的變化息息相關，工具箱改進策略的制定不宜限定于某項信息技術的規格與現狀，而是應采用通透性設計，并建立不斷檢查修正的機制，以確保改進設計計劃的可行性與時效性。因此，建議改進設計部門成立專門工作小組，研究制定各項改進作業標準。二是加強設計人員信息教育培訓。工具箱改進設計過程涉及到車間管理人員、工具箱使用人員及信息化作業人員，為有效規劃及管理，在工具箱改進設計工作的召集人應由主管負責人擔任，而從事工具箱改進設計的人員不僅需要具備相當程度的工具使用與信息化素養，也必須不斷吸取新知識，以掌握信息技術的發展。目前工具箱使用與改進人員通常缺乏信息及電腦背景，建議工具箱改進設計人員應配合時展趨勢，加強信息教育，以應對電子化作業的發展趨勢，充分學習與應用信息化技術來進行工具箱的重新設計。

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1.1深孔加工難度較大

在深孔加工過程中,大多數情況下,都是處于一種半封閉或者全封閉的工況條件下,深孔加工難度主要體現在以下幾個方面:①加工操作人員不能直接確定走刀的實際情況與刀具切削的過程和效果;②由于深孔深度與直徑比例相關較大,導致深孔加工過程中的金屬屑很難排出去,容易造成深孔堵塞,進而影響深孔正常加工與深孔加工質量;③由于加工工具長度有限、自身性能較低,加上深孔加工過程中容易出現孔偏、角偏、抖動等現象,導致深孔的質量難以保障;④由于深孔加工環境長期處于半封閉或者全封閉的狀態下,導致加工環境溫度較高,影響加工工具性能[2]。

1.2深孔加工的排屑方法

在深孔加工過程中,主要有兩種排屑方法,一種是內排屑方法,冷卻液從加工工具的鉆桿、孔等外壁進入,當工具經過加工切削區域時,將切屑帶出,切屑從工具的鉆桿、孔等排出;另一種是外排屑方法,卻冷卻液從加工切削區域進入加工工具的鉆桿、孔等部位,然后從加工工具的鉆桿、孔等外壁排出。

1.3深孔加工工具的運動方式

在機械加工過程中,通常會給出多種加工工具的動行方式,例如工件固定的情況下刀具旋轉進給方式、工件轉動情況下刀具旋轉進給方式等,然而由于受到深孔加工環境限制,通常很少采用工件固定的情況下,刀具旋轉進給方式[3]。

2機械加工過程中的深孔加工的技術研究

2.1深孔加工的工藝路線設計與選擇

在機械加工過程中,工藝路線是加工的主要思路,起著指導性作用,深孔加工也是如此。深孔加工的工藝路線設計與選擇主要從以下幾個方面入手:①全面考慮深孔加工的方式與加工工具的適用性,針對加工工具的性能,結合加工材料的性質,選擇合適的加工工藝方法;②在深孔加工過程中,需要對加工過程進行分段進行,一般情況下可以分為四個環節,即初始情況下的精加工與半精加工、后期的精加工與光整加工,在進行深孔工藝設計時,根據實際加工情況,選擇最佳設計技術方法,進而有效提高深孔加工質量與效率;③在深孔加工工藝路線設計時,應結合深孔加工方式、加工工具設備以及深孔結構特征等因素進行全面分析,然后確定深孔加工的工藝路線。④對深孔加工余量的有效控制,深孔加工余量與其他加工余量有著很大的差異,在深孔加工過程中,由于加工刀具與加工刀具的角度余量各不相同,當加工刀具的角度偏大時,余量較大,所以,對深孔加工余量的有效控制,可以有效提高深孔加工的質量[4]。

2.2深孔加工刀具的選擇

在機械加工過程中,由于不同的機械要求,對深孔表面加工的要求也不相同,因此,根據加工要求選擇合適的加工刀具是十分必要的。在深孔加工中可能應用的加工刀具有以下幾種:①麻花鉆,在機構加工過程中廣泛應用,主要應用在深孔加工初期的粗加工階段;②內排屑鉆頭,鉆頭與鉆桿之間用螺絲釘連接,在加工過程中,高壓切削液從鉆頭、鉆桿的外壁流入,進行切削時,所產生的切屑從鉆桿的中心排出;③外排屑深孔鉆,其工作原理是高壓油進入到外排屑深孔鉆桿孔,然后流入到切削區域,帶動碎屑排出。其缺點是偏離角度較大,容易影響深孔加工質量;④扁鉆,與其他加工工具相比,扁鉆結構比較簡單,容易操作,適用于硬度較高的鑄件加工,在現代自動化機械加工中廣泛應用。

2.3深孔加工的排屑處理

由于深孔加工處于半封閉或者全封閉的工況下,空間較為封閉,導致切屑很難排出到深孔外部,而切屑的長期積累,會嚴重影響到深孔加工的質量與過程,因此,深孔加工的排屑處理是深孔加工的重要問題與工藝指標。在深孔加工過程中,由于深孔深度較大,排屑途徑較長,再加上深孔加工處于半封閉或者全封閉狀態下,導致加工產生切削熱量難以散發出去。所在以深孔加工時應充分考慮切屑的冷卻與排屑問題。例如內排屑深孔鉆工藝,具有冷卻與排屑的功能,能夠完成直徑范圍6到80毫米之間的深孔加工。在內排屑深孔鉆加工過程中,鉆桿起到切屑排出的作用,避免切屑與深孔壁產生摩擦,大大提高了深孔質量與精度。除此之外,內排屑深孔鉆工藝還具有易實現、等優勢,可以有效確保鉆桿的穩定性。