机械加工论文大全11篇

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2机械加工的误差分析

2.1机床自身运转的制造误差

作为一种机械，机床本身也存在着误差，并且随着使用时间的加长，误差会越来越大。机床所产生的误差主要有主轴回转误差、导轨的位置误差、传动链的传递误差。主轴的实际回转轴线与其理论回转轴线之间的变动所产生的误差，即所谓的主轴的回转误差，在加工回转件时，回转误差的存在对零件的同轴度、挠度、圆跳动等造成了严重的影响，减低了零件的精度。对于机床来说，导轨的位置是决定其加工零件的精度的关键要素，导轨的位置误差的存在对于零件的加工非常不利，分析其位置误差的产生原因，主要是由于导轨安装不当而产生的安装误差，还有就是导轨自身的制造精度问题，以及导轨在长时间的使用下逐渐产生的变形误差。传动链为机床运转传递所需要的动力和能量，一旦出现误差将会对机器的相对运转造成不利影响，进而影响零件的精度。

2.2机床用具的误差

机床的用具分为两种，即刀具和夹具，相比较而言，夹具产生的误差要远远大于刀具产生的误差。在使用过程中，刀具会产生不同程度的磨损，进而引起零件的加工误差，不同的机床所使用的刀具也是不同的，因此所引发的零件的误差程度也不尽相同，一般来说，刀具所导致的误差并不明显。而机床夹具在机械加工中是必不可少的辅助设备，其作用就是用来对刀具、零件和机床的位置进行控制，所以夹具产生的误差较为显著。

2.3机械加工过程中的定位误差

基准点不重合以及定位副自身误差的存在导致在机械加工过程中产生定位误差。对于机械加工来说，基准点的精准性非常重要，通产要与设计中的基准点重合，否则就会产生很大的误差，严重影响零件的精度。工件的基准面和夹具的定位面组成了定位副，因此，如果夹具的定位面的制造精度不够，或者定位面上有杂物，就会引起定位不准，从而产生制造误差。

3降低误差的措施

为降低零件的误差，可以采取相应的措施。首先，尽量减少加工中的直接误差的产生，分析可能出现的误差，在机械设计之初就对这部分误差进行充分的考虑，并采取合理措施加以降低或消除，还要针对误差选择适当的机床和夹具。其次，有些误差是不能消除也无法避免的，只能进行补偿，这就需要对已知的误差量进行分析，采取添加原料或加工尺寸留下余量等方式进行误差的弥补。最后，对于已经加工完成的存在误差的零件进行分组使用，将加工好的半成品或成品根据其误差的大小和范围进行分组匹配或进一步加工，这种方法不仅相对简单，还具有很强的经济性。

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1.2刀具的几何误差刀具是进行零部件加工的最直接工具，刀具的误差也会直接影响到零件的整体精度，而制造一种零件的时候会选用固定的刀具尺寸，形状，组合，这些选择是基于制造合格的零件的要求的，然而刀具的选用过程中难免会出现一些不合格或者质量未达标的产品，每一个刀具的精度都会直接影响到整体的制造效果，几何误差会随着时间的推移逐渐的变大。还有就是夹具的几何上的误差，所谓的夹具就是让工件保持制造零件所需要的合理正确的位置，夹具的误差也会直接影响到工件的品质和精度。

1.3定位误差首先是基准不重合的误差。在设计之初就用某些特定的符号在零件的图上面确定所有位置的尺寸，称作设计基准。通过工序图来确认经过加工后的零件的表面的尺寸位置所遵循的标准为工序基准，通过机床对零件进行加工的时候要注意到通过以上几种方法进行基准定位，因为基准定位准确能够保证零部件的精度，但是基准出现误差的话，部件的精度也会受到影响。其次就是定位不准造成的一定程度上的误差，因为在实际的操控过程中夹具上的定位原件完全准确的可能性不太大，它们不可能按照基本尺寸制造，这里我们就会说道一个概念那就是公差范围内的变动，这种变动是一个范围值，在这个范围内的变动都是允许的，一旦超过这个变动就会产生我们常说的定位副制造不准确误差。

1.4工艺系统受力变形产生的误差首先是工件的刚度，刚度直接影响到部件的加工过程，因为刚度能够达到标准才能制造出合格的产品，但是如果刚度不合格的话就会造成加工过程中工件因为刚度过低而降低了精度或者被损坏。其次是刀具的刚度，进行加工的时候刀具需要对工件进行雕琢，刀具的刚度要高于工件的刚度且安装位置正确。第三是机床部件的刚度，一套完整的机床的组成结构是十分复杂的，零件众多，一般机床部件的刚度都是通过实验方法实现的。

1.5机床加工工艺系统受热变形引起的误差热量是影响机床加工工艺的另外一个因素，由于机床是处于运转状态，很容易产生热量，通过观察我们可以发现，因为热量造成的加工误差可能会占到总数误差的一般，整个机床，刀具和工件受到外界的很多热源的影响会升温，机床本身也会有一定的温度。

1.6调整误差在机床的使用过程中一定要定期的进行维护以保证机床设备的正常运转。

2.提高机械加工质量和精度的方法

2.1对症下药，那些机床加工部件容易出现误差要认真对待，选用质量过硬的部件，比如夹具，刀具和一些其他的基本的工具的精度和刚度，控制好温度以免造成误差，在日常的维护工作当中要及时的发现误差，找到根本原因进行改正，精密的加工更是需要提升整个机床的精度以达到相应的要求。

2.2误差补偿发现误差之后通过人为制造出相应的误差进行补偿使得部件达到相应的标准。

2.3分化误差，出现一定程度上的误差之后需要把原始的误差进行分化，找出误差的反应出的基本情况及基本规律特征，也就是说把风险的统一调整划分，将误差类别想死的工件集中到一起，使得误差的影响分散到几个不同的部分，分化误差造成的影响。

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工件在机床上的加工精度主要依靠加工刀具来保证，机床上的加工刀具精度高就会使工件在制造过程中得到良好的精度。机床制造误差，对工件的精度显著效果。主要的表现形式为：机床主轴回转误差、设备传动链误差和机床导轨误差。机床在长时间的使用后会出现不同程度的磨损，这样就会使设备的加工精度受到影响然后下降。

1.2刀具误差影响

使用类型不同的工具，会对不同工件加工精度产生影响。在机床加工过程中采用成形刀具进行零件工件的加工，成形刀具自身制造的质量会对被加工的工件精度产生影响；但是如果加工过程中机床采用普通刀具时，其刀具自身制造质量的好坏不会对被加工的零件产生影响，进而精度也不会受到波动。因此刀具的几何误差修正主要对应它所对应的夹具工具，不受到机器固定位置的影响。

1.3定位误差影响

第一基准位置产生错误。零件图中一般都会设计基准尺寸、表面尺寸等，基准位置是指可以制造的设计标准。在机器工作过程中，需要对设计图进行处理，确定表面尺寸的加工过程步骤，进行参照基准位置的定位过程。当定位基准时的选择和需要加工基准的尺寸不匹配时，工件的加工将会产生错误。第二不准确的定位误差。夹具定位不能够按照绝对精度的基本尺寸来执行，它们的实际尺寸，被允许在允许的范围中指定的变化。在加工过程中对尺寸的定位不准确或者加工配合间隙较大都会造成工件位置的变动，进而影响了工件精度。

1.4工艺误差影响

第一是工件本身的材料性质。机床刀具的刚性如果小于加工工件的刚性，就会出现刚性力不足引起的误差，在切削过程中工件的变形效果明显。第二，刀具的刚性。我们在车零件外圆时由于加工表面法线刚度很大，外表面的尺寸变形可以忽略不计。但是镗直径较小的内孔，机床的刀具通常情况下会出现受力变形，在运动过程中就会对孔加工精度造成误差。第三，机器零件的刚性。机床自身存在许多的机械零件，在加工过程中无法准确的确定机械零件的刚度，无法准备测算出零件对工件造成的影响，目前工件加工过程中对机床自身的刚性一般忽略不计。

2采用工艺方法提高加工精度

2.1减少原有的错误

最大限度地减少精密测量工具本身精度的测量误差，减少变形误差应力，控制机床零件的热变形误差，对于磨损的工具，仪器要尽早更换，减少零件制造过程中的误差。为了达到提高零件加工精度的目的，需要对误差产生的原因进行进一步的分析，并采取适当的措施以解决导致误差的错误，降低工具和刀具的形状误差，使用精密零件的几何精度的机械加工精度，刚度和热变形控制处理，最大程度地减少刀具加工过程对零件尺寸的影响。

2.2误差补偿方法

通过对零件的加工图纸进行分析，得到一些可能出现的误差情况，然后采取人为的误差进行尺寸补偿，通过误差补偿方法控制工件加工精度。通过这些人工的补偿方法以改善所希望达到的精确度，减少零件加工的误差，达到提高工件加工精度的目的。

2.3分化误差方法机械

加工中往往会出现大批量的加工过程，为了提高零件的整体加工精度，可采取分批管理，分解加工误差的方法，使之分批状态下零件的误差保持相对值。根据误差反映规律，首先将加工零件按照尺寸的大小分为若干组，这样每组工件的尺寸范围就缩减到一个固定的范围，然后每组都根据各自的误差范围采用一个基准尺寸，分别进行刀具的选择和刀具相对零件位置的确定，使各组工件的尺寸误差范围波动基本一致。

2.4均化误差方法机械

加工中对于加工精度要求高的零件表面，一次性加工无法达到好的效果，工艺中可以采取过程不断加工，逐步均化设计要求的方法。这种方法的过程是通过加工使被加工表面尺寸不断的缩小，误差不断的平均化。均化的原理就是首先通过较大尺寸的加工，然后进行不断的缩减尺寸加工，从中找出加工误差规律，然后再进行相互修正加工，最终完成工件的加工过程。

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从二十世纪20年代开始，随着汽车、滚动轴承、小型电动机和缝纫机等工业发展，机械加工制造中开始出现自动线，最早出现的是组合机床自动线。机械加工制造业中有铸造、锻造、冲压、热处理、焊接、切削加工和机械装配等自动线，也有包括不同性质的工序，如毛坯制造、加工、装配、检验和包装等的综合自动线。

采用自动线进行生产的产品应有足够大的产量；产品设计和工艺应先进、稳定、可靠，并在较长时间内保持基本不变。在大批、大量生产中采用自动线能提高劳动生产率，稳定和提高产品质量，改善劳动条件，缩减生产占地面积，降低生产成本，缩短生产周期，保证生产均衡性，有显著的经济效益。

一、机械加工生产线的发展状况

在汽车、拖拉机、内燃机和压缩机等许多工业生产领域，组合机床生产线仍是大批量机械产品实现高效、高质量和经济性生产加工的关键装备，也是不可替代的主要加工设备。现针对组合机床生产线来说明一下国内机械加工生产线的发展情况。

现代组合机床生产线作为机电一体化产品，它是控制、驱动、测量、监控、刀具和机械组件等技术的综合反映。我国传统的组合机床自动线主要采用机、电、气、液压控制，近年来随着数控技术、电子技术、计算机技术等的发展，组合机床的机械结构和控制系统也发生了翻天覆地的变化。

1.节拍时间进一步缩短。早期的生产线要实现短的节拍，往往要采用并列的双工位或设置双线的办法。现在主要是通过缩短基本时间和辅助时间来实现的。缩短基本时间的主要途径是采用新的刀具材料和新颖刀具，以通过提高切削速度和进给速度来缩短基本时间。缩短辅助时间主要是缩短包括工件输送、加工模块快速引进以及加工模块由快进转换为工进后至刀具切入工件所花的时间。目前，随行夹具高速输送装置常用的有电液比例阀控制的或摆线驱动的输送装置。

2.柔性化进展迅速。数控组合机床的出现，不仅完全改变了过去那种由继电器电路组成的组合机床的控制系统，而且也使组合机床机械结构乃至通用部件标准发生了或正在发生着巨大的变化。传统意义上的组合机床刚性自动线和生产线，也具有了一定的柔性。由数控加工模块组成的柔性组合机床和柔性自动线，可通过应用和改变数控程序来实现自动换刀、自动更换多轴箱和改变加工行程、工作循环、切削参数以及加工位置等，以适应变型品种的加工。

单坐标加工模块由数控滑台和主轴部件（或多轴箱，包括可换多轴箱）组成。双坐标加工模块由数控十字滑台和主轴部件组成，例如数控双坐标铣削模块。

多轴加工模块是又一种重要模块，主要用于加工箱体和盘类工件的柔性组合机床和柔性自动线。这类模块有多种不同的结构形式，但基本上可分为自动换箱式多轴加工模块、转塔式多轴加工模块和回转工作台式多轴加工模块。自动换箱式模块由于可在专门设置的多轴箱库中储存较多的多轴箱，故可用来加工较多不同品种的工件。而转塔式和回转工作台式多轴加工模块，由于在转塔头和回转工作台上允许装的多轴箱数量有限，所以这种加工模块只能实现有限品种的加工。

除上述各种CNC加工模块外，机器人和伺服驱动的夹具也是柔性组合机床和柔性自动线的重要部件。特别在柔性自动线上，目前已较普遍地采用龙门式空架机器人进行工件的自动上下料，用于工件的转位或翻转。为搬运不同的工件，可在自动线旁设置手爪库，以实现手爪的自动更换。夹具配备伺服驱动装置，以适应工件族内不同工件的自动夹紧。转

3.加工精度日益提高。为了满足用户对工件加工精度的高要求，除了进一步提高主轴部件、镗杆、夹具（包括镗模）的精度，采用新的专用刀具，优化切削工艺过程，采用刀具尺寸测量控制系统和控制机床及工件的热变形等一系列措施外，目前，空心工具锥柄（HSK）和过程统计质量控制（SPC）的应用已成为自动线提高和监控加工精度的新的重要技术手段。空心工具锥柄是一种采用径向（锥面）和轴向（端面）双向定位的新颖工具，其优点是具有较高的抗弯刚度、扭转刚度和很高的重复精度。SPC是基于工序能力的用于监控工件加工质量的一种方法。目前，在自动线上这种质量保证系统愈来愈多地被用来对整个生产过程中的加工质量进行连续监控。

4.可靠性和利用率不断改善和提高。为提高加工过程的可靠性、利用率和工件的加工质量，采用过程监控，对其各组成设备的功能、加工过程和工件加工质量进行监控，以便快速识别故障、快速进行故障诊断和早期预报加工偏差，使操作人员和维修人员能及时地进行干预，以缩短设备调试周期、减少设备停机时间和避免加工质量偏差。

故障诊断技术中的基于知识的故障诊断技术，可对自动线运行中产生的所有故障进行诊断（而不是局限于诊断最常出现的故障），确定故障部位及其原因，这为迅速排除故障赢得了时间，从而显著地缩短自动线的调试时间和停机时间。

当前，自动线的控制技术已由集中控制方式转向分散控制方式。根据对这种新的控制模式的研究表明，采用分散控制系统要比采用集中控制系统可节省费用。这主要是由于分散控制系统可减少电缆敷设费用（采用总线系统）、减少电气保养维修费（由于提高了透明度）、省去控制柜台架（分散控制系统的控制柜直接设置在自动线的加工工位上）和无需设置集中冷却装置等。此外，这种分散控制系统由于总体配置简单，有利于加快自动线的投入运行，并由于一目了然的结构配置，在产生故障时很容易确定故障的部位。最后，分散控制系统的模块化和标准化也有利于降低成本和提高透明度。

二、机械加工生产线的发展趋势

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2现今我国的机械加工技术

现状相较于西方发达国家，虽然我国的机械加工技术发展较晚，但是经过数十几年的发展与研究俨然已经取得了十分骄人的成绩。尤其是机械加工技术类型繁多，能够满足一些机械产品的加工需求，提高机械产品的加工精确度与质量。目前，我国现代机械加工技术类型主要包括：高速加工技术；超精密加工技术；数控加工技术；水喷射加工技术；超高能束加工技术；超自动化加工技术；快速成型技术；成型工艺技术；干式切削技术等。而从我国机械加工技术的整体发展趋势来看，我们可以清楚的看到，目前我国的机械加工技术正走在高速、超高速，精密、超精密的发展方向。高速、超高速加工是一项系统工程，其是在高速主轴、高速加工机床结构、高速加工刀具、系统的不断改进上发展而来的。同时，高速、超高速加工技术不仅可以用于加工普通的钢、铁、有色金属材料，还可以加工高强度的合金钢、纤维强化复合材料，扩大加工范围的同时，也极大的提高了我国机械加工的生产效率，加工质量。目前，高速、超高速加工技术正在我国航天、航空、汽车、机床等制造行业中被广泛应用。而精密、超精密加工技术则在我国尖端武器制造中占据着十分重要的地位，始终是我国机械加工技术发展的最主要方向。具体来讲，精密、超精密加工技术，其在我国是一项内容十分广泛的新技术，工艺实质在于提高机械加工的精确度，使表面质量达到极高的标准，并且在提高机电产品的使用性能、可靠性等方面都有着十分重要的作用。因此，精密、超精密加工技术也可谓是国际竞争中的核心技术之一。

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1.1机械加工的质量问题质量问题是机械加工最核心问题，加工质量能够直接反映机械加工水平，在我国机械加工行业中，受到我国机械加工传统观念思想观念、管理系统以及工人的素质等问题，导致机械加工质量始终处于发展过程中，达不到国际先进水平。

1.2机械加工的工艺问题机械加工工艺问题主要体现在产品的制造程序合理性与规范性，机械加工工艺问题也是产品制造的规划问题反映。机械加工工艺问题会造成整体制造能力受到限制，所制造出的产品的竞争力不足。机械加工工艺问题与制造工程师、设计工程师的具体设计有关，缺乏高素质的工程师人才。

1.3机械加工的设备应用问题我国诸多企业在近些年来加大了机械加工设备投资，诸多世界先进水平的制造装备也被引进我国。然而，先进设备制造应用也存在一定的问题，不能发挥先进设备作用，得不到应有的加工效果。这就是我国在机械设备应用中对先进制造技术掌握水平较低，不能较好的应用先进制造设备。

1.4机械加工污染问题机械加工污染在我国行业内关注度不高，机械加工产生的污染物往往较难处理，从而对社会环境产生较为恶劣的影响。加工污染问题在企业得不到重视也与国家政策规定有关，国家对于企业加工制造管控能力欠缺。

1.5机械加工成本问题加工成本问题是现代制造企业较为关注的问题，然而我国机械加工行业却不能协调加工质量和成本的关系，往往造成加工成本和加工质量不协调的现象。其中，加工成本问题仍然是加工能力不足，导致加工浪费较为严重。

2.机械加工的改善分析

2.1精益制造在机械加工应用分析制造理论是机械加工的重要指导，在机械加工中要深化先进制造理论影响。其中，精益制造就是最为典型的制造理论，机械加工应用精益生产的思想来改善整个制造系统，以5S的要求规范整个机械加工过程。通过采用精益制造的思想能够提升加工的成本性、质量，完善机械加工体系。

2.2绿色制造在机械加工中应用分析绿色制造技术要保证产品的功能、质量、成本的前提下，综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式。它使产品从设计、制造、使用到报废整个产品生命周期中不产生环境污染或环境污染最小化，符合环境保护要求，对生态环境无害或危害极少，节约资源和能源，使资源利用率最高，能源消耗最低。

2.3信息技术在机械加工应用分析信息技术在机械加工应用主要是利用计算机以及通信技术进行机械加工控制，其中包括传感技术、通信技术以及计算机技术，实现机械加工的自动化。通过信息技术应用能够有效的提升机械加工控制性，采用数据显示整个制造过程，利用信息技术大幅提升机械加工水平。

2.4先进设备管理在机械加工应用分析通过采用先进设备管理技术能够有效的保障机械加工的加工能力，并且在加工中进行设备技术的分析，在掌握整个设备运行特点后进行正式加工，并且根据其加工特点统计加工信息数据，用于设备的管理的改进。

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2数控机床机械加工精度提升的误差补偿技术

在现代科技的发展和应用中，保证机械加工的精度的方法有两种，一是提高数控机床的质量，二是采用误差补偿技术，本文着重从误差补偿技术进行精度提升的研究。误差补偿一般又可以分为误差预防和误差补偿技术，在误差补偿技术中常用的方法是误差建模、误差测量、误差补偿实施。（1）硬件静态补偿法。在机械加工精度控制中利用硬件静态补偿法是指通过添加外部硬件机构，在外力的作用下让机床运用副位置产生与误差方向相反的运动来减少加工中的误差。在加工螺丝时由于加工机床丝杠之间存在误差，通过螺距校正尺来进行丝杠之间的螺距，就属于是静态补偿法。由于静态补偿法的局限性，只能在停止时进行数值或者是硬件的参数调整进行补偿，在运动时不能进行实时的补偿，这种硬件静态补偿法被使用的频率相对较低，一般会和其他方法进行综合使用。（2）静态补偿法和动态补偿法综合使用。上面已经给提到静态补偿法是在数控机床加工的静止时，通过调整参数进行误差补偿，这种补偿法可以对精度进行系统补偿提高，不能在运动中进行随机的误差补偿，通过和动态补偿法的相结合可以实现加工精度的大大提高。动态补偿是在加工的切削情况下，依据机床的工况、环境条件和空间位置的变化追踪进行补偿量亦或参数补偿，通过运动的实时现状进行反馈补偿，例如在轴承的机床加工中，通过对热量、几何形状、切削程度的监控进行及时的参数修改补偿，是一种具有现实实际意义的误差补偿法，但对于数控机床的技术水平要求极高，投入的成本很大。（3）进给伺服系统补偿法。伺服系统是驱动各加工坐标轴运动的传动装置。这种补偿系统可以正反两个方向运行，能够根据加工轨迹的要求，进行实时的正向或者反向运动，其加工控制精度可以达到0.1微米，另外它的调速范围宽、快速响应并无超调、低速大转矩。在典型的数控机床进给系统中由步进电机构成的开环控制系统，步进电机的角位移或者线位移与脉冲数成正比，其转速与脉冲频率成正比，它将指令脉冲变成步进电机输出轴的旋转运动来控制机床加工；闭环进给位置伺服系统，它主要是采用直流伺服电动机或交流伺服电动机驱动，机床工作台的实际位移可通过检测装置及时反馈给数控装置中的比较器，以便于指令位移信号进行比较，两者差距有作为伺服电机的控制信号，进而驱动工作台消除位移误差；半闭环进给位置伺服系统，该系统由位置控制单元和速度控制单元构成，光电脉冲编码器发出的脉冲，一方面用作位置的反馈信号，另一方面用作测速信号。当点击的负载变化时候，反馈脉冲信号的频率将会随着变化，在实际的机床加工中，通过控制伺服电机的转速进行精度误差的减小。（4）修改G代码补偿法。G代码是编制机床加工程序的语言，G代码中有刀具的补偿功能，像G44、G43是刀具长度补偿。G代码的补偿原理是通过对刀位信息的修改来补偿误差的范围。这种补偿也被广泛用于数控机床的机械加工误差补偿，例如Hsu等人建立的五轴机床误差补偿模型，根据对模型对CAM软件生成的初始刀位进行修改，用修改G代码的方法完成数控机床机械加工误差补偿。这种补偿方法需要G代码的编程人员进行工件的几何形状确定，确定工艺过程和刀具轨迹，在进行实际的运行中，如果出现位置偏移就需要通过修改G代码进行误差补偿，一般运用于比较简单的加工零件，其形状不复杂，主要是直线和圆弧组成的轮廓，数据的处理量不大，在遇到工作量大，复杂的零件时候，就需要通过计算机的G代码控制进行修改，程序员通过计算机辅助进行编程。（5）坐标偏置补偿法。坐标偏置补偿法是利用数控系统的坐标原点偏移，参照位置等信号的反馈进行机床误差的补偿。在程序员进行操作时候，可以通过数控系统的直观显示进行零件加工的误差校对，对于出现误差的，可以通过操作数控系统对原点坐标进行重新设置，使其对出现的误差进行补偿，这种补偿方法适用于三轴坐标的数控机床。这种补偿法一般在使用侧头时候用的是固定侧头，同时还需要一定的软件补偿，保证地基的稳定。

3结束语

综上所述，误差补偿法可以有效的提高数控机床机械加工精度，并能够给数控机床带来经济效益。误差补偿可以有效的控制数控机床机械加工过程的零件精度，有助于提高机械加工工艺技术，能够适应数控机械加工企业的高级精度、高级质量水平化发展方向。误差补偿法是在原有数控机床的基础上，通过科学的技术和手段，来实现零件设计的理论值，目前误差补偿的技术已经被广泛的应用和被相关学者所关注，并且在通过不断完善和更新误差补偿技术，使其成为现代社会精密工程的主要技术。

作者:王少彬 单位:浙江省宁波市宁波大红鹰学院

参考文献

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[3]王倩，王贺.误差补偿在提高数控机床机械加工精度中的应用[J].科学与财富，2015（15）：161.

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2.改进设计的问题尽管机械加工机床工具箱的设计十分重要，仍然存在着如下问题：一是工具箱的层次划分并不合理；二是工具箱的内部构造不符合生产的需要；三是工具箱的质量太大，难以满足柔性生产中的快速移动的要求。这些问题不仅导致生产效率降低，而且也有可能造成工人在使用当中发生安全事故，对人身安全带来一定的威胁，并且也不利于较为贵重的量具与刀具的保管。因此妥善的进行工具箱的再设计，并且与生产的实际情况紧密结合，有助于防范这些问题的出现。

二、机械加工机床工具箱的改进设计建议

1.改进设计方案进行机械加工机床工具箱改进设计的首要任务是明确这一改进设计的具体方案，其作为总体的指导思想，直接影响着工具箱的具体设计工作。基本看来，在当前强调柔性生产及考虑当前工具箱所存在问题的基础上，改进设计方案有必要关注如下一些方面：一是工具箱设计存在台面设计问题，这使得放置在台面上的各种工具很有可能被无意的碰落，因而改进设计必须关注工具箱的层次问题；二是层次改进设计的首要任务是确立台面的位置与高度，在这一基础上，进行分层次的划分，确保工具箱的不同层次的划分较为合理，所使用的各种工具在工具箱中得到合理的摆放；三是由于当前工具箱较重，不利于快速移动，因而要关注工具箱的四个脚的位置，有必要配备轮子等装置，以便于移动。

2.材料的选择与零件的配合就材料的选择而言，机械加工机床工具箱在生产中有着很重要的作用。一般在实际中工具箱的外门要使用45#钢，而工具箱的内部框架、箱盖以及层底等要采用Q235，就零件间的配合连接而言，箱底层和万向脚轮可以进行固定支撑之间的配合调整。这3个零件需要通过焊接的方式连接在一起，框架与箱底层、层板和框架之间、框架与层挡板之间也是采用焊接方式。在顶层板、内门、外门以及箱底层之间都需要留出一定的间隙，用作门的旋转和打开。

3.改进设计的内容一是抽屉及箱体均使用1.2mm冷轧钢板，经磷酸盐处理后，外加静电粉体烤漆，以达到防锈效果。箱体四周每隔25mm应镶有滑轨固定沟槽，以方便抽屉弹性调整变换的使用。为确保箱体结构坚固，底部应附有调整脚，可保护箱体，并改善因地面不平整而造成的晃动现象。二是旋开式连杆锁装置，一经上锁，抽屉即全部锁住。抽屉铝合金把手内部设有安全扣装置，未经人为操作，抽屉不会滑出掉落。可选用锁王系统，一支锁王钥匙可开启500组不同锁号的工具箱，管理方便。抽屉四周每隔19mm镶有一槽孔，并可配合槽隔板、横隔板作弹性间隔。抽屉使用3mm特殊滑轨设计，并配合轴承滑动、单轨抽屉开度90%，每屉荷重100kg，复轨抽屉100%全开，每屉荷重200kg。三是全宽式铝合金把手设计，并附有标示纸及PVC透明胶片。滑轨设有固定扣定位，以防搬运时掉落。抽屉把手外缘与箱体平整，不露出箱体外部，防撞、安全、美观。抽屉、把手与面板可分离的组合式设计，可微调抽屉面板间距，并可节省零件更换费用。四是背挂板精准方孔设计，可搭配各类挂钩，拆装调整容易，方便工具定位。使用宽幅转轮，移动更稳固、轻巧灵活，两只定向，两只万向附剎转轮，四轮平均荷重400kg。分类盒可单独或排列使用，方便收纳，适合小型零件、螺丝的分类储存。应用精控安全锁，确保坚固耐用，故障率低槽孔可配合隔板，可随意调整屉内空间。使用条纹胶垫可防止工具滑落，并保护漆面不受损。应用组合式分类盒，可单独或排列使用，方便收纳，适合小零件、螺丝的分类储存。隔板可与槽片组合应用，拥有更适当的空间配置。

4.改进设计的保障一是建议成立改进设计工作小组。工具箱的改进设计与信息技术的变化息息相关，工具箱改进策略的制定不宜限定于某项信息技术的规格与现状，而是应采用通透性设计，并建立不断检查修正的机制，以确保改进设计计划的可行性与时效性。因此，建议改进设计部门成立专门工作小组，研究制定各项改进作业标准。二是加强设计人员信息教育培训。工具箱改进设计过程涉及到车间管理人员、工具箱使用人员及信息化作业人员，为有效规划及管理，在工具箱改进设计工作的召集人应由主管负责人担任，而从事工具箱改进设计的人员不仅需要具备相当程度的工具使用与信息化素养，也必须不断吸取新知识，以掌握信息技术的发展。目前工具箱使用与改进人员通常缺乏信息及电脑背景，建议工具箱改进设计人员应配合时展趋势，加强信息教育，以应对电子化作业的发展趋势，充分学习与应用信息化技术来进行工具箱的重新设计。

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一、机械加工精度

1、机械加工精度的含义及内容

加工精度是指零件经过加工后的尺寸、几何形状以及各表面相互位置等参数的实际值与理想值相符合的程度,而它们之间的偏离程度则称为加工误差。加工精度在数值上通过加工误差的大小来表示。零件的几何参数包括几何形状、尺寸和相互位置三个方面,故加工精度包括:(1)尺寸精度。尺寸精度用来限制加工表面与其基准间尺寸误差不超过一定的范围。(2)几何形状精度。几何形状精度用来限制加工表面宏观几何形状误差,如圆度、圆柱度、平面度、直线度等。(3)相互位置精度。相互位置精度用来限制加工表面与其基准间的相互位置误差,如平行度、垂直度、同轴度、位置度零件各差来表示的要求和允许用专门的符明。

在相同中的各种因对准确和完足产品的工加工方法,的生产条件下所加工出来的一批零件,由于加工素的影响,其尺寸、形状和表面相互位置不会绝全一致,总是存在一定的加工误差。同时,从满作要求的公差范围的前提下,要采取合理的经济以提高机械加工的生产率和经济性。

2、影响加工精度的原始误差

机械加工中,多方面的因素都对工艺系统产生影响,从而造成各种各样的原始误差。这些原始误差,一部分与工艺系统本身的结构状态有关,一部分与切削过程有关。按照这些误差的性质可归纳为以下四个方面:(1)工艺系统的几何误差。工艺系统的几何误差包括加工方法的原理误差,机床的几何误差、调整误差,刀具和夹具的制造误差,工件的装夹误差以及工艺系统磨损所引起的误差。(2)工艺系统受力变形所引起的误差。(3)工艺系统热变形所引起的误差。(4)工件的残余应力引起的误差。

3、机械加工误差的分类

(1)系统误差与随机误差。从误差是否被人们掌握来分,误差可分为系统误差和随机误差(又称偶然误差)。凡是误差的大小和方向均已被掌握的,则为系统误差。系统误差又分为常值系统误差和变值系统误差。常值系统误差的数值是不变的。如机床、夹具、刀具和量具的制造误差都是常值误差。变值系统误差是误差的大小和方向按一定规律变化,可按线性变化,也可按非线性变化。如刀具在正常磨损时,其磨损值与时间成线性正比关系,它是线性变值系统误差;而刀具受热伸长,其伸长量和时间就是非线性变值系统误差。凡是没有被掌握误差规律的,则为随机误差。

(2)静态误差、切削状态误差与动态误差。从误差是否与切削状态有关来分,可分为静态误差与切削状态误差。工艺系统在不切削状态下所出现的误差,通常称为静态误差,如机床的几何精度和传动精度等。工艺系统在切削状态下所出现的误差,通常称为切削状态误差,如机房;在切削时的受力变形和受热变形等。工艺系统在有振动的状态下所出现的误差,称为动态误差。

二、工艺系统的几何误差

1、加工原理误差

加工原理误差是由于采用了近似的成形运动或近似的刀刃轮廓进行加工所产生的误差。通常,为了获得规定的加工表面,刀具和工件之间必须实现准确的成形运动,机械加工中称为加工原理。理论上应采用理想的加工原理和完全准确的成形运动以获得精确的零件表面。但在实践中,完全精确的加工原理常常很难实现,有时加工效率很低;有时会使机床或刀具的结构极为复杂,制造困难;有时由于结构环节多,造成机床传动中的误差增加,或使机床刚度和制造精度很难保证。因此,采用近似的加工原理以获得较高的加工精度是保证加工质量和提高生产率以及经济性的有效工艺措施。

例如,齿轮滚齿加工用的滚刀有两种原理误差,一是近似造型原理误差,即由于制造上的困难,采用阿基米德基本蜗杆或法向直廓基本蜗杆代替渐开线基本蜗杆;二是由于滚刀刀刃数有限,所切出的齿形实际上是一条折线而不是光滑的渐开线,但由此造成的齿形误差远比由滚刀制造和刃磨误差引起的齿形误差小得多,故忽略不计。又如模数铣刀成形铣削齿轮,模数相同而齿数不同的齿轮,齿形参数是不同的。理论上,同一模数,不同齿数的齿轮就要用相应的一把齿形刀具加工。实际上,为精简刀具数量,常用一把模数铣刀加工某一齿数范围的齿轮,也采用了近似刀刃轮廓。

2、机床的几何误差

(1)主轴回转运动误差的概念。机床主轴的回转精度,对工件的加工精度有直接影响。所谓主轴的回转精度是指主轴的实际回转轴线相对其平均回转轴线的漂移。

瞬时速度为零。实际上,由于主轴部件在加工、装配过程中的各种误差和回转时的受力、受热等因素,使主轴在每一瞬时回转轴心线的空间位置处于变动状态,造成轴线漂移,也就是存在着回转误差。超级秘书网

主轴的回转误差可分为三种基本情况:轴向窜动——瞬时回转轴线沿平均回转轴线方向的轴向运动,如图l(a)所示。径向跳动——瞬时回转轴线始终平行于平均回转轴线方向的径向运动,如图l(b)所示。角度摆动——瞬时回转轴线与平均回转轴线成一倾斜角度,交点位置固定不变的。

(a)轴向窜动;(b)径向跳动;(c)角度摆动动,如图1(c)所示。角度摆动主要影响工件的形状精度,车外圆时,会产生锥形;镗孔时,将使孔呈椭圆形。实际上,主轴工作时,其回转运动误差常常是以上三种基本形式的合成运动造成的。

(2)主轴回转运动误差的影响因素。影响主轴回转精度的主要因素是主轴轴颈的误差、轴承的误差、轴承的间隙、与轴承配合零件的误差及主轴系统的径向不等刚度和热变形等。主轴采用滑动轴承时,主轴轴颈和轴承孔的圆度误差和波度对主轴回转精度有直接影响,但对不同类型的机床其影响的因素也各不相同。

参考文献:

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二、遵循编写原则，使校本教材编写更具体系性

校本教材编写具有一定的原则，如目标性、过程性及前瞻性等，但在编写过程中，也应做到有所侧重，而不是一味地照搬基本原则。以我校为例，在编写过程中，主要突出以下几点，以解决当前学生学习的迫切性问题：

（1）新颖性：我国很多中职学校传授的知识过于陈旧，并不适合当今制造业的发展，因此在进行校本教材的编写中，我们根据中职学生的年龄特点，做到有新意有创意，在似曾相识的感觉中找到一种全新的感觉。

（2）开放性：中职学校以培养符合行业需求的应用型人才为主，具有教育性和职业性的双重特性。因此，在进行校本教材的编写过程中，应该让与教材有关的人员参与进来，如生产的服务者、企业人员等有实际工作经验的人担任顾问，这样可以使本地区、本行业情况，以及科研第一线的新技术、新工艺与教学内容相融合，从而广泛纳入各类有用的信息来为教材的编写服务。

（3）趣味性：教材的编写可以不采用传统教材的样式，重在调动学生学习的兴趣。因此，我校以学生喜欢的形式进行教材编写，如教案式、图形图表形式等，以激发学生探索知识的欲望。

（4）系统性：教材的编写必须做到有层次、有系统地体现每个知识点，根据每个地区的不同情况，可以做适当层叠或延伸，一点一点地将知识体系在螺旋上升的过程中展现出来。

三、以生为本，使校本教材编写更具建构性

一本教材，首先最重要的就是要得到学生的认可和喜欢，否则，不论编定的多么理想，终究都是不完善的。尤其是机械加工专业的教材，小到一个小数点、一个参数，大到一幅图形、一个公式，都出不得半点差错，否则造成的损失是不可估量的。教学要以生为本，教材的编写也应对学生以后的工作负责任。参编人员固然需要足够的专业知识储备，但更需要一颗工作细致认真的责任心，以保证教材的语言、内容、信息、知识等方面的准确、科学。机械加工专业的校本教材应突出机械加工实习基地或实训车间的需要的特点，因此在编写过程中，要立足于这个不同于传统教室的特定空间的特殊需要。首先，在机械加工实习基地，教师的任务是指导而不是学生动手实践的代替者，因此，教材的编写首先要能为学生独立学习服务，教材中应明确告诉学生如何独立的选择和使用劳动工具，设计完整清晰、且通俗易懂的实习的方法和过程，从而使学生在教材的帮助下设定适合自己的学习目标，确定自己的学习进度，充分依靠自我和小组，成为学生的主体。同时，教师也应根据教学内容的不同需要选择不同的教学方法，如分段教学法、项目教学法和岗位培训法，以适合学生自主学习的需要和教师更好地为学生教学服务的校本教材，帮助学生管理好学生的学习活动，在以生为本的理念中进行自我管理式学习。

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（一）原始误差

1、刀具、夹具的误差。刀具和夹具的制造误差对于工件的加工精度有很大的影响。尽管，在一定范围内的误差是允许存在的，但是刀具在使用过程中会随着切削产生磨损，因此会对工件的形状和尺寸产生影响，进而降低机械加工的精度；而夹具则对于加工精度中的位置精度起着重要作用，它决定着刀具和机床之间的位置，刀具和夹具的误差都属于影响机械加工精度的原始误差。

2、受力变形产生的误差。受切削力的作用，若工件刚度相对低于刀具、夹具、机床等，就会对机械加工的精度产生较大的影响，加之一旦夹紧力的方向和施力点的选择出现偏颇，就会引起工件变形，导致加工误差的产生，进而降低加工工件的精度。其次，我们知道，外圆车刀的变形较为微小，而若内孔镗直径过小，则刀杆刚度也会较差，刚度不足引起变形就会对加工精度产生影响，可以说这都与机械加工的精度密切相关。

3、测量误差。测量精度受测量方法、工件、量具精度等主客观因素的影响，在对零件进行测量时往往会产生一定的误差，因此对于工件精度也会产生一定的影响。

4、调整误差。机械加工作为一个复杂的过程具有繁多的工序，而在每一道加工工序中都会进行适时的调整，因而也就出现了调整误差。在工艺系统中，绝对正确的调整是无法保证的，调整误差对机械加工的精度具有至关重要的作用，忽略加工的动态因素，甚至可以说调整误差对于机械加工的精度起着决定作用。

5、受热变形产生的误差。根据调查，工艺系统中由于受热变形引起的加工误差甚至可以达到总误差的一半左右，这一数据充分显示了受热变形引起的误差对于加些加工的重要影响。受各种热源的作用，机床、工件、刀具等温度会随之升高，当传入的热量和它们自身散发的热量在单位时间内达到同等水平时，就会出现“热平衡”。

（二）其他误差

1、导轨误差。机床部件的相对位置关系是以导轨为基准的，因此，导轨误差将会直接影响机床运动，一般来说，导轨误差主要是由其安装质量的好坏和其不均匀的磨损程度造成的，导轨误差的存在也是促使机械加工精度下降的原因之一。

2、传动链误差。传动链误差主要是依靠末端元件的转角误差来衡量的，传动链中装配的误差和各构成部分的制造是导致传动误差的主要原因。

3、主轴回转误差。众所周知，轴承本身就存在误差，轴承之间还存在同轴度的误差，另外，主轴几段轴颈同样存在同轴度的误差，此外还包括主轴挠度等，这都是导致主轴颈项回转误差的原因，而主轴误差会对机械加工工件的精度产生直接影响。

4、定位误差。定位误差包括基准不重合误差和定位副制造不准确误差。我们在对工件进行加工时，需要根据各种因素确定加工的定位基准，而基准不重合误差正是由于定位基准和设计基准的不重合造成的，但基准不重合误差只存在于调整法加工。定位副制造不准确误差和基准不重合误差的矢量和既定位差。

二、提高机械加工精度的措施

（一）分析加工误差，降低原始误差。为了提高机械加工的精度，确保产品质量，需要对导致加工误差的原因进行全面的分析，具体情况具体分析，采用不同的措施和手段，最大限度的降低原始误差。具体来说可以从以下几个方面入手，首先要做的是提高夹具、量具等工具的自身精度以及机床的几何精度和刚度等，从根源上解决问题，确保后续过程的实施，其次要减少测量误差，调整误差等原始误差，控制加工热变形，逐步提高精密零件的加工质量。

（二）加大科技投入，确保研发资金到位。随着人们对于产品质量要求的提高，机械加工精度的要求也随之提高，在分析了各种影响加工精度的因素的基础上，应该进一步的加大科技投入，确保充足的研发资金，针对加工过程的各个环节采取不同的措施，降低误差，最终达到提高机械加工的精度的目的。

（三）运用补偿控制技术，减少加工误差。补偿控制技术对传动精度要求高的机床具有直接有效的作用，运用此种方法可以在加工过程中采集误差数据，不仅装置简单，且装置的安全性较高，但和软件补偿相比，补偿控制技术校正尺的调整较为复杂，这就导致其调试具有一定的难度。

（四）创造条件，进行误差转移。减少加工误差要学会运用逆向思维，例如，在机床精度不达标时，不仅可以从提高机床的精度入手，还可以从工艺或夹具上采取措施，通过条件的创造，转移工艺系统中的受力变形，受热变形和几何误差等，例如在对磨削主轴锥孔进行加工时，就依靠夹具来保证精度，通过工件和机床主轴之间的浮动联接转移掉原始误差，一样能达到降低误差，提高机械加工精度的目的。

（五）通过自身加工修配，解决精度问题。在机械加工的过程中，有的精度问题十分复杂，如果仅仅从提高零件自身精度入手，往往很难解决问题，此时就可以采用自身加工修配法来解决问题，采取此种方法可以有效确保零件加工的精度，解决一些难度较大的精度问题。

（六）通过误差均化，加工精密基准件。不同的加工零件需要运用不同的解决措施来提高精度，对于平板等精密基准件来说误差均化是加工的最佳方法，在加工时通过对比和检验，发现差异然后再进行修正，从而达到均化、缩小工件表面误差的目标，在生产中提高加工的精度。

（七）分组调整，均分原始误差。有时，在加工过程中，由于上道工序或者基础原料上的误差存在，或者工件材料性能的改变等因素导致原始误差的扩大，此时采取分组进行调整，均分误差的方法就可以解决这个问题，均分原始误差的本质其实就是将原始误差均分到各个加工环节中，实现误差的缩小，减少由于误差所带来的精度、质量的下降。