如何保障高精度，加工中心工件误差原因及几点应对措施

数控加工中心是一种高精度、高效率的自动化金属加工设备，配备多工位刀塔或动力刀塔，可加工直线圆柱、斜线圆柱、圆弧和各种螺纹、槽、蜗杆等复杂工件，具有直线插补、圆弧插补各种补偿功能，并在复杂零件的批量生产中发挥了良好的经济效果。但由于控制系统、驱动系统及被控制对象的电气和机械系统中出现任何问题都会导致误差问题，下面简单介绍下数控加工中心出现误差的原因和解决方案：一、机床出现误差产生的原因①在高速加工中数控系统可能存在升降速误差和伺服系统滞后误差②由于控制系统、驱动系统及被控制对象的电气和机械系统存在惯性，在加速度很大的情况下会出现冲击、震荡、超程、失步等动态误差。③三轴联动数控端铣加工中加工误差由直线逼近误差和法向矢量转动误差两方面因素组成；④加工误差与加工表面法曲率、刀具半径、插补长度有关，且与插补长度的平方成正比；⑤插补段内最大加工误差发生在中点附近；⑥法向矢量转动误差是由于加工表面法向矢量沿插补直线方向的转动引起的，且与刀具半径大小成正比。⑦由刀具材质和切削油性能的影响产生的精度误差。二、机床误差的补偿方法①数控系统自动升降速由数控系统的软件功能自动实现，基本要求是所选用的升降速规律应保证轨迹精度和位置精度，保证升降速过程的快速性、平稳性和稳定性，同时控制算法应尽可能简单便于计算机实现。②法向矢量转动误差对凸曲面可通过修正刀心位置的方法补偿，凹曲面不需要补偿；系统无自动补偿功能时则采用减小刀具半径从而减小该误差的方法加以控制。③直线逼近误差由插补弦长决定，插补弦长与数控系统插补周期和刀具进给速度有关，选择插补周期较小的数控系统或减小进给速度可以控制直线逼近误差。④切削行残留高度误差是影响曲面加工中工件表面粗糙度的主要因素，通过选择合理的切削行宽度工艺参数，可以控制该误差大小。⑤数控中心的刀具材质与所选用的切削油性能直接影响到刀具的磨损程度，快速磨损的刀具会对工件产生较大的误差。针对不同的工艺选用对应的刀具和切削油有助于提高工件精度。以上就是数控中心工艺误差产生的原因，只有分析清楚误差产生的机理才能针对性地采取措施才能有效的提高工件的质量。

保证和提高加工精度的方法，大致可概括为以下几种：减小原始误差法、补偿原始误差法、转移原始误差法、均分原始误差法、均化原始误差法、“就地加工”法。
①减少原始误差
这种方法是生产中应用较广的一种基本方法。它是在查明产生加工误差的主要因素之后，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。若辅之以弹簧顶尖，则可进一步消除热变形引起的热伸长的影响。
②补偿原始误差
误差补偿法，是人为地造出一种新的误差，去抵消原来工艺系统中的原始误差。当原始误差是负值时人为的误差就取正值，反之，取负值，并尽量使两者大小相等；或者利用一种原始误差去抵消另一种原始误差，也是尽量使两者大小相等，方向相反，从而达到减少加工误差，提高加工精度的目的。
③转移原始误差
误差转移法实质上是转移工艺系统的几何误差、受力变形和热变形等。
误差转移法的实例很多。如当机床精度达不到零件加工要求时，常常不是一味提高机床精度，而是从工艺上或夹具上想办法，创造条件，使机床的几何误差转移到不影响加工精度的方面去。如磨削主轴锥孔保证其和轴颈的同轴度，不是靠机床主轴的回转精度来保证，而是靠夹具保证。当机床主轴与工件之间用浮动联接以后，机床主轴的原始误差就被转移掉了。
④均分原始误差
在加工中，由于毛坯或上道工序误差（以下统称“原始误差”）的存在，往往造成本工序的加工误差，或者由于工件材料性能改变，或者上道工序的工艺改变（如毛坯精化后，把原来的切削加工工序取消），引起原始误差发生较大的变化，这种原始误差的变化，对本工序的影响主要有两种情况：
误差复映，引起本工序误差；
定位误差扩大，引起本工序误差。
解决这个问题，最好是采用分组调整均分误差的办法。这种办法的实质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。
⑤均化原始误差
对配合精度要求很高的轴和孔，常采用研磨工艺。研具本身并不要求具有高精度，但它能在和工件作相对运动过程中对工件进行微量切削，高点逐渐被磨掉（当然，模具也被工件磨去一部分）最终使工件达到很高的精度。这种表面间的摩擦和磨损的过程，就是误差不断减少的过程。这就是误差均化法。它的实质就是利用有密切联系的表面相互比较，相互检查从对比中找出差异，然后进行相互修正或互为基准加工，使工件被加工表面的误差不断缩小和均。 在生产中，许多精密基准件（如平板、直尺、角度规、端齿分度盘等）都是利用误差均化法加工出来的。
⑥就地加工法
在加工和装配中有些精度问题，牵涉到零件或部件间的相互关系，相当复杂，如果一味地提高零、部件本身精度，有时不仅困难，甚至不可能，若采用就地加工法（也称自身加工修配法）的方法，就可能很方便地解决看起来非常困难的精度问题。就地加工法在机械零件加工中常用来作为保证零件加工精度的有效措施。

对于加工中心来说加工精度和工件质量都属于加工质量的内容。加工质量对于产品的意义重大。其中加工精度包括尺寸精度、形状精度与位置精度；表面质量又包括表面几何形状精度与表面缺陷。造成误差和精度不准有如下原因：

1、加工精度与加工误差的概念

加工精度：零件加工后，实际几何参数与理想几何参数接近程度。符合程度越高，加工精度越高，实际生产过程中零件不可能与理想的要求完全符合。

加工误差：指的是加工后的实际几何参数，其中包括：尺寸、形状和表面间的相互为止等对理想几何参数的偏离程度，从保证产品使用性能分析允许有一定的加工误差。

两者关系：两者从不同角度来评定加工零件的几何参数。加工精度的高低是由加工误差的大小来表示的，保证和提高加工精度实际上就是限制和减小加工误差。

2、加工精度的合理定制

一般加工精度越高则加工成本也会相对较高，生产效率相对较低。因此设计人员应该根据零件的使用要求，合理规定零件的加工精度；工艺人员则根据设计要求和生产条件采用适当的工艺方法以保证加工误差不超过允许范围，并且尽量提高生产率和降低生产成本。

（1）工艺系统：在机械加工时，加工中心、刀具，夹具和工件构成一个完整的系统，称为工艺系统。

（2）原始误差：引起加工误差的根本原因是工艺系统存在着误差，将工艺系统的误差称为原始误差。

3、研究加工精度的方法

（1）单因素分析法：分析研究某一个或某几个因素对加工精度的影响，通常分析、计算、测试、实验，得出单因素与加工误差之间的关系。

（2）统计分析法：以生产一批工件的实例结果为基础，运用数理统计方法进行数据处理。用以控制工艺过程的正常进行，当发生质量问题时可以从中判断误差性质，找出误差出现的规律。

实际生产中，两种方法常常结合应用。先用统计分析法寻找误差的出现规律，初步判断加工误差的可能原因，再适用单因素法分析，试验，以便迅速有效地找出影响加工精度的主要原因。

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