1測量誤差基本概念

測量誤差是測量結(jié)果與被測量真值的差別。通常有絕對誤差和相對誤差兩種。

絕對誤差:△X=X-X0。

其中:△X為絕對誤差，X為被測量的給出值，X0為被測量的真值。

絕對誤差能夠表示測量結(jié)果與真值的偏離程度，但不能反映測量的準確程度，因此提出了相對誤差:

Y=(X/X0)*100%

在中學物理教學中的定量測量實驗中，學生雖然通過實驗獲得了結(jié)果，但其結(jié)果不一定是符合要求的，教師要能清楚解釋類似的諸多問題，就需要對實驗誤差進行分析．中學物理教師在教學中進行誤差分析，能使教師“不但知其然，而且知其所以然”，這也正是“要給學生一碗水，教師至少要有一桶水”的真實而具體的體現(xiàn)，進行誤差分析是教師從理論的高度指導實踐，而使中學物理實驗教學獲得成功的關(guān)鍵，也有利于培養(yǎng)學生分析和解決實際問題的能力．因此物理教師應(yīng)該重視誤差分析在中學物理教學中的運用。

測量結(jié)果與被測對象客觀存在的真實值之間的差異叫做誤差，誤差有偶然誤差和系統(tǒng)誤差之分．

在相同條件下的多次測量中，所得數(shù)據(jù)一般不盡相同，這表明每個測量值總會偏離被測對象的真實值，即測量總會產(chǎn)生誤差，而且這種偏離不能預(yù)知是偏大還是偏小，也就是說這種偏離具有偶然性，這種由于偶然因素造成的誤差叫偶然誤差．例如，在實驗中，不同實驗者的估讀能力不同等原因都會造成偶然誤差，如果多次測量所得的數(shù)據(jù)都（或大部分）比真實值偏大或偏小，即誤差的大小和符號基本不變，這種誤差叫系統(tǒng)誤差，系統(tǒng)誤差與所選用的儀器不夠準確．實驗原理不夠完善等因素都有關(guān)系，它是中學物理實驗中遍布而廣泛存在的一類誤差，誤差分析主要包括以下內(nèi)容：分析誤差的來源，分析減小和消除誤差的方法，分析誤差的大小等。

一、通過誤差分析，找出實驗失敗的原因和解決問題的方法

中學物理教材中，大部分實驗不需要進行理論計算，但必須能成功地驗證物理現(xiàn)象，能幫助建立物理概念和規(guī)律．實際教學中，雖然正確操作，但是實驗不成功的情況時有發(fā)生，要追究其原因，就要對實驗系統(tǒng)誤差進行分析．而實驗原理不夠完善又是造成系統(tǒng)誤差而使實驗失敗的主要原因，王力幫教授說：“廣義地講，所謂實驗原理就是實驗方法，實驗的裝置和器材，實驗過程等所依據(jù)的物理道理．”[u因此，中學物理教學中，通過分析因?qū)嶒炘聿粔蛲晟贫a(chǎn)生的系統(tǒng)誤差，可以幫助我們找出實驗失敗的原因，請看下面的舉例，例1筆者在做“晶體的熔化與凝固”實驗時（實驗裝置如圖l所示），目的是想通過實驗讓學生認知晶體熔化與凝固時的特點晶體從溫度達到熔點開始熔化到全部熔化完全的過程中，溫度保持不變，其理想熔化圖象應(yīng)該如圖2所示，但實驗總是難獲成功，實驗與理論不符的現(xiàn)象：一是溫度計示數(shù)還未到熔點（書中的理論值），萘就開始熔化：二是在熔化過程中溫度不是保持一段時間不變，而只是稍微停頓便又緩速上升，即熔化時間過短，熔點不明顯，其圖象如圖3所示，為何呢？

第一種現(xiàn)象中溫度還未到熔點便開始熔化，是萘粉不純或者溫度計零點不準而造成的系統(tǒng)誤差．對第二種現(xiàn)象，廣西師范大學的羅星凱教授則分析說：“主要是萘粉受熱不均產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差．由于采用水浴法加熱（即把盛萘粉的試管沒入水中加熱），就使接觸試管內(nèi)壁的萘粉到試管中心處的萘粉之間有一溫度梯度，外層萘粉溫度高，中心處萘粉溫度低，萘又是熱的不良導體，故這種溫差較大．這樣，外層萘粉已開始熔化，但中心處的萘粉溫度尚未達熔點，還在繼續(xù)升溫，而當中心處的萘粉溫度也達到熔點時，本應(yīng)保持一段時間溫度不再上升，但此前已熔化的液態(tài)萘內(nèi)部已存在溫差（靠近試管內(nèi)壁液態(tài)萘的溫度超過熔點），致使液態(tài)萘發(fā)生對流，加快了導熱，這就加快了剩下部分固態(tài)萘的熔化．”

1前言

所謂機械加工精度是指機械零件在生產(chǎn)和加工過程中，其實際的幾何參數(shù)和理想中的幾何參數(shù)之間相符合的程度。機械零件的幾何參數(shù)一般包括了以下幾個方面：位置、尺寸和形狀。機械零件的加工精度就包括了以上三個方面的內(nèi)容。首先是相互位置的精度，主要是用來判斷機械零件對加工表面同基準間所產(chǎn)生的位置誤差；其次是尺寸精度，尺寸精度則是用來判斷對機械零件加工表面的同基準間所產(chǎn)生的尺寸誤差；還有一個則是形狀精度，形狀精度主要用來判斷對機械零件的整體幾何形狀所產(chǎn)生的誤差。事實上，在現(xiàn)實的機械加工生產(chǎn)過程中，由于各種各樣的原因，任何一種加工方法所得到的機械零件的實際幾何參數(shù)都不是絕對準確的，機械零件在加工過程中都會產(chǎn)生一些誤差。機械零件的加工誤差就是指機械零件在加工過程中實施的幾何參數(shù)與理想幾何參數(shù)之間的差距和偏離的程度。機械產(chǎn)品是由各種不同零件加工組合而成的，加強對機械零件由設(shè)計到加工，再到成品產(chǎn)出過程中的誤差分析，提高機械零件在生產(chǎn)過程中的精度，對于提高機械產(chǎn)品的質(zhì)量，增強機械產(chǎn)品的性能，提高機械生產(chǎn)商的市場競爭力具有非常重要的作用和意義。

2機械加工精度誤差分析

2．1加工原理誤差加工原理誤差是機械零件加工誤差中最常見的誤差類型之一。所謂加工原理誤差，就是指在機械零件加工過程中，由于采用了一些相類似的加工方法、刀具輪廓以及傳動比等，來替論上的加工方法和工具，從而使得機械零件在實際的加工過程中產(chǎn)生了偏離理想?yún)?shù)的狀況。加工原理誤差的出現(xiàn)主要有以下幾個方面的原因。首先，在現(xiàn)實的機械零件加工中采用了近似的加工運動。通常我們在進行機床作業(yè)時，為了使工作表面符合我們加工的要求，我們就需要在加工工具和被加工對象上建立一定的關(guān)系，這種關(guān)系就被稱之為運動關(guān)系。在理論加工原理中，如果要達到完全準確加工精度，在實際的加工過程中就會出現(xiàn)很多不切實際的問題，對我們的生產(chǎn)加工帶來很多困難，因此，在實際的加工中，我們往往會采取近似運動的加工方法，這樣就導致了加工原理誤差的產(chǎn)生。其次，在現(xiàn)實的機械零件加工中采用了近似的刀具輪廓。刀具輪廓是機械零件加工的重要工具，理論上，對機械零件的加工要求具有非常準確的刀具曲面，要求刀具的刃口要和曲面的輪廓完全符合，但是在現(xiàn)實的生產(chǎn)加工中，要想達到這種完全的吻合，幾乎是不可能的。介于此，通常會采用近似的曲面，如圓弧、直線等簡單的線性來替論上的曲面，這樣由于刀具輪廓的差異就導致了加工理論誤差的產(chǎn)生。

2．2工藝系統(tǒng)誤差機械零件的加工離不開加工工藝，加工工藝系統(tǒng)誤差主要是由于零件在被切削、傳動等的過程中，產(chǎn)生了一定程度的彈性變形，導致加工工具和零件之間的位置發(fā)生錯位，從而產(chǎn)生了生產(chǎn)加工的誤差。分析工藝系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的原因，大致可以從以下幾個方面來看：首先，機械零件受力點位置變化引起誤差。機械零件在被加工的過程中，工藝系統(tǒng)的切削著力點是伴隨著被切削位置的變化而變化的，機械零件在被切削過程中，其被切削的位置在不斷的發(fā)生變化，二者在位置的變化中由于摩擦的作用就可能會產(chǎn)生位置錯位，從而引起加工工藝系統(tǒng)的誤差。其次，機械零件受力程度的變化引起誤差。機械零件在加工工藝中，不僅其受力點的位置在不斷發(fā)生變化，其受力的程度也在不斷的發(fā)生變化。通常，用來被加工的機械零件本身就存在著質(zhì)地、形狀以及尺寸方面的不均勻問題，這些機械零件在被加工過程中，再加上其受力程度的不均勻，必然導致了誤差的存在，影響了加工精度。

3提高機械加工精度的措施

摘要：隨著社會的不斷進步和發(fā)展，我國的機械加工工藝水平大幅度的提升，其中廣大人民群眾對機械加工產(chǎn)品的要求也普遍提高，但是機械加工工藝精度和產(chǎn)品的質(zhì)量等方面有著直接的聯(lián)系和影響，所以說在實際的機械加工工藝中一定要重視技術(shù)誤差問題，同時處理技術(shù)誤差問題也是提高機械加工水平最直接和有效的手段之一。因此，本文我們將圍繞機械加工工藝的技術(shù)誤差問題及對策為主題來展開分析，通過了解一下機械加工工藝的技術(shù)誤差成因，再來提出一些促進機械加工工藝技術(shù)減少誤差問題的可行性對策。

關(guān)鍵詞：機械加工工藝；技術(shù)誤差問題；對策分析

1針對于機械加工工藝的技術(shù)誤差成因的探究

（1）定位過程的技術(shù)誤差問題。在機械加工生產(chǎn)當中誤差問題非常容易在定位過程中出現(xiàn)，如果在定位過程中出現(xiàn)誤差將會大幅度的降低整個機械加工的速度。為了更好的確保機械產(chǎn)品的精確性，那么在實際的機械加工生產(chǎn)之前相關(guān)工作人員一定要認真仔細的對設(shè)計和定位基準進行有效的選擇核對，只有這樣才能顯著的減少誤差的出現(xiàn)，也就會促進這個機械加工生產(chǎn)的過程順利完成。（2）機床誤差的技術(shù)誤差問題。機床誤差也是機械加工工藝中常見的問題之一，其中機床誤差主要包括傳動鏈誤差、主軸回轉(zhuǎn)誤差以及導軌誤差。主軸回轉(zhuǎn)誤差是機床各個部件相對位置和運動基準，主軸回轉(zhuǎn)誤差的精度會對機床成形運動之間的相互位置關(guān)系造成一定的變化。傳動鏈誤差的出現(xiàn)是在實際的運行過程中傳動鏈不斷磨損，導致生產(chǎn)制造和裝配的精度降低。機床導軌誤差在機械加工工藝中影響的情況主要包括導軌在水平面中以及垂直面中的直線度而形成的誤差以及前后導軌在垂直面中由于扭曲度存在而形成誤差。因為平均回轉(zhuǎn)軸線和主軸兩者之間的實際回轉(zhuǎn)軸線之間存在著差距，從而也就在一定程度上導致產(chǎn)生主軸回轉(zhuǎn)誤差情況的發(fā)生，這樣對零件的精度也會產(chǎn)生相應(yīng)的影響[1]。（3）器具加工的技術(shù)誤差問題。器具加工的技術(shù)誤差問題主要包括兩種原因，其中第一個原因是由于刀具在實際的應(yīng)用過程中選擇的規(guī)格不合適，導致生產(chǎn)的工件發(fā)生誤差問題。第二個原因是在應(yīng)用刀具中運行問題存在磨損因素，形成自身規(guī)格的改變，尤其是對固定尺寸的刀具會顯著的提升產(chǎn)品出現(xiàn)誤差的幾率[2]。

2針對于促進機械加工工藝技術(shù)減少誤差問題對策的分析

（1）堅持遵循機械加工工藝各項基本原則。促進機械加工工藝技術(shù)減少誤差問題的對策就是要堅持遵循機械加工工藝各項基本原則，也就是“基準先行”“先粗后精”以及“先主后次”。在處理基準問題上一定要采用多表面加工的實際標準，從而來有效的降低發(fā)生定位誤差存在的各種不良因素。還要采取有效的措施促使設(shè)計實際的標準以及定位的基準最大限度的重合，從而避免基準不重合誤差情況的出現(xiàn)。所以說，在實際的機械產(chǎn)品加工和生產(chǎn)中一定要嚴格按照相關(guān)的基本原則進行，盡最大可能的降低機械加工工藝技術(shù)中存在的薄弱環(huán)節(jié)和誤差。（2）及時補救誤差措施的應(yīng)用。在實際的機械加工工藝當中有一些工藝誤差是不能有效避免的，但是在面對這種誤差時可以適當?shù)牟扇∪藶椴僮鞯男问絹斫档驼`差的發(fā)生幾率。那么這就要求相關(guān)工作人員在工作當中一定要嚴格按照相關(guān)規(guī)定進行，不能隨意篡改工作流程，制定一份內(nèi)容全面的工作措施來降低加工過程中存在的誤差現(xiàn)象，從而在根本上實現(xiàn)對加工誤差合理科學的控制，為加工工藝準確度的提升奠定堅實的基礎(chǔ)[3]。（3）直接減少誤差法措施的應(yīng)用。直接減少誤差法能夠最大可能的避免和降低誤差的發(fā)生，其中在加工工作當中由于人為因素的影響，也許會存在機械加工人員工作責任感不強的因素，在很大程度上影響了機械加工產(chǎn)品的精確度。因此相關(guān)管理人員一定要有針對性的提升機械加工人員的工作能力，提升其自身的專業(yè)性技能和工作責任感，加強實踐的機會來學到學到更多的經(jīng)驗，在以后的工作中一定要嚴格按照相關(guān)標準去做，徹底杜絕個人因素引起誤差問題，從而顯著的提升零件產(chǎn)品的精確度，促使產(chǎn)品達到高質(zhì)量、高標準的目的。（4）誤差轉(zhuǎn)移法措施的應(yīng)用。機械加工工藝系統(tǒng)中的幾何誤差以及受力受熱變形等都是導致加工的精度受到負面影響，其中誤差轉(zhuǎn)移法措施的應(yīng)用可以有效的將這種誤差現(xiàn)象轉(zhuǎn)移到非敏感方向上來達到減少或者避免誤差的發(fā)生。例如，在實際的加工過程當中機械加工工藝系統(tǒng)的變化對零部件加工表面產(chǎn)生作用力而形成零件參數(shù)的變化，那么我們就可以合理的將作用力轉(zhuǎn)移到切線方向上來降低作用力對精度的影響。所以說誤差轉(zhuǎn)移法的合理應(yīng)用對加工精度組合有深遠的影響，相關(guān)工作人員一定要充分的發(fā)揮出誤差轉(zhuǎn)移法的應(yīng)用價值和作用。（5）減少溫度變形措施的應(yīng)用。最后，機床由于受熱發(fā)生變形也是機械加工出現(xiàn)誤差的原因之一，我們需要做的就是采取措施來控制受熱變形情況的影響，因此采用冷卻液冷卻來達到散熱的目的是一種可行性對策。冷卻液能夠顯著的降低加工工件局部的溫度來達到降低工件變形的目的，只要降低了工件變形也就會減少由于溫度變形所形成誤差的發(fā)生。除此之外，對于熱量因素的處理可以通過減少機床和熱源兩者之間的聯(lián)系和接觸來降低熱量的傳遞，或者采取潤滑劑來降低摩擦力，從而實現(xiàn)熱量的減少[4]。

吳永亮等利用小波變換把隨機誤差分為白噪聲和有色噪聲，并建立了隨機誤差的模型[5]。袁贛南等提出了一種陀螺隨機誤差的在線補償技術(shù)，實驗結(jié)果表明精度有了較大提高[7]。YigiterYuksel等提出了一種剩余偏差溫度補償方法，實驗結(jié)果表明該方法能夠增強系統(tǒng)的魯棒性[8]。JacquesGeorgy等利用非線性系統(tǒng)識別的方法對陀螺的隨機漂移誤差建模，實驗結(jié)果表明該方法很有效[9]。UmarIqbal提出了一種并行串級模塊對誤差進行建模，并進行了實車路面實驗驗證[10]。王新龍等提出了一種能夠適應(yīng)陀螺漂移時變特點的自適應(yīng)濾波算法，試驗表明該方法是一種有效的去除光纖陀螺隨機漂移噪聲方法[11]。研究表明，陀螺的隨機誤差源是多樣的、變化的，很難用某一個確定的模型來描述。而AR隨機誤差模型具有較好的靈活度，能夠描述大多數(shù)的隨機過程。本文首先分析了微機械陀螺的工作原理和誤差來源，從機理上解釋了微機械陀螺誤差產(chǎn)生的原因。在理論分析的基礎(chǔ)上，基于時間序列的分析建立了微機械陀螺角速度隨機誤差的AR模型。然后基于所建立的AR誤差模型，采用卡爾曼濾波方法對隨機誤差進行了濾波處理。實驗結(jié)果驗證了所建模型的有效性。

1微機械陀螺工作原理及誤差分析

1.1微機械陀螺工作原理本文中采用的微機械陀螺是振動陀螺，如圖1所示。其工作原理是：高頻振動質(zhì)量塊在沿相反方向連續(xù)運動，如果沿垂直與的方向施加角加速度時，在哥氏效應(yīng)的作用下，將會在另一軸方向產(chǎn)生與角加速度成比例的哥氏力。該哥氏力使高頻振動質(zhì)量塊產(chǎn)生振動，通過外圍轉(zhuǎn)換電路將高頻振動質(zhì)量塊的振幅轉(zhuǎn)換為可測得的電信號，從而獲得輸入角加速度的信息。

1.2微機械陀螺誤差分析引起微機械陀螺產(chǎn)生誤差的因素很多，而且各種原因之間相互關(guān)聯(lián)?？傮w來看，陀螺的誤差分為兩類，一類是確定性誤差，一類是隨機誤差。確定性誤差是由器件的制造缺陷、安裝誤差、環(huán)境干擾和刻度因數(shù)等因素共同決定的。陀螺的確定性誤差主要包括常值零偏、刻度因素誤差和軸失準角等，這類誤差一般具有一定的變化規(guī)律，能夠利用確定的函數(shù)關(guān)系來描述，可以通過轉(zhuǎn)臺、溫度測試試驗進行參數(shù)標定。隨機誤差由某種隨機干擾隨機產(chǎn)生，無法利用確定的函數(shù)關(guān)系來描述。陀螺的隨機誤差主要由隨機常數(shù)、隨機游走、隨機斜坡等組成。

1.3平穩(wěn)性檢驗本文將陀螺的隨機誤差看作一個隨機過程，采用基于時間序列分析的方法建立陀螺的隨機誤差模型。時間序列建模要求序列為平穩(wěn)、正態(tài)、零均值時間序列，因此建模之前需要檢驗陀螺隨機誤差數(shù)據(jù)序列的平穩(wěn)性。這里定義游程是保持序列原有順序的情況下，具有相同符號的序列。游程過多或過少都被認為是存在非平穩(wěn)趨勢。設(shè)時間序列數(shù)據(jù)足夠長，把數(shù)據(jù)分成K個等長度的子序列，子序列長度為N。N1、N2分別為各子序列正負值的個數(shù)，γ為子序列游程數(shù)。

2基于時間序列分析的隨機誤差建模

摘要：對數(shù)控機床幾何誤差產(chǎn)生的原因作了比較詳細的分析，將系統(tǒng)誤差的補償方法進行了歸納，并在此基礎(chǔ)上闡述了各類誤差補償方法的應(yīng)用場合，為進一步實現(xiàn)機床精度的軟升級打下基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機床；幾何誤差；誤差補償

前言

提高機床精度有兩種方法。一種是通過提高零件設(shè)計、制造和裝配的水平來消除可能的誤差源，稱為誤差防止法(errorprevention)。該方法一方面主要受到加工母機精度的制約，另一方面零件質(zhì)量的提高導致加工成本膨脹，致使該方法的使用受到一定限制。另一種叫誤差補償法(errorcompensation)，通常通過修改機床的加工指令，對機床進行誤差補償，達到理想的運動軌跡，實現(xiàn)機床精度的軟升級。研究表明，幾何誤差和由溫度引起的誤差約占機床總體誤差的70%，其中幾何誤差相對穩(wěn)定，易于進行誤差補償。對數(shù)控機床幾何誤差的補償，可以提高整個機械工業(yè)的加工水平，對促進科學技術(shù)進步，提高我國國防能力，繼而極大增強我國的綜合國力都具有重大意義。

1幾何誤差產(chǎn)生的原因

普遍認為數(shù)控機床的幾何誤差由以下幾方面原因引起：

摘要

分析了熱量表的誤差組成及影響誤差的因素，并模擬計算了實際不同運行工況下熱量表的最大誤差，得出結(jié)論；當散熱器進出水溫差Δt達到最小值、流量q達到最小允許值時，熱表誤差限的最大值為10%，隨流量的增加，誤差限逐漸降為8%；Δt不變時，流量較小誤差較小；q不變時，Δt越大，誤差越小，當Δt>3Δtmin時，誤差接近常數(shù)；一定溫差下，當實際流量大于常用流量的一半后，誤差近似為常數(shù)。

關(guān)鍵詞：熱量表/最大允許誤差/供熱計量收費

Abstract

Analysestheconstitutionoftheheatmetermeasurementerroranditsaffectingfactors,calculatesthemaximalmeasurementerrorofaheatmeterunderthedifferentoperationconditions.Concludesthatthemaximalmeasurementerrorofheatmeteris10%whenthetemperaturedifferencebetweeninletandoutletfluidofaradiatorisminimalandtheflowrateisalsominimaladmissible.Whenflowrate(q)increases,theerrorlimitswillgraduallyreduceto8%.ForaconstantΔt,thesmallertheerror.WhenΔt>3Δtmin,theerrorwillbeclosetoaconstant.Forcertaintemperaturedifferences,whentheactualflowrateqislargerthanhalfofcommonflowratetheerrorisnearlyaconstant.

Keywords：heatmeter/maximumpermissibleerror/heatbilling

摘要：綠色、高效、優(yōu)質(zhì)是機械制造加工企業(yè)一直以來都追求的目標。為了實現(xiàn)這一目標，產(chǎn)品的質(zhì)量必須得到保證，而產(chǎn)品的質(zhì)量水平與零部件的加工以及裝配水平息息相關(guān)。其中生產(chǎn)制造過程中的加工誤差直接影響著零部件的加工質(zhì)量，不僅如此，加工誤差還會產(chǎn)生嚴重的安全問題，使得機械制造企業(yè)受到經(jīng)濟和聲譽上的巨大打擊。因此，為了減輕或者避免這種不利的影響，本文討論了一些機械加工工藝流程中的誤差來源與解決措施，希望能給讀者一點啟發(fā)。

關(guān)鍵詞：加工精度；加工誤差來源；解決措施

加工誤差是指機械加工之后工件的實際幾何尺寸以及表面質(zhì)量與理論的尺寸、質(zhì)量不相符合的現(xiàn)象。在機械加工制造過程中，加工誤差是必定會出現(xiàn)的，出現(xiàn)的加工誤差又會對機械加工精度造成影響。所以說，我們需要對加工過程中存在的誤差來源來認真地梳理，發(fā)現(xiàn)其產(chǎn)生的規(guī)律，進一步使用對應(yīng)的方法來減少誤差的出現(xiàn)，從而使得最終的制造精度大幅提升。

1機械加工誤差產(chǎn)生的原因

1.1原理誤差。在加工的過程中沒辦法采用理想的加工運動方式而采用了近似的加工運動方式，由此產(chǎn)生的加工誤差稱為原理誤差。從實際的情況考慮，如果采用理論中的加工原理對工件進行加工，那么就需要十分復(fù)雜的加工機構(gòu)來實現(xiàn)這一目標，這會造成資源的極大浪費。機械加工企業(yè)只需要將加工件的誤差控制在一定范圍內(nèi)，能夠滿足功能需求即可，并不需要提高成本來徹底消除誤差。因此，在實際加工中原始誤差是一定會存在的，這就會給加工件的加工精度帶來影響。1.2機床誤差。機床是機械加工的必備條件，生產(chǎn)過程中的每一個環(huán)節(jié)，零部件的每一次加工都需要機床的參與。所以說，機床自身的誤差直接作用于零部件的制造精確度。機床的制造誤差包括機床的導軌精度誤差、主軸的回轉(zhuǎn)誤差以及傳動鏈誤差。導軌是機床的最關(guān)鍵部件之一，它起到確定機床其他零部件的相對位置、為刀具等加工部件的運動提供基準等作用。導軌的精度誤差主要來源于導軌本身在制造時產(chǎn)生的誤差、導軌安裝不正確以及導軌在運動較長時間后產(chǎn)生的磨損。主軸是進行切削加工必不可少的部件，是生產(chǎn)時刀具運動的基準，能夠直接施加影響作用于被加工部件。主軸的同軸度、跳動度誤差、軸承的幾何尺寸或表面質(zhì)量誤差以及軸承之間的同軸度誤差導致了主軸誤差的出現(xiàn)。在主軸零部件的不同誤差共同作用下會導致主軸的實際軸線在轉(zhuǎn)動過程中偏離理論位置，造成被加工件精度下降。傳動鏈是由諸多的傳動部件例如齒輪、蝸桿、絲杠、螺母等組成的，因而各傳動部件的加工精度以及裝配誤差都會對整個的傳動鏈造成影響，進而產(chǎn)生機床誤差。1.3刀具的幾何誤差。加工過程中不同刀具在切削時與工件的接觸部位磨損程度不同，造成的加工誤差也不相同，同時刀具的切削會對刀具產(chǎn)生力的作用從而使得刀具本身產(chǎn)生變形磨損，從而使得被加工件產(chǎn)生加工誤差；刀具本身在制造過程中產(chǎn)生的誤差也會造成工件的誤差，例如使用定尺寸刀具進行加工時，刀具的制造誤差會直接對被加工零部件的精度產(chǎn)生不好的作用。1.4調(diào)整誤差。機械加工不是一個一次性就完成的過程，需要經(jīng)過一個個的步驟。而在每個步驟完成之后需要對夾具、刀具以及工件進行調(diào)整，例如重新對刀、重新夾裝等，以便確保它們之間相互位置精度的準確。但是這種調(diào)整會有誤差，這會使得被加工零件的精確度下降。1.5定位誤差。在機械加工開始之前需要將工件固定且與機床上的基準部件保持正確的相對位置，這就需要人利用夾具完成這一環(huán)節(jié)，因而會產(chǎn)生定位誤差。被加工件定位時相對于基準的位置精度會對被加工零件的形狀、尺寸大小產(chǎn)生直接的影響，這關(guān)系著之后的加工以及裝配。所以說定位誤差在機械制造流程中扮演關(guān)鍵角色。在實際的生產(chǎn)環(huán)節(jié)中定位誤差是沒有辦法徹底解決的，因此就需要加工人員在不影響后續(xù)加工處理以及裝配的情況下盡力去減少定位時的基準不重合度，讓機械加工誤差位于公差帶內(nèi)。1.6夾具的幾何誤差。上述提到了定位誤差的重要作用，實現(xiàn)被加工件的定位需要用到夾具。夾具的具體功能是使得工件能夠處于一個參照刀具和機床而言的準確方位，所以說夾具的本身的幾何誤差對機械制造誤差尤其是其中的方位的誤差有很大的壞的作用。1.7刀具、工件受熱或者受力變形引起的誤差。不論被加工件的材料如何，在機械加工的過程中工件受到了刀具的切削，因而會在接觸部位產(chǎn)生劇烈的摩擦以及力的作用。這種劇烈的摩擦會使得刀具以及被加工件產(chǎn)生大量的熱量，工件與刀具會在高溫時會改變自身的剛度性能以及熱力學性能，同時工件與刀具都會在力的作用下產(chǎn)生形變。這些情況都會對被加工件的最終成型、裝配產(chǎn)生很大的影響。特別是對于一些要求高精度、高質(zhì)量表面的加工工件來說，例如航天發(fā)動機部件的加工，在機械加工的過程中工藝系統(tǒng)所受到的力與熱會導致加工部件的報廢。因此，為了解決上述問題，在加工過程中一般會使用冷卻液、切削液對刀具進行冷卻、潤滑。

2解決措施

摘要:螺桿作為螺桿泵的關(guān)鍵零件，工作環(huán)境比較復(fù)雜，其結(jié)構(gòu)和加工質(zhì)量將直接影響到整機的性能。針對螺桿現(xiàn)有的加工方法和設(shè)備很難適應(yīng)螺桿高精度要求的問題，利用數(shù)控加工仿真方法，開發(fā)出螺桿加工新工藝并制造螺桿。進而為了檢驗螺桿數(shù)控加工質(zhì)量是否符合設(shè)計要求，利用DEA橋式數(shù)控三坐標測量對螺桿型線坐標進行測量，并將測量結(jié)果與數(shù)模進行對比分析。分析結(jié)果表明各項指標均在誤差值允許范圍內(nèi)，即數(shù)控加工編程正確合理，加工零件產(chǎn)品合格。

關(guān)鍵詞:螺桿;數(shù)控加工仿真方法;三坐標測量

螺桿作為螺桿泵的關(guān)鍵零部件，工作環(huán)境較為復(fù)雜，其結(jié)構(gòu)和加工質(zhì)量將直接影響到整機的性能。因而除了在合理選擇和設(shè)計螺桿的加工工藝外，采用先進的制造技術(shù)，對于進一步提高螺桿的質(zhì)量和壽命有著重要的意義。在螺桿的制造工藝方面，國內(nèi)螺桿制造公司制造工藝不先進，螺桿加工制造設(shè)備普遍采用普通車床、銑床配以專用成形刀具;部分加工能力較好的企業(yè)也只采用了簡易數(shù)控機床，其加工效率低，加工精度難以保證，很難達到螺桿的設(shè)計要求，另外螺桿的造型都比較復(fù)雜，現(xiàn)有的加工方法和設(shè)備很難適應(yīng)螺桿高精度的要求。數(shù)控加工仿真就是利用計算機軟件來模擬數(shù)控加工過程，對制造過程中可能出現(xiàn)的問題進行分析與預(yù)測，提出改進措施，預(yù)測產(chǎn)品性能、產(chǎn)品制造技術(shù)、產(chǎn)品的可制造性，實現(xiàn)產(chǎn)品從開發(fā)到制造整個過程的優(yōu)化，達到降低產(chǎn)品生產(chǎn)周期、減少開發(fā)風險、提高經(jīng)濟效益的目的。因此，開發(fā)螺桿加工新工藝以提高螺桿制造工藝水平是十分必要的。

1螺桿數(shù)控仿真加工

1．1數(shù)控仿真加工的一般流程。數(shù)控加工是指在計算機的CAM系統(tǒng)上，從加載毛坯，定義加工的對象，設(shè)定刀具參數(shù)，定義加工方式，最后生成相應(yīng)硬件機床的數(shù)控加工程序的過程。仿真加工過程，依據(jù)加工程序的內(nèi)容確立刀具軌跡的生成方式。加工程序的內(nèi)容主要有:定義刀具的驅(qū)動方式和加工對象的幾何尺寸以及切削步距、主軸轉(zhuǎn)速、進退刀點、進給量、切削角度的輸入，并在模型上定義干涉面及安全平面。待所有的刀具軌跡設(shè)計合格，編輯修改相應(yīng)的刀具軌跡達到機床的要求，進行仿真加工模擬，最后進行程序后處理生成相應(yīng)數(shù)控系統(tǒng)的加工代碼，復(fù)制到相應(yīng)的機床上可以進行實際加工(進行DNC傳輸與數(shù)控加工)，其具體流程如圖1所示。本設(shè)計數(shù)控設(shè)備選定為DST五軸數(shù)控銑鏜床。1．2螺桿數(shù)控加工結(jié)果。螺桿數(shù)控加工結(jié)果如圖2所示。

2螺桿加工誤差分析

摘要：數(shù)控加工技術(shù)的應(yīng)用，對于復(fù)雜的曲面加而言，盡管是非常精密的一種加工手段，但其中會存在一些因素對其加工精準產(chǎn)生影響，從而產(chǎn)生誤差。所以，本文針對數(shù)控加工的復(fù)雜曲面誤差做出了如下分析和探究。

關(guān)鍵詞：數(shù)控加工；復(fù)雜曲面；誤差

在各行各業(yè)當中對復(fù)雜曲面有著廣泛的應(yīng)用，如汽車行業(yè)以及航天行業(yè)中。因為科學技術(shù)的快速提升，面對更加復(fù)雜的曲面精度以及復(fù)雜的零件形狀，其質(zhì)量要求更加嚴格，這便需要當前的數(shù)控加工技術(shù)進行更多的創(chuàng)新和提升，以便確保生產(chǎn)出來的曲面零件的精度和質(zhì)量與生產(chǎn)的要求相符合。其中，在實施數(shù)控加工的過程中，會因為誤差問題影響復(fù)雜曲面零件的精準度，所以要對數(shù)控加工誤差進行嚴格控制，應(yīng)用相應(yīng)的手段使復(fù)雜的曲面零件誤差有所降低，以便使加工的效率得到提升。

一、復(fù)雜全面數(shù)控加工的現(xiàn)狀

通常情況下，數(shù)控加工技術(shù)的應(yīng)用，對于復(fù)雜的曲面加工來說，盡管是非常精密的一種加工手段，但其中會存在一些因素對其加工精準產(chǎn)生影響，從而產(chǎn)生誤差。例如：應(yīng)用的道具材料、曲面模型以及加工方法等。在具體操作的過程中，刀具的應(yīng)用理論運行軌跡與補插軌跡之間會產(chǎn)生一定的誤差，如果不對其進行嚴格控制，會產(chǎn)生更大的加工誤差，降低工作效率。當前，五坐標聯(lián)動數(shù)控加工高技術(shù)以及三坐標數(shù)控加工技術(shù)的應(yīng)用非常廣泛，盡管起到的作用非常重要，但是也有一些不可避免的影響因素[1]。當前，在數(shù)控加工當中，主要應(yīng)用的刀具包括球形刀、端銑刀以及環(huán)形刀等，因為球形刀當中的任意點與曲面進行接觸之后產(chǎn)生的效果都是相同的，因為多使用球形刀具對曲面實施加工，并且在三軸聯(lián)動數(shù)控加工以及五軸聯(lián)動數(shù)控加工中非常適用，但是在五軸聯(lián)動加工中，只有環(huán)形刀具比較適用。數(shù)控機床盡管非常精密，但依然會存在很多影響因素，所以對其誤差進行控制分析，是將加工效率進行提升的關(guān)鍵性環(huán)節(jié)。

二、復(fù)雜曲面數(shù)控加工誤差分析