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(zhǔn)確程度，因此提出了相對誤差:

Y=(X/X0)*100%

在中學(xué)物理教學(xué)中的定量測量實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生雖然通過實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)誤差進(jìn)行分析．中學(xué)物理教師在教學(xué)中進(jìn)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(xué)生一碗水，教師至少要有一桶水”的真實(shí)而具體的體現(xiàn)，進(jìn)行誤差分析是教師從理論的高度指導(dǎo)實(shí)踐，而使中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)獲得成功的關(guān)鍵，也有利于培養(yǎng)學(xué)生分析和解決實(shí)際問題的能力．因此物理教師應(yīng)該重視誤差分析在中學(xué)物理教學(xué)中的運(yùn)用。

測量結(jié)果與被測對象客觀存在的真實(shí)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(gè)測量值總會偏離被測對象的真實(shí)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(shí)驗(yàn)中，不同實(shí)驗(yàn)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(shí)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(zhǔn)確．實(shí)驗(yàn)原理不夠完善等因素都有關(guān)系，它是中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)失敗的原因和解決問題的方法

中學(xué)物理教材中，大部分實(shí)驗(yàn)不需要進(jìn)行理論計(jì)算，但必須能成功地驗(yàn)證物理現(xiàn)象，能幫助建立物理概念和規(guī)律．實(shí)際教學(xué)中，雖然正確操作，但是實(shí)驗(yàn)不成功的情況時(shí)有發(fā)生，要追究其原因，就要對實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)誤差進(jìn)行分析．而實(shí)驗(yàn)原理不夠完善又是造成系統(tǒng)誤差而使實(shí)驗(yàn)失敗的主要原因，王力幫教授說：“廣義地講，所謂實(shí)驗(yàn)原理就是實(shí)驗(yàn)方法，實(shí)驗(yàn)的裝置和器材，實(shí)驗(yàn)過程等所依據(jù)的物理道理．”[u因此，中學(xué)物理教學(xué)中，通過分析因?qū)嶒?yàn)原理不夠完善而產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差，可以幫助我們找出實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)時(shí)（實(shí)驗(yàn)裝置如圖l所示），目的是想通過實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生認(rèn)知晶體熔化與凝固時(shí)的特點(diǎn)晶體從溫度達(dá)到熔點(diǎn)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(shí)驗(yàn)總是難獲成功，實(shí)驗(yàn)與理論不符的現(xiàn)象：一是溫度計(jì)示數(shù)還未到熔點(diǎn)（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(shí)間不變，而只是稍微停頓便又緩速上升，即熔化時(shí)間過短，熔點(diǎn)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(diǎn)便開始熔化，是萘粉不純或者溫度計(jì)零點(diǎn)不準(zhǔn)而造成的系統(tǒng)誤差．對第二種現(xiàn)象，廣西師范大學(xué)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(dǎo)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(dá)熔點(diǎn)，還在繼續(xù)升溫，而當(dāng)中心處的萘粉溫度也達(dá)到熔點(diǎn)時(shí)，本應(yīng)保持一段時(shí)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(diǎn)），致使液態(tài)萘發(fā)生對流，加快了導(dǎo)熱，這就加快了剩下部分固態(tài)萘的熔化．”

1前言

所謂機(jī)械加工精度是指機(jī)械零件在生產(chǎn)和加工過程中，其實(shí)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(jī)械零件的幾何參數(shù)一般包括了以下幾個(gè)方面：位置、尺寸和形狀。機(jī)械零件的加工精度就包括了以上三個(gè)方面的內(nèi)容。首先是相互位置的精度，主要是用來判斷機(jī)械零件對加工表面同基準(zhǔn)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(jī)械零件加工表面的同基準(zhǔn)間所產(chǎn)生的尺寸誤差；還有一個(gè)則是形狀精度，形狀精度主要用來判斷對機(jī)械零件的整體幾何形狀所產(chǎn)生的誤差。事實(shí)上，在現(xiàn)實(shí)的機(jī)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(jī)械零件的實(shí)際幾何參數(shù)都不是絕對準(zhǔn)確的，機(jī)械零件在加工過程中都會產(chǎn)生一些誤差。機(jī)械零件的加工誤差就是指機(jī)械零件在加工過程中實(shí)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(jī)械產(chǎn)品是由各種不同零件加工組合而成的，加強(qiáng)對機(jī)械零件由設(shè)計(jì)到加工，再到成品產(chǎn)出過程中的誤差分析，提高機(jī)械零件在生產(chǎn)過程中的精度，對于提高機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量，增強(qiáng)機(jī)械產(chǎn)品的性能，提高機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)械零件在實(shí)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(gè)方面的原因。首先，在現(xiàn)實(shí)的機(jī)械零件加工中采用了近似的加工運(yùn)動。通常我們在進(jìn)行機(jī)床作業(yè)時(shí)，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(yùn)動關(guān)系。在理論加工原理中，如果要達(dá)到完全準(zhǔn)確加工精度，在實(shí)際的加工過程中就會出現(xiàn)很多不切實(shí)際的問題，對我們的生產(chǎn)加工帶來很多困難，因此，在實(shí)際的加工中，我們往往會采取近似運(yùn)動的加工方法，這樣就導(dǎo)致了加工原理誤差的產(chǎn)生。其次，在現(xiàn)實(shí)的機(jī)械零件加工中采用了近似的刀具輪廓。刀具輪廓是機(jī)械零件加工的重要工具，理論上，對機(jī)械零件的加工要求具有非常準(zhǔn)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(shí)的生產(chǎn)加工中，要想達(dá)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(dǎo)致了加工理論誤差的產(chǎn)生。

2．2工藝系統(tǒng)誤差機(jī)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(dǎo)致加工工具和零件之間的位置發(fā)生錯(cuò)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(gè)方面來看：首先，機(jī)械零件受力點(diǎn)位置變化引起誤差。機(jī)械零件在被加工的過程中，工藝系統(tǒng)的切削著力點(diǎn)是伴隨著被切削位置的變化而變化的，機(jī)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(cuò)位，從而引起加工工藝系統(tǒng)的誤差。其次，機(jī)械零件受力程度的變化引起誤差。機(jī)械零件在加工工藝中，不僅其受力點(diǎn)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(jī)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(jī)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(dǎo)致了誤差的存在，影響了加工精度。

3提高機(jī)械加工精度的措施

摘要：隨著社會的不斷進(jìn)步和發(fā)展，我國的機(jī)械加工工藝水平大幅度的提升，其中廣大人民群眾對機(jī)械加工產(chǎn)品的要求也普遍提高，但是機(jī)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(shí)際的機(jī)械加工工藝中一定要重視技術(shù)誤差問題，同時(shí)處理技術(shù)誤差問題也是提高機(jī)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(jī)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(jī)械加工工藝的技術(shù)誤差成因，再來提出一些促進(jìn)機(jī)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(jī)械加工工藝；技術(shù)誤差問題；對策分析

1針對于機(jī)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(jī)械加工生產(chǎn)當(dāng)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(gè)機(jī)械加工的速度。為了更好的確保機(jī)械產(chǎn)品的精確性，那么在實(shí)際的機(jī)械加工生產(chǎn)之前相關(guān)工作人員一定要認(rèn)真仔細(xì)的對設(shè)計(jì)和定位基準(zhǔn)進(jìn)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(jìn)這個(gè)機(jī)械加工生產(chǎn)的過程順利完成。（2）機(jī)床誤差的技術(shù)誤差問題。機(jī)床誤差也是機(jī)械加工工藝中常見的問題之一，其中機(jī)床誤差主要包括傳動鏈誤差、主軸回轉(zhuǎn)誤差以及導(dǎo)軌誤差。主軸回轉(zhuǎn)誤差是機(jī)床各個(gè)部件相對位置和運(yùn)動基準(zhǔn)，主軸回轉(zhuǎn)誤差的精度會對機(jī)床成形運(yùn)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(shí)際的運(yùn)行過程中傳動鏈不斷磨損，導(dǎo)致生產(chǎn)制造和裝配的精度降低。機(jī)床導(dǎo)軌誤差在機(jī)械加工工藝中影響的情況主要包括導(dǎo)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(dǎo)軌在垂直面中由于扭曲度存在而形成誤差。因?yàn)槠骄剞D(zhuǎn)軸線和主軸兩者之間的實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線之間存在著差距，從而也就在一定程度上導(dǎo)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(gè)原因是由于刀具在實(shí)際的應(yīng)用過程中選擇的規(guī)格不合適，導(dǎo)致生產(chǎn)的工件發(fā)生誤差問題。第二個(gè)原因是在應(yīng)用刀具中運(yùn)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(jìn)機(jī)械加工工藝技術(shù)減少誤差問題對策的分析

（1）堅(jiān)持遵循機(jī)械加工工藝各項(xiàng)基本原則。促進(jìn)機(jī)械加工工藝技術(shù)減少誤差問題的對策就是要堅(jiān)持遵循機(jī)械加工工藝各項(xiàng)基本原則，也就是“基準(zhǔn)先行”“先粗后精”以及“先主后次”。在處理基準(zhǔn)問題上一定要采用多表面加工的實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)，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(jì)實(shí)際的標(biāo)準(zhǔn)以及定位的基準(zhǔn)最大限度的重合，從而避免基準(zhǔn)不重合誤差情況的出現(xiàn)。所以說，在實(shí)際的機(jī)械產(chǎn)品加工和生產(chǎn)中一定要嚴(yán)格按照相關(guān)的基本原則進(jìn)行，盡最大可能的降低機(jī)械加工工藝技術(shù)中存在的薄弱環(huán)節(jié)和誤差。（2）及時(shí)補(bǔ)救誤差措施的應(yīng)用。在實(shí)際的機(jī)械加工工藝當(dāng)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(shí)可以適當(dāng)?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(dāng)中一定要嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定進(jìn)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(shí)現(xiàn)對加工誤差合理科學(xué)的控制，為加工工藝準(zhǔn)確度的提升奠定堅(jiān)實(shí)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(dāng)中由于人為因素的影響，也許會存在機(jī)械加工人員工作責(zé)任感不強(qiáng)的因素，在很大程度上影響了機(jī)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(jī)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(zé)任感，加強(qiáng)實(shí)踐的機(jī)會來學(xué)到學(xué)到更多的經(jīng)驗(yàn)，在以后的工作中一定要嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)去做，徹底杜絕個(gè)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(dá)到高質(zhì)量、高標(biāo)準(zhǔn)的目的。（4）誤差轉(zhuǎn)移法措施的應(yīng)用。機(jī)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(dǎo)致加工的精度受到負(fù)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(dá)到減少或者避免誤差的發(fā)生。例如，在實(shí)際的加工過程當(dāng)中機(jī)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(yuǎn)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(jià)值和作用。（5）減少溫度變形措施的應(yīng)用。最后，機(jī)床由于受熱發(fā)生變形也是機(jī)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(dá)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(dá)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(jī)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(shí)現(xiàn)熱量的減少[4]。

吳永亮等利用小波變換把隨機(jī)誤差分為白噪聲和有色噪聲，并建立了隨機(jī)誤差的模型[5]。袁贛南等提出了一種陀螺隨機(jī)誤差的在線補(bǔ)償技術(shù)，實(shí)驗(yàn)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(bǔ)償方法，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該方法能夠增強(qiáng)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(jī)漂移誤差建模，實(shí)驗(yàn)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(jìn)行建模，并進(jìn)行了實(shí)車路面實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證[10]。王新龍等提出了一種能夠適應(yīng)陀螺漂移時(shí)變特點(diǎn)的自適應(yīng)濾波算法，試驗(yàn)表明該方法是一種有效的去除光纖陀螺隨機(jī)漂移噪聲方法[11]。研究表明，陀螺的隨機(jī)誤差源是多樣的、變化的，很難用某一個(gè)確定的模型來描述。而AR隨機(jī)誤差模型具有較好的靈活度，能夠描述大多數(shù)的隨機(jī)過程。本文首先分析了微機(jī)械陀螺的工作原理和誤差來源，從機(jī)理上解釋了微機(jī)械陀螺誤差產(chǎn)生的原因。在理論分析的基礎(chǔ)上，基于時(shí)間序列的分析建立了微機(jī)械陀螺角速度隨機(jī)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(jī)誤差進(jìn)行了濾波處理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了所建模型的有效性。

1微機(jī)械陀螺工作原理及誤差分析

1.1微機(jī)械陀螺工作原理本文中采用的微機(jī)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(yùn)動，如果沿垂直與的方向施加角加速度時(shí)，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(jī)械陀螺誤差分析引起微機(jī)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(jī)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(zhǔn)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(yàn)進(jìn)行參數(shù)標(biāo)定。隨機(jī)誤差由某種隨機(jī)干擾隨機(jī)產(chǎn)生，無法利用確定的函數(shù)關(guān)系來描述。陀螺的隨機(jī)誤差主要由隨機(jī)常數(shù)、隨機(jī)游走、隨機(jī)斜坡等組成。

1.3平穩(wěn)性檢驗(yàn)本文將陀螺的隨機(jī)誤差看作一個(gè)隨機(jī)過程，采用基于時(shí)間序列分析的方法建立陀螺的隨機(jī)誤差模型。時(shí)間序列建模要求序列為平穩(wěn)、正態(tài)、零均值時(shí)間序列，因此建模之前需要檢驗(yàn)陀螺隨機(jī)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(rèn)為是存在非平穩(wěn)趨勢。設(shè)時(shí)間序列數(shù)據(jù)足夠長，把數(shù)據(jù)分成K個(gè)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(fù)值的個(gè)數(shù)，γ為子序列游程數(shù)。

2基于時(shí)間序列分析的隨機(jī)誤差建模

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

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；幾何誤差；誤差補(bǔ)償

前言

提高機(jī)床精度有兩種方法。一種是通過提高零件設(shè)計(jì)、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(jī)精度的制約，另一方面零件質(zhì)量的提高導(dǎo)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(bǔ)償法(errorcompensation)，通常通過修改機(jī)床的加工指令，對機(jī)床進(jìn)行誤差補(bǔ)償，達(dá)到理想的運(yùn)動軌跡，實(shí)現(xiàn)機(jī)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(jī)床總體誤差的70%，其中幾何誤差相對穩(wěn)定，易于進(jìn)行誤差補(bǔ)償。對數(shù)控機(jī)床幾何誤差的補(bǔ)償，可以提高整個(gè)機(jī)械工業(yè)的加工水平，對促進(jìn)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，提高我國國防能力，繼而極大增強(qiáng)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(rèn)為數(shù)控機(jī)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(jì)算了實(shí)際不同運(yùn)行工況下熱量表的最大誤差，得出結(jié)論；當(dāng)散熱器進(jìn)出水溫差Δt達(dá)到最小值、流量q達(dá)到最小允許值時(shí)，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(shí)，流量較小誤差較??；q不變時(shí)，Δt越大，誤差越小，當(dāng)Δt>3Δtmin時(shí)，誤差接近常數(shù)；一定溫差下，當(dāng)實(shí)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(jì)量收費(fèi)

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(jī)械制造加工企業(yè)一直以來都追求的目標(biāo)。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，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(yán)重的安全問題，使得機(jī)械制造企業(yè)受到經(jīng)濟(jì)和聲譽(yù)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(jī)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(diǎn)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(jī)械加工之后工件的實(shí)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(jī)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(jī)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(rèn)真地梳理，發(fā)現(xiàn)其產(chǎn)生的規(guī)律，進(jìn)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(jī)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(yùn)動方式而采用了近似的加工運(yùn)動方式，由此產(chǎn)生的加工誤差稱為原理誤差。從實(shí)際的情況考慮，如果采用理論中的加工原理對工件進(jìn)行加工，那么就需要十分復(fù)雜的加工機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，這會造成資源的極大浪費(fèi)。機(jī)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(shí)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(jī)床誤差。機(jī)床是機(jī)械加工的必備條件，生產(chǎn)過程中的每一個(gè)環(huán)節(jié)，零部件的每一次加工都需要機(jī)床的參與。所以說，機(jī)床自身的誤差直接作用于零部件的制造精確度。機(jī)床的制造誤差包括機(jī)床的導(dǎo)軌精度誤差、主軸的回轉(zhuǎn)誤差以及傳動鏈誤差。導(dǎo)軌是機(jī)床的最關(guān)鍵部件之一，它起到確定機(jī)床其他零部件的相對位置、為刀具等加工部件的運(yùn)動提供基準(zhǔn)等作用。導(dǎo)軌的精度誤差主要來源于導(dǎo)軌本身在制造時(shí)產(chǎn)生的誤差、導(dǎo)軌安裝不正確以及導(dǎo)軌在運(yùn)動較長時(shí)間后產(chǎn)生的磨損。主軸是進(jìn)行切削加工必不可少的部件，是生產(chǎn)時(shí)刀具運(yùn)動的基準(zhǔn)，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(dǎo)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(dǎo)致主軸的實(shí)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?zhǔn)怯芍T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(gè)的傳動鏈造成影響，進(jìn)而產(chǎn)生機(jī)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(shí)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(shí)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(jìn)行加工時(shí)，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(jī)械加工不是一個(gè)一次性就完成的過程，需要經(jīng)過一個(gè)個(gè)的步驟。而在每個(gè)步驟完成之后需要對夾具、刀具以及工件進(jìn)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(zhǔn)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(jī)械加工開始之前需要將工件固定且與機(jī)床上的基準(zhǔn)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(shí)相對于基準(zhǔn)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(jī)械制造流程中扮演關(guān)鍵角色。在實(shí)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(shí)的基準(zhǔn)不重合度，讓機(jī)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(shí)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(gè)參照刀具和機(jī)床而言的準(zhǔn)確方位，所以說夾具的本身的幾何誤差對機(jī)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(jī)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?xí)沟玫毒咭约氨患庸ぜa(chǎn)生大量的熱量，工件與刀具會在高溫時(shí)會改變自身的剛度性能以及熱力學(xué)性能，同時(shí)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(jī)部件的加工，在機(jī)械加工的過程中工藝系統(tǒng)所受到的力與熱會導(dǎo)致加工部件的報(bào)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(jìn)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(jī)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(jìn)而為了檢驗(yàn)螺桿數(shù)控加工質(zhì)量是否符合設(shè)計(jì)要求，利用DEA橋式數(shù)控三坐標(biāo)測量對螺桿型線坐標(biāo)進(jìn)行測量，并將測量結(jié)果與數(shù)模進(jìn)行對比分析。分析結(jié)果表明各項(xiàng)指標(biāo)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(biāo)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(jī)的性能。因而除了在合理選擇和設(shè)計(jì)螺桿的加工工藝外，采用先進(jìn)的制造技術(shù)，對于進(jìn)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(jìn)，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(jī)床，其加工效率低，加工精度難以保證，很難達(dá)到螺桿的設(shè)計(jì)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(jì)算機(jī)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(jìn)行分析與預(yù)測，提出改進(jìn)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(shí)現(xiàn)產(chǎn)品從開發(fā)到制造整個(gè)過程的優(yōu)化，達(dá)到降低產(chǎn)品生產(chǎn)周期、減少開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)、提高經(jīng)濟(jì)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(jì)算機(jī)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(jī)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(jìn)退刀點(diǎn)、進(jìn)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(jì)合格，編輯修改相應(yīng)的刀具軌跡達(dá)到機(jī)床的要求，進(jìn)行仿真加工模擬，最后進(jìn)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(jī)床上可以進(jìn)行實(shí)際加工(進(jìn)行DNC傳輸與數(shù)控加工)，其具體流程如圖1所示。本設(shè)計(jì)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(zhǔn)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(dāng)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?yàn)榭茖W(xué)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(yán)格，這便需要當(dāng)前的數(shù)控加工技術(shù)進(jìn)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(shí)施數(shù)控加工的過程中，會因?yàn)檎`差問題影響復(fù)雜曲面零件的精準(zhǔn)度，所以要對數(shù)控加工誤差進(jìn)行嚴(yán)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(zhǔn)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(yùn)行軌跡與補(bǔ)插軌跡之間會產(chǎn)生一定的誤差，如果不對其進(jìn)行嚴(yán)格控制，會產(chǎn)生更大的加工誤差，降低工作效率。當(dāng)前，五坐標(biāo)聯(lián)動數(shù)控加工高技術(shù)以及三坐標(biāo)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(dāng)前，在數(shù)控加工當(dāng)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?yàn)榍蛐蔚懂?dāng)中的任意點(diǎn)與曲面進(jìn)行接觸之后產(chǎn)生的效果都是相同的，因?yàn)槎嗍褂们蛐蔚毒邔η鎸?shí)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(jī)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(jìn)行控制分析，是將加工效率進(jìn)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