機械加工質量技術控制探討

張宇輝

摘要：隨著生產工藝的提高，機械加工成為一門十分普遍的技術，但是要想達到完美的加工精度，必須不斷的減少誤差的發生機率，本文主要對機械加工質量的技術控制措施進行簡要的探討，以進一步改善機械加工的精度。

關鍵詞：機械加工質量;精度控制;幾何誤差;控制工藝

前言

機械加工主要是利用機械作為加工工具，對產品的外形尺寸或性能進行標準化的過程。機械加工按照被加工的工件在加工狀態時適宜的溫度，分為冷加工和熱加工。冷加工是指在常溫下加工，并且不引起產品發生化學或物理變化。熱加工是指在高于或低于常溫狀態下，能夠引起產品發生化學或物理變化。熱加工常見有熱處理、煅造、鑄造和焊接。按加工方式可分為切削加工和壓力加工。

1.機械加工的概念及內容

所謂機械加工精度就是指加工后的零件幾何參數與理想存數的相符度，存在的差異被稱為誤差，誤差是是反映精度高低的重要標準，誤差大，精度低。加工精度主要是由尺寸的精度、形狀精度及位置精度共同組成的，所謂的尺寸精度就是指加工后零件的實際尺寸與零件尺寸的公差帶中心相符度;形狀精度則是指加工后的幾何形狀與理想的相符情況;位置精度就是指加工后零件相關表面間的實際位置與理想的差距。加工誤差在所難免面，但是如何控制誤差在合理的范圍內，盡量的降低誤差成為擺在機械加工人員面前的首要難題。

2.產生機械加工誤差的因素的分析

2.1加工原理誤差

加工原理誤差是由于采用了近似的成形運動或近似的刀刃輪廓進行加工所產生的誤差。通常，為了獲得規定的加工表面，刀具和工件之間必須實現準確的成形運動，機械加工中稱為加工原理。理論上應采用理想的加工原理和完全準確的成形運動以獲得精確的零件表面。但在實踐中，完全精確的加工原理常常很難實現，有時加工效率很低;有時會使機床或刀具的結構極為復雜，制造困難;有時由于結構環節多，造成機床傳動中的誤差增加，或使機床剛度和制造精度很難保證。因此，采用近似的加工原理以獲得較高的加工精度是保證加工質量和提高生產率以及經濟性的有效工藝措施。

比如：齒輪滾齒加工用的滾刀有兩種原理誤差，一是近似造型原理誤差，即由于制造上的困難，采用阿基米德基本蝸桿或法向直廓基本蝸桿代替漸開線基本蝸桿;二是由于滾刀刀刃數有限，所切出的齒形實際上是一條折線而不是光滑的漸開線，但由此造成的齒形誤差遠比由滾刀制造和刃磨誤差引起的齒形誤差小得多，故忽略不計。又如模數銑刀成形銑削齒輪，模數相同而齒數不同的齒輪，齒形參數是不同的。理論上，同一模數，不同齒數的齒輪就要用相應的一把齒形刀具加工。實際上，為精簡刀具數量，常用一把模數銑刀加工某一齒數范圍的齒輪，也采用了近似刀刃輪廓。

2.2機床存在的幾何誤差

與工件成形運動不同，機床是加工的主要設備之一，所以，工件的加工精度受到機床精度的影響。機床制造誤差對加工精度存在較大影響，具體來說，可以分為以下幾類：第一，主軸回轉誤差，變動量主軸回轉誤差是指主軸各瞬間的實際回轉軸線相對其平均回轉軸線的。從其原因來看，主要是由于主軸幾段軸頸的同軸誤差、軸承自身存在誤差等等。對此要適當的改進主軸及箱體的制造精度，選擇精度較高的軸承，改善主軸部件的裝配精度等，都在一定程度上可以改善機床主軸的回轉精度。第二，導軌誤差，導軌式機床上用于確定各部件相對位置關系的基準。車床導軌的精度主要可以分為以下幾個方面：水平面內的直線精度達到要求;垂直面內的直線度達到精度規定;前后導軌平衡度滿足要求。除了導軌自身產生的誤差之外，導軌的運行過程中會出現磨損也會導致誤差的出現。第三，傳動鏈誤差，主要說的是內聯系的傳動鏈中首末兩端傳動元件間的相對運動誤差，傳動誤差是由傳動鏈中的組成環節制造與裝配的誤差，或者是使用中的磨損導致的，一般用傳動鏈末端元件的轉角誤差來衡量。

2.3刀具加工中的誤差

刀具在使用過程中出現磨損在所難免，這一定會影響到刀具的尺寸與形狀，產生誤差。這就要求提高刀具的耐磨損程度，準確設置刀具幾何參數和切削用量，選擇最佳的冷卻液，都在一定程度上可以改善刀具的尺寸磨損，必要情況下對磨損要進行補償處理。刀具誤差對刀工精度的影響較大，也會受到種類的影響，如果選擇定尺寸刀具加工的話，刀具制造的誤差會直接影響零件的精度;但是一般刀具所產生的影響則是間接的。

2.4定位不當導致的誤差。首先是基準不重合導致誤差。我們稱零件圖上用來確定表面尺寸、位置依據的基準為設計基準，在工序圖上用來確定本工序被加工后的尺寸、位置依據的基準被稱為工序基準。在進行零件加工過程中，必須要選擇若干件幾何要素作為加工的定位基準，如果選用的與設計的存在差異，就會導致基準不重合的誤差。

其次是定位副不準誤差。任何元件的生產與設計的預期目標必然都存在一定的差距，都會存在一定的幾何誤差，但是，只要誤差在合理的范圍內是不會影響生產的，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。

2.5工藝系統受力變形導致的誤差

（1）工件剛度過低導致的誤差。如果系統中的工件剛度與機床、刀具、夾具相比較低的話，受到切削力的影響，會導致變形，影響加工的精度。

（2）機床部件剛度不足。機床部件包括眾多零件，至今為止對其剛度也沒有簡單的計算方法，仍是采用實驗方法來確定其剛度，變形與荷載無法形成線性關系，加載曲線和卸載曲線不重合，卸載曲線滯后于加載曲線。經過一次卸載后無法回到原來的起點，變形已經存在。

2.6工藝系統受熱變形導致的誤差。這是影響加工精度的主要誤差之一，尤其是一些精密儀器的加工，從誤差的分類來看，有50%以上的誤差是由于受熱導致的，機床、刀具及部件都會受到熱源的影響，產生不同程度的變形，導致誤差。

2.7調整過程中產生的誤差。機械加工的每個環節完成后都需要調整工藝系統，調整不當也會引起誤差。在工藝系統中，工件、刀具在機床上位置是需要調整等才能實現的，當原始精度無法達到預期的要求時，調整誤差會影響到加工的精度。

2.8測量產生的誤差。在進行零件加工或者事后測量過程中，由于測量的方法或者設備精度的影響都會產生一定的誤差，影響測量的精度。

3.改善加工精度的工藝措施

3.1減小原始誤差的出現頻率

要想改善加工的精度，就要從根本入手，加強機床、刀具、量具的精度，控制工藝系統的受力、受熱變形導致的誤差，采取措施降低磨損，盡可能的減小測量誤差。為了改善加工的精度要對產生加工誤差的各項原始誤差進行仔細分析，根據加工的情況不同對造成加工誤差的因素進行控制。在進行精密零件加工的時候要盡可能的改善機床的精密性，對具有成形便面的零件加工則主要是減小刀具誤差。

3.2誤差補償法

原始誤差是無法徹底避免的，但是不能任其發展，必須要采取必要的措施加以控制，一般情況下誤差補償對其有一定的抑制作用，可以減小影響，進而提高加工的精度。抵消則是用一種原始誤差去除或全部抵消原始誤差。

3.3分化或均化原始誤差

（1）原始誤差的分化。誤差不是隨意的，是有一定規律的，掌握誤差規律，將其分組，按照誤差的范圍作出適當的調整，改進刀具準確性，使各組工件的尺寸分散范圍中心基本上保持一致，進而使整批工件的尺寸分散范圍縮小，減小誤差。

（2）原始誤差的均化。該方法是運用加工的方式使其表面的誤差減小，或者將誤差均化的過程，簡單來說，就是通過比較工件與工具的區別，來找出問題，然后進行修正或基準加工。

3.4原始誤差的轉移

這一方法較為常見，就是將誤差從特殊的地方轉移到相對影響小的區域內。各種原始誤差反映到零件加工誤差上的程度預期是否在誤差敏感方向上關系密切，這就要求在加工過程中采取必要的措施將誤差轉移出去，提高加工的精度，而且轉移誤差對其他加工精度影響小，間接降低了誤差。

4.結束語

總而言之，在機械的加工過程中，機械加工產生的誤差在所難免，只有充分了解誤差產生的原因，對其措施進行仔細的研究，以選擇具有針對性的措施加以控制，降低誤差產生的影響，進而改善加工的精確度，以促進加工水平地提高。

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