淺談數控車削零件檢驗與加工質量分析

姜淑波

摘 要：零件加工中各道工序之間的檢驗是必不可少的，可以盡早地發現問題并解決問題，保證零件的加工精度，減少廢品率。零件加工過程中加工質量會受到很多因素的影響，分析加工質量產生的原因是十分必要的。

關鍵詞：游標卡尺 表面粗糙度 加工質量 切削參數

中圖分類號：TG519.1 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）10（a）-0099-02

在數控車削過程中，零件的檢驗方法很多，根據加工精度的要求選用不同規格、不同品種的檢驗工具。在實際加工中最常見的就是采用游標卡尺、外徑千分尺檢測尺寸精度以及采用表面粗糙度比較樣塊測量表面粗糙度。

1 常用零件檢驗工具的使用方法及注意事項

1.1 游標卡尺的使用方法

測量時，右手拿住尺身，大拇指移動游標，左手拿零件，使零件位于外測量爪之間，當與量爪緊緊相貼時，即可讀數，讀數時首先以游標零刻度線為準在尺身上讀取毫米整數，即整數部分。然后看游標上第幾條刻度線與尺身的刻度線對齊，每一個大格是0.1 mm，每一個小格是0.02 mm。讀數結果為：例如，2 mm+0.3 mm+0.06 mm=2.36 mm。

1.2 游標卡尺的使用注意事項

（1）游標卡尺是比較精密的測量工具，要輕拿輕放，不得碰撞或跌落地上。（2）測量時，應先擰松緊固螺釘，移動游標不能用力過猛。兩量爪與待測物的接觸不宜過緊。不能使被夾緊的物體在量爪內挪動。（3）讀數時，視線應與尺面垂直。如需固定讀數，可用緊固螺釘將游標固定在尺身上，防止滑動。（4）實際測量時，對同一長度應多測幾次，取其平均值來消除偶然誤差。（5）游標卡尺使用完畢，用棉紗擦拭干凈。長期不用時應將它擦上黃油或機油，兩量爪合攏并擰緊緊固螺釘，放入卡尺盒內蓋好。

1.3 外徑千分尺的使用方法

測量時，左手拿住絕熱板，右手旋轉刻度套筒，當測微螺桿接觸到被測工件時，再旋轉測力裝置來進行微調，若繼續轉動轉帽時打滑并發出聲響時，則表示已經到位，就不要再轉動，以避免用力過大造成工件彈性變形，產生測量誤差。讀數時首先從固定套筒上讀出整數部分，現從微分筒上讀出小數部分（一格為0.01 mm）有多少格再乘以0.01 mm，為最后的小數部分。當微分筒邊緣未蓋住固定套筒上的0.5 mm刻度時，就先讀出0.5 mm。微分筒邊緣與固定套筒刻線間的小數值在微分筒上讀取，找到微分筒上與固定套筒基準線對準的刻線，從下往上讀，一格為0.01 mm，有多少格讀多少。

1.4 外徑千分尺的使用注意事項

（1）外徑千分尺是比較精密的測量工具，要輕拿輕放，不得碰撞或跌落地上。（2）測量前，應先測量一下校驗棒，看看微分筒上的0刻度線是否對準固定套筒的0刻度線。（3）測量時測砧和測微螺桿與待測物的接觸不宜過緊，聽到響聲即可，以免用力過大造成工件彈性變形，產生測量誤差。（4）讀數時，視線應與尺面垂直。（5）實際測量時，對同一長度應多測幾次，取其平均值來消除偶然誤差。（6）使用完畢，用棉紗擦拭干凈。長期不用時應將它擦上黃油或機油，兩量爪合攏并擰緊緊固螺釘，放入卡尺盒內蓋好。

1.5 內徑千分尺的使用方法

（1）內徑千分尺在測量及其使用時，必需用尺寸最大的接桿與其測微頭連接，依次順接到測量觸頭，以減少連接后的軸線彎曲。（2）測量時應看測微頭固定和松開時的變化量。（3）在日常生產中，用內徑尺測量孔時，將其測量觸頭測量面支撐在被測表面上，調整微分筒，使微分筒一側的測量面在孔的徑向截面內擺動，找出最小尺寸，然后擰緊固定螺釘取出并讀數，也有不擰緊螺釘直接讀數的，這樣就存在著姿態測量問題。姿態測量：即測量時與使用時的一致性。例如：測量75～600/0.01 mm的內徑尺時，接長桿與測微頭連接后尺寸大于125 mm時，其擰緊與不擰緊固定螺釘時讀數值相差0.008 mm即為姿態測量誤差。（4）內徑千分尺測量時支承位置要正確。接長后的大尺寸內徑尺重力變形，涉及到直線度、平行度、垂直度等形位誤差，其剛度的大小，具體可反映在“自然撓度”上。理論和實驗結果表明由工件截面形狀所決定的剛度對支承后的重力變形影響很大。如不同截面形狀的內徑尺其長度L雖相同，當支承在（2/9）L處時，都能使內徑尺的實測值誤差符合要求。但支承點稍有不同，其直線度變化值就較大，所以在國家標準中將支承位置移到最大支承距離位置時的直線度變化值稱為“自然撓度”。為保證剛性，在我國國家標準中規定了內徑尺的支承點要在（2/9）L處和在離端面200 mm處，即測量時變化量最小，并將內徑尺每轉90°檢測一次，其示值誤差均不應超過要求。

內徑千分尺誤差分析，內徑千分尺直接測量誤差包括受力變形誤差、溫度誤差和一般測量所具有的示值誤差、讀數瞄準誤差、接觸誤差和測長機的對零誤差。影響內徑尺測量誤差，主要因素為受力變形誤差、溫度誤差。

1.6 內徑百分表的使用方法

（1）把百分表插入量表直管軸孔中，壓縮百分表一圈，緊固。

（2）選取并安裝可換測頭，緊固。

（3）測量時手握隔熱裝置。

（4）根據被測尺寸調整零位。

用已知尺寸的環規或平行平面（千分尺）調整零位，以孔軸向的最小尺寸或平面間任意方向內均最小的尺寸對0位，然后反復測量同一位置2～3次后檢查指針是否仍與0線對齊，如不齊則重調。

為讀數方便，可用整數來定零位位置。

（5）測量時，擺動內徑百分表，找到軸向平面的最小尺寸（轉折點）來讀數。

（6）測桿、測頭、百分表等配套使用，不要與其他表混用。

1.7 表面粗糙度比較樣塊的使用方法

用表面粗糙度比較樣塊測量表面粗糙度的方法，稱比較法。

比較法是將被測工件表面與一組粗糙度比較樣塊進行對照比較（一般為先用眼睛看再用手觸，注意不一定是越亮的表面質量越好），來確定被測表面粗糙度，符合哪一級別的就定為哪一級，讀出對應的Ra值并記錄。

1.8 表面粗糙度比較樣塊的使用注意事項

測量時，要求被測表面的加工方法與表面粗糙度比較樣塊的加工方法相同，車削加工出來的零件就應與車加工出來的比較塊比較，并且要從各個方向反復觀察。如果加工方法不同，會引起判斷誤差。我們習慣會做幾個零件一起比較，分出好壞，其實也就是比較法。我們不妨先取一個零件與比較塊比較，測量出結果，然后再與其他零件比較，接近的是同一級別，相差一點的是下一級別，相差多的就可降兩級。

2 零件加工過程中存在問題與解決辦法

影響機械加工精度的因素很多，如：機床精度、夾具精度、刀具材料、工件材料等。這些對加工精度會產生很多誤差，但對我們目前的情況來說，不僅僅是這些誤差影響加工精度，我們的精度相差很大，而影響最大的應是操作過程中存在的問題，而這些問題也是我們可以解決的，只有把我們自身的問題先解決了，才能更進一步的提高。今天就從操作方面來說說影響加工精度的原因。

2.1 零件加工過程中出現直徑尺寸超差的原因

（1）對刀時讀數不精確造成對加工精度的影響，測量的角度，方向、位置不同都會讀出不同的數值，為了確保加工精度，盡量采用多次測量的方法，取最小尺寸為佳，這樣對刀時輸入的尺寸值小，加工出來的尺寸就會大，外輪廓尺寸偏大是可以彌補的，如果尺寸小了就沒有辦法了。怎樣來彌補？可以采用過程測量的方法，也就是在零件加工過程中測量，可以在加工半精加階段時，停車測量，用實際尺寸與程序尺寸比較，相差的部分用磨損值調整（也就是加刀補值）。（2）對刀時的切削參數與精加工階段時的切削參數不一致造成對加工精度的影響。若對刀時的切削深度比精加工時的主軸轉速高、進給速度大、切削深度大，就會產生很大的切削力，從而使工件變形，這時測量的是變形后的尺寸，把這樣的尺寸值輸入到系統中，系統就會按變形后的尺寸計算加工，而精加工時切削參數降低，工件變形小，再測量時就會出現偏值。因此保證對刀時的切削參數與精加工時一致，也可以減小工件尺寸偏差。（3）對刀時未加冷卻液造成對加工精度的影響。對刀時未加冷卻液，與精加工階段的冷卻壞境不一致，也會影響加工精度。對刀時未加冷卻液，工件會產生很大熱變形，這時測量的是變形后的尺寸，把這樣的尺寸值輸入到系統中，系統就會按變形后的尺寸計算加工，而精加工時加冷卻液，熱變形減小，再測量時就會出現偏。因此保證對刀時的冷卻環境與精加工時一致，也可以減小工件尺寸偏差。

2.2 零件加工過程中出現長度尺寸超差的原因

（1）對刀不精確，切斷刀車刀的對刀應在主軸旋轉的狀態下，將左刀尖試切工件的端面，當聽見切削聲音即可Z坐標清零，然后將刀具Z向進刀到工件長度值+刀寬位置切斷。若操作正確是可以保證零件長度尺寸值。

（2）讀數不精確，即在測量刀具寬度時，讀數不精確，這樣輸入的長度值就不精確，從而影響長度尺寸。因此，掌握正確的測量方法，也可以保證零件長度尺寸值。

2.3 零件加工過程中出現表面粗糙度值過大的原因

（1）精加工階段冷卻不到位對加工表面質量的影響。零件在加工過程中，冷卻液有時供應不足，時有時斷，或冷卻噴嘴澆注位置不對，造成切削區溫度過高，刀具磨損嚴重，工件易變形，從而影響零件表面加工質量，因此在加工前要檢查冷卻液余量，加工時調整冷卻噴嘴的位置，讓工件充分冷卻，從而提高加工表面質量。

（2）精加工階段的切削參數不匹配對加工表面質量的影響。零件加工過程中，各階段的切削參數是不同，粗加工時為提高加工效率，切削參數選擇較高，而主軸轉數高，進給速度大，主軸每轉一圈，刀具沿進給方向移動的距離就大，也就是刀具所邁的步伐就大，刀痕就大，表面質量就差，從而影響加工表面質量，因此適當降低主軸轉數和進給速度可以有效提高表面質量。

（3）精加工階段的刀尖不鋒利對加工表面質量的影響。刀尖鋒利切削時產生的切削力就小，工件變形小，改善表面質量；刀尖鋒利，加工過程中刀具與已加工表面的摩擦小，也可以改善表面質量。也就相當于用水果刀切蘋果，刀刃鋒利不用費力就可以切開。因此適當的刃磨，也可以有效提高表面質量。

2.4 零件加工過程中出現加工工時超長的原因

在機床、夾具、刀具、零件等工藝系統剛度允許的條件下，應盡可能選取較大的背吃刀量，以減少走刀次數，提高生產效率，縮短工時。

3 合理選用檢驗工具及測量方法，提高合格率

在生產實踐過程中，合理地選用檢驗工具與測量方法，保證一定的測量精度，具有高的測量效率、低的測量成本，通過測量分析零件的加工工藝，積極采取預防措施，避免廢品的產生。測量技術的發展與機械加工精度的提高有著密切的關系。

隨著機械工業的發展，數字顯示測量工具等現代高科技測量手段逐步占領了測量技術的領域。

3.1 光電子信息產業在測量工作中的應用

在本世紀微電子和電子計算機技術的基礎上，21世紀將把光、電、聲、磁等物理特性加以綜合開發利用，形成包括光電子器件、激光配置、光纖系統、全息圖像、光是集成電路、光計算機等基本內涵為新一代光電子信息產業。這一新產業將更新現有的各類測量手段，以適應人們對測量的最廣泛的需要。

3.2 軟件產業在測量工作中的應用

在21世紀，世界范圍內的信息處理和知識處理業務將空前活躍，軟科學技術的發展和知識產業的成長將加快步伐；大量的、遍及各個領域的數據庫、信息庫、知識庫將普遍建成并廣泛應用；基本軟件、應用軟件、智能軟件、專家系統等軟件產業，并在經濟發展和國家安全中占有越來越突出的地位。這些高科技軟件也相應的應用于機械測量的領域當中來。

3.3 智能機械產業在測量工作中的應用

在新世紀，傳統的各種機械工具將廣泛地與微電子、光電子和人工智能機械產業。這個產業提供的智能機器人、智能計算機、智能工具（智能汽車、船舶、火車、飛機、航天器等）、智能生產線、智能化工廠等等，不僅在體力上，同時也在腦力上部分替代人類的各種勞動，使人類的智能獲得新的解放，從而人類可以開展更富創造性的工作，智能機械產業的生成，大大提高了測量精度。

現代高科技測量手段應用，減少了人為的影響因素，提高了讀數精度與可靠性，將測量結果用于實際加工中，從而使測量與加工完美地合二為一，提高產品的合格率。

4 結語

隨著現代化加工制造技術的迅猛發展，測量技術也不斷地更新換代，選用合適的測量工具及方法檢測零件是實際生產中十分必要的，降低人為的因素，提高產品合格率，是現代機械加工發展方向。

參考文獻

[1] 何兆鳳.公差與配合[M].北京：機械工業出版社，2004.

[2] 黃云清.公差配合與測量技術[M].北京：機械工業出版社，2005.

[3] 甘永立.幾何量公差與檢測[M].上海：上海科學技術出版社，2008.