試析機(jī)械加工質(zhì)量技術(shù)控制

齊麗娜

摘 要：本文介紹了機(jī)械加工精度的概念及內(nèi)容，分析了機(jī)械加工產(chǎn)生誤差的原因，最后提出提高機(jī)械加工精度的工藝措施。

關(guān)鍵詞：機(jī)械加工精度；幾何誤差；定位誤差；工藝

1.機(jī)械加工精度的概念及內(nèi)容

機(jī)械加工精度是指零件加工后的實(shí)際幾何參數(shù)（尺寸、形狀和位置）與理想幾何參數(shù)相符合的程度。它們之間的差異稱(chēng)為加工誤差。加工誤差的大小反映了加工精度的高低。誤差越大加工精度越低，誤差越小加工精度越高。

加工精度包括三個(gè)方面內(nèi)容： 尺寸精度 指加工后零件的實(shí)際尺寸與零件尺寸的公差帶中心的相符合程度； 形狀精度 指加工后的零件表面的實(shí)際幾何形狀與理想的幾何形狀的相符合程度； 位置精度 指加工后零件有關(guān)表面之間的實(shí)際位置與理想。

在相同中的各種因?qū)?zhǔn)確和完足產(chǎn)品的工加工方法，的生產(chǎn)條件下所加工出來(lái)的一批零件，由于加工素的影響，其尺寸、形狀和表面相互位置不會(huì)絕全一致，總是存在一定的加工誤差。同時(shí)，從滿(mǎn)作要求的公差范圍的前提下，要采取合理的經(jīng)濟(jì)以提高機(jī)械加工的生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性。

2.機(jī)械加工產(chǎn)生誤差主要原因

2.1機(jī)床的幾何誤差

加工中刀具相對(duì)于工件的成形運(yùn)動(dòng)一般都是通過(guò)機(jī)床完成的，因此，工件的加工精度在很大程度上取決于機(jī)床的精度。機(jī)床制造誤差對(duì)工件加工精度影響較大的有：主軸回轉(zhuǎn)誤差、導(dǎo)軌誤差和傳動(dòng)鏈誤差。機(jī)床的磨損將使機(jī)床工作精度下降。（1）主軸回轉(zhuǎn)誤差，機(jī)床主軸是裝夾工件或刀具的基準(zhǔn)，并將運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳給工件或刀具，主軸回轉(zhuǎn)誤差將直接影響被加工工件的精度。（2）導(dǎo)軌誤差，導(dǎo)軌是機(jī)床上確定各機(jī)床部件相對(duì)位置關(guān)系的基準(zhǔn)，也是機(jī)床運(yùn)動(dòng)的基準(zhǔn)。除了導(dǎo)軌本身的制造誤差外，導(dǎo)軌的不均勻磨損和安裝質(zhì)量，也使造成導(dǎo)軌誤差的重要因素。導(dǎo)軌磨損是機(jī)床精度下降的主要原因之一。（3）傳動(dòng)鏈誤差，傳動(dòng)鏈誤差是指?jìng)鲃?dòng)鏈?zhǔn)寄﹥啥藗鲃?dòng)元件間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的誤差。一般用傳動(dòng)鏈末端元件的轉(zhuǎn)角誤差來(lái)衡量。

2.2 刀具的幾何誤差

刀具誤差對(duì)加工精度的影響隨刀具種類(lèi)的不同而不同。采用定尺寸刀具成形刀具展成刀具加工時(shí)，刀具的制造誤差會(huì)直接影響工件的加工精度；而對(duì)一般刀具，其制造誤差對(duì)工件加工精度無(wú)直接影響。夾具的幾何誤差：夾具的作用時(shí)使工件相當(dāng)于刀具和機(jī)床具有正確的位置，因此夾具的制造誤差對(duì)工件的加工精度有很大影響。

2.3 定位誤差

一是基準(zhǔn)不重合誤差。在零件圖上用來(lái)確定某一表面尺寸、位置所依據(jù)的基準(zhǔn)稱(chēng)為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。在工序圖上用來(lái)確定本工序被加工表面加工后的尺寸、位置所依據(jù)的基準(zhǔn)稱(chēng)為工序基準(zhǔn)。在機(jī)床上對(duì)工件進(jìn)行加工時(shí)，須選擇工件上若干幾何要素作為加工時(shí)的定位基準(zhǔn)，如果所選用的定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合，就會(huì)產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差。二是定位副制造不準(zhǔn)確誤差。夾具上的定位元件不可能按基本尺寸制造得絕對(duì)準(zhǔn)確，它們的實(shí)際尺寸都允許在分別規(guī)定的公差范圍內(nèi)變動(dòng)。工件定位面與夾具定位元件共同構(gòu)成定位副，由于定位副制造得不準(zhǔn)確和定位副間的配合間隙引起的工件最大位置變動(dòng)量，稱(chēng)為定位副制造不準(zhǔn)確誤差。

2.4 工藝系統(tǒng)受力變形產(chǎn)生的誤差

一是工件剛度。工藝系統(tǒng)中如果工件剛度相對(duì)于機(jī)床、刀具、夾具來(lái)說(shuō)比較低，在切削力的作用下，工件由于剛度不足而引起的變形對(duì)加工精度的影響就比較大。二是刀具剛度。外圓車(chē)刀在加工表面法線(xiàn)（y）方向上的剛度很大，其變形可以忽略不計(jì)。鏜直徑較小的內(nèi)孔，刀桿剛度很差，刀桿受力變形對(duì)孔加工精度就有很大影響。三是機(jī)床部件剛度。機(jī)床部件由許多零件組成，機(jī)床部件剛度迄今尚無(wú)合適的簡(jiǎn)易計(jì)算方法，目前主要還是用實(shí)驗(yàn)方法來(lái)測(cè)定機(jī)床部件剛度。變形與載荷不成線(xiàn)性關(guān)系，加載曲線(xiàn)和卸載曲線(xiàn)不重合，卸載曲線(xiàn)滯后于加載曲線(xiàn)。兩曲線(xiàn)線(xiàn)間所包容的面積就是載加載和卸載循環(huán)中所損耗的能量，它消耗于摩擦力所做的功和接觸變形功；第一次卸載后，變形恢復(fù)不到第一次加載的起點(diǎn)，這說(shuō)明有殘余變形存在，經(jīng)多次加載卸載后，加載曲線(xiàn)起點(diǎn)才和卸載曲線(xiàn)終點(diǎn)重合，殘余變形才逐漸減小到零。

2.5 工藝系統(tǒng)受熱變形引起的誤差

工藝系統(tǒng)熱變形對(duì)加工精度的影響比較大，特別是在精密加工和大件加工中，由熱變形所引起的加工誤差有時(shí)可占工件總誤差的50%。機(jī)床、刀具和工件受到各種熱源的作用，溫度會(huì)逐漸升高，同時(shí)它們也通過(guò)各種傳熱方式向周?chē)奈镔|(zhì)和空間散發(fā)熱量。

2.6 調(diào)整誤差

在機(jī)械加工的每一工序中，總要對(duì)工藝系統(tǒng)進(jìn)行這樣或那樣的調(diào)整工作。由于調(diào)整不可能絕對(duì)地準(zhǔn)確，因而產(chǎn)生調(diào)整誤差。在工藝系統(tǒng)中，工件、刀具在機(jī)床上的互相位置精度，是通過(guò)調(diào)整機(jī)床、刀具、夾具或工件等來(lái)保證的。當(dāng)機(jī)床、刀具、夾具和工件毛坯等的原始精度都達(dá)到工藝要求而又不考慮動(dòng)態(tài)因素時(shí)，調(diào)整誤差的影響，對(duì)加工精度起到?jīng)Q定性的作用。

3 .提高加工精度的工藝措施

3.1 減少原始誤差。提高加工零件所使用機(jī)床的幾何精度，提高夾具、量具及工具本身精度，控制工藝系統(tǒng)受力、受熱變形產(chǎn)生的誤差，減少刀具磨損、內(nèi)應(yīng)力引起的變形誤差，盡可能減小測(cè)量誤差等均屬于直接減少原始誤差。為了提高機(jī)加工精度，需對(duì)產(chǎn)生加工誤差的各項(xiàng)原始誤差進(jìn)行分析，根據(jù)不同情況對(duì)造成加工誤差的主要原始誤差采取相應(yīng)的解決措施。對(duì)于精密零件的加工應(yīng)盡可能提高所使用精密機(jī)床的幾何精度、剛度和控制加工熱變形；對(duì)具有成形表面的零件加工，則主要是如何減少成形刀具形狀誤差和刀具的安裝誤差。

3.2 誤差補(bǔ)償法。對(duì)工藝系統(tǒng)的一些原始誤差，可采取誤差補(bǔ)償?shù)姆椒ㄒ钥刂破鋵?duì)零件加工誤差的影響。

3.2.1 誤差補(bǔ)償法：該方法是人為地造出一種新的原始誤差，從而補(bǔ)償或抵消原來(lái)工藝系統(tǒng)中固有的原始誤差，達(dá)到減少加工誤差，提高加工精度的目的。

3.2.2 誤差抵消法：利用原有的一種原始誤差去部分或全部地抵消原有原始誤差或另一種原始誤差。

3.3 分化或均化原始誤差。為了提高一批零件的加工精度，可采取分化某些原始誤差的方法。對(duì)加工精度要求高的零件表面，還可以采取在不斷試切加工過(guò)程中，逐步均化原始誤差的方法。

3.3.1 分化原始誤差（分組）法：根據(jù)誤差反映規(guī)律，將毛坯或工序的工件尺寸經(jīng)測(cè)量按大小分為n組，每組工件的尺寸范圍就縮減為原來(lái)的1n。然后按各組的誤差范圍分別調(diào)整刀具相對(duì)工件的準(zhǔn)確位置，使各組工件的尺寸分散范圍中心基本一致，以使整批工件的尺寸分散范圍大大縮小。

3.3.2 均化原始誤差：這種方法的過(guò)程是通過(guò)加工使被加工表面原有誤差不斷縮小和平均化的過(guò)程。均化的原理就是通過(guò)有密切聯(lián)系的工件或工具表面的相互比較和檢查，從中找出它們之間的差異，然后再進(jìn)行相互修正加工或基準(zhǔn)加工。

3.4 轉(zhuǎn)移原始誤差。該方法的實(shí)質(zhì)就是將原始誤差從誤差敏感方向轉(zhuǎn)移到誤差非敏感方向上去。轉(zhuǎn)移原始誤差至非敏感方向。各種原始誤差反映到零件加工誤差上的程度與其是否在誤差敏感方向上有直接關(guān)系。若在加工過(guò)程中設(shè)法使其轉(zhuǎn)移到加工誤差的非敏感方向，則可大大提高加工精度。轉(zhuǎn)移原始誤差至其他對(duì)加工精度無(wú)影響的方面。

4. 結(jié)語(yǔ)

總之，在機(jī)加工過(guò)程中，產(chǎn)生誤差是不可避免的。只有對(duì)誤差產(chǎn)生的原因進(jìn)行詳細(xì)的分析，才能采取相應(yīng)的預(yù)防措施以盡可能地減少加工誤差，從而有效提高機(jī)加工的精度。