影響機(jī)械加工質(zhì)量因素的控制

康 政

開灤錢家營礦業(yè)公司，河北開灤 063301

機(jī)械加工精度指的是工件在形狀、尺寸、位置方面的理想?yún)?shù)與工件加工后的實(shí)際參數(shù)之間的相差程度，其差值是加工誤差。機(jī)械加工質(zhì)量主要是指機(jī)械加工精度的控制，機(jī)械加工質(zhì)量越好，說明機(jī)械加工精度控制好，加工誤差小。機(jī)械加工精度主要包括尺寸、形狀、位置精度。

在相同加工條件下，生產(chǎn)的同批次工件因?yàn)楦鞣N因素的綜合性影響加工精度不盡相同。為了保證加工質(zhì)量和精度，保證工件加工誤差都在規(guī)定要求的公差帶范圍內(nèi)，提高機(jī)械加工的經(jīng)濟(jì)效益和生產(chǎn)效率，我們必須分析影響加工質(zhì)量的因素提出可行有效的控制措施。

1 機(jī)械加工質(zhì)量對工件性能的影響

機(jī)械加工質(zhì)量對產(chǎn)品性能有一定的影響，從產(chǎn)品的耐磨性、耐腐蝕性、疲勞強(qiáng)度等方面可以展現(xiàn)出來，良好的機(jī)械加工質(zhì)量有利于提高工件的質(zhì)量和性能。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

首先，工件的耐磨性；當(dāng)加工工件表面粗糙度較大時(shí)由于實(shí)際過程中觸面小接觸壓強(qiáng)大，導(dǎo)致工件易磨損。有時(shí)會造成嚴(yán)重的磨損，危害產(chǎn)品質(zhì)量甚至造成安全事故；其次，影響工件的耐蝕性；由于表面粗糙度的存在，工件在使用過成中，水分或者易腐蝕介質(zhì)會進(jìn)入粗糙的工件表面，形成化學(xué)或電化學(xué)局部腐蝕，導(dǎo)致工件表面形成麻坑；第三，影響工件的疲勞強(qiáng)度；當(dāng)受到交變載荷作用時(shí)，表面粗糙度會引起應(yīng)力集中，降低疲勞強(qiáng)度，減少產(chǎn)品或工件的壽命。一般情況下加工硬化會提高疲勞強(qiáng)度，但硬化過度殘余應(yīng)力對疲勞強(qiáng)度影響較大。

2 影響機(jī)械加工精度的原因

2.1 機(jī)械加工工藝系統(tǒng)的影響

機(jī)械加工過程中加工工件所用的機(jī)床、切削所用的刀具、固定所用的夾具都會對加工精度產(chǎn)生影響，這些統(tǒng)稱加工工藝系統(tǒng)影響。首先，加工過程是通過機(jī)床，刀具和工件形成相對運(yùn)動(dòng)完成的，所以機(jī)床的制造精度對工件的加工精度影響很大。主軸的回轉(zhuǎn)誤差、傳動(dòng)鏈誤差、嚙合誤差、導(dǎo)軌誤差、機(jī)床的磨損等這些都會導(dǎo)致對工件加工精度產(chǎn)生影響；其次，切削刀具的幾何誤差；一是不同的刀具誤差不盡相同，比如定尺寸成形刀具，其誤差影響工件的精度；二是刀具的使用過程中，刀具的磨損一定程度上也會產(chǎn)生一定的誤差；三是工件夾具的制造精度對影響著工件加工過程中的位置精度。

2.2 機(jī)械加工熱變形的影響

機(jī)械加切削過程會產(chǎn)生大量的熱量，這部分熱量會引起工件加工過程的變形。加工方法的選擇、加工工件的形狀、加工過程的降溫措施都會影響加工過程熱變形的大小。一是加工過程受熱不均勻的影響。比如用車床車軸類零件時(shí)，由于加過程存在切削熱，加工開始階段溫度較低，隨著加工的進(jìn)程溫度逐漸升高，受熱脹冷縮的影響，切削量增大，在加工冷卻后它的直徑和長度又都會發(fā)生收縮，這樣就會產(chǎn)生實(shí)際尺寸小于理想尺寸的加工誤差。同時(shí)在加工過程中由于工件的受熱不均，會產(chǎn)生徑向加工誤差和圓柱度誤差。對于有孔的零件加工過程會產(chǎn)生同軸度誤差。加工薄片類零件如果出現(xiàn)受熱不均的情況下，則容易出現(xiàn)上翹曲變形的現(xiàn)象，從而在冷卻后產(chǎn)生中凹的形狀誤差；二是熱源不同的影響。不同的機(jī)床和加工方式所產(chǎn)生熱源不同，工件受熱方式不同，其產(chǎn)生的加工誤差也不相同。比如加工孔狀零件，鉆削加工和鏜孔加工就有很大區(qū)別。此外孔的大小也會影響加工中的散熱，從而影響工件的加工精度；三是刀具的受熱變形影響。據(jù)統(tǒng)計(jì)在操作過程中，切削時(shí)加工刀具的熱量在5%左右。隨著加工的進(jìn)行刀具受熱產(chǎn)生變形，溫度升高，刀具發(fā)生延展，尺寸變大，嚴(yán)重影響工件的切削量的大小，從而影響加工精度。在粗加工過程中可以忽略刀具受熱影響，在精加工工序或精密零件的加工過程中必須考慮刀具受熱變形影響。此外加工過程的熱量還會對機(jī)床傳動(dòng)鏈、機(jī)床精度、夾具精度產(chǎn)生影響，這些都會導(dǎo)致加工誤差的增大。

2.3 機(jī)械加工受力變形的影響

系統(tǒng)的夾緊力、傳動(dòng)力、切削力，以及工件自身慣性力、重力等影響著工件加工精度。這些都會導(dǎo)致產(chǎn)生一定變形，從而導(dǎo)致工件和刀具的相對位置變化，使加工精度降低。一方面工件剛度比較低時(shí)，切削力和自身重力作用下引起的工件變形對加工精度影響很大，特別是細(xì)長棒材的加工；另一方面刀具的剛度也會產(chǎn)生一定影響。例如加直徑較小的內(nèi)孔時(shí)，采用鏜床加工，假若鏜刀的刀桿剛度較差，在鏜孔加工過程中受力變形，會嚴(yán)重影響內(nèi)孔的加工精度，導(dǎo)致加工誤差。此外機(jī)床零部件的剛度也會對零件的加工精度產(chǎn)生影響。

2.4 機(jī)械加工人為因素的影響

在工件加工過程中，特別是人工操作的切削等過程中，工人的經(jīng)驗(yàn)、熟練程度、責(zé)任心等至關(guān)重要?？赡芤?yàn)楣と说囊粫r(shí)馬虎大意或者經(jīng)驗(yàn)不足會造成加工精度的降低。

除以上文章所述的影響機(jī)械加工質(zhì)量和精度主要因素外，工件加工過程中的誤差還包括原理誤差、測量誤差、工件殘余應(yīng)力引起的變形誤差等。

3 控制機(jī)械加工質(zhì)量的措施

機(jī)械加工質(zhì)量對保證產(chǎn)品性能，包證產(chǎn)品安全性至關(guān)重要。所以我們要從以下幾個(gè)方面來控制加工誤差，保證機(jī)械加工質(zhì)量。

首先，控制原始誤差大小。1）提高加工工件所用機(jī)床的幾何精度，保證機(jī)床的加工精度，減小主軸回轉(zhuǎn)誤差、傳動(dòng)鏈誤差、導(dǎo)軌誤差，從機(jī)床源頭控制加工精度減小誤差；2）保證刀具的精度，減小刀具帶來的誤差，同時(shí)合理選擇刀具材料，減小刀具的磨損帶來的刀具誤差；3）提高夾具質(zhì)量，保證夾具精度，減小夾具對加工精度的影響；4）在工件加工過程中，注意加工過程的降溫，減小工件受熱變形引起的加工誤差；5）選擇合適的夾具，特別是細(xì)長工件的加工過程，控制切削力，提高工藝系統(tǒng)剛度，減小加工過程中因?yàn)楣ぜ氖芰Χ鴮?dǎo)致的加工誤差；

第二，減小機(jī)械加工定位誤差。選擇合適的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn)，減小或避免基準(zhǔn)不重合帶來的不重合的定位誤差，同時(shí)保證夾具的定位元件精度，減小定位副不準(zhǔn)確引起的定位誤差；

第三，采用誤差補(bǔ)償法補(bǔ)償加工誤差。這是一種人為制造的加工原始誤差，目的在于補(bǔ)償加工過程中工藝系統(tǒng)帶來的加工誤差。我們先研究加工過程中工藝系統(tǒng)產(chǎn)生誤差的的正負(fù)情況，再在加工過程中進(jìn)行合理的補(bǔ)償，減小整體加工誤差，提高加工精度；

第四，采用誤差轉(zhuǎn)移法轉(zhuǎn)移誤差。誤差轉(zhuǎn)移的本質(zhì)上是將工藝系統(tǒng)誤差、受熱變形誤差、受力變形誤差等進(jìn)行合理轉(zhuǎn)移。例如磨削主軸孔時(shí)孔與軸的同軸度靠夾具保證，主軸與工件采用浮動(dòng)連接，使主軸的回轉(zhuǎn)誤差轉(zhuǎn)移到夾具上來保證精度減小誤差；

最后，在加強(qiáng)加工過程中各種引起誤差原因的控制的同時(shí)，更要注重提高工人素質(zhì)，關(guān)注工人技術(shù)能力，保證工人能夠熟練掌握操作技能，工作中盡職盡責(zé)減少人為因素帶來的誤差?？傊跈C(jī)械加工過程中加工誤差的存在都在所難免，我們經(jīng)過認(rèn)真分析誤差產(chǎn)生的一系列原因，才能相對性的采取合理的措施盡量減小加工誤差，從而提高機(jī)械加工精度，提高產(chǎn)品安全性和質(zhì)量。

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