提高機(jī)械加工精度和表面質(zhì)量的技術(shù)措施

梁中福

摘 要：本文主要通過分析機(jī)械加工中可能產(chǎn)生誤差的主要原因，提出了提高機(jī)械加工精度的相應(yīng)措施。

關(guān)鍵詞：機(jī)械加工；表面質(zhì)量；工藝因素；控制措施

隨著現(xiàn)代機(jī)器制造工業(yè)的飛速發(fā)展，表面機(jī)械加工的質(zhì)量提出更高的要求。但是，任何機(jī)械加工方法所獲得的已加工表面都不可能達(dá)到理想狀態(tài)，總會(huì)存在一定程度的缺陷，這些缺陷會(huì)影響零件的使用性能及可靠性。因此，機(jī)械加工既要保證零件的位置精度，又要保證機(jī)械加工表面質(zhì)量。

1 影響加工表面粗糙度的工藝因素及控制措施

1.1 影響表面粗糙度的主要工藝因素

⑴刀具的幾何參數(shù)、材料和刃磨質(zhì)量。刀具的幾何參數(shù)中對(duì)表面粗糙度影響最大主要是副偏角、主偏角、刀尖圓弧半徑。在同樣條件下，硬質(zhì)合金刀具加工的表面粗糙度值低于高速鋼刀具，而金剛石、立方氮化硼刀具又優(yōu)于硬質(zhì)合金。另外，刀具的前、后刀面、切削刃本身的粗糙度直接影響加工表面的粗糙度。

⑵切削條件。在中、低速加工塑性材料時(shí)，容易產(chǎn)生積屑瘤和鱗刺，所以，提高切削速度，減少積屑瘤和鱗刺，減小零件已加工表面粗糙度值。正常切削條件下，切削深度對(duì)表面粗糙度影響不大，因此，機(jī)械加工時(shí)不能選用過小的切削深度。

⑶砂輪。粒度磨粒越細(xì)，單位面積上的磨粒數(shù)越多，刻劃溝痕越細(xì)密，表面粗糙度越小。但磨粒過細(xì)，砂輪易堵塞，磨削性能下降，反而增大表面粗糙度，甚至出現(xiàn)燒傷現(xiàn)象。度砂輪的硬度要適中，不能太軟，也不能過硬。砂輪修整的質(zhì)量越好，砂輪的表面磨粒的等高性越好，磨削出表面粗糙度值越小。

⑷磨削用量。砂輪轉(zhuǎn)速提高砂輪轉(zhuǎn)速，可以減小表面粗糙度。工件材料若工件的材料硬度太高，磨粒易磨鈍，不易提高表面質(zhì)量。若工件材料的塑性、韌性較大，變形大，易堵塞砂輪，也得不到較小表面粗糙度值。

1.2 減小機(jī)械加工表面粗糙度的控制措施

⑴超精密切削。超精密切削是指加工精度高于亞微米級(jí)，表面粗糙度值Ra在0.025um以下的切削加工方法。單晶金剛石車刀是目前應(yīng)用最廣泛的超精密切削刀具材料，常用來加工銅、鋁或其它有色金屬材料，獲得超精密表面。

⑵超精加工。超精加工是一種由切削過程過渡到摩擦拋光過程的加工方法，能獲得較高加工表面粗糙度（Ra=0.01～0.1um）。目前，超精加工廣泛用于曲軸、凸輪軸、刀具、軸承、精密量儀及電子儀器等精密零件。

⑶珩磨。珩磨是利用珩磨工具對(duì)工件表面施加一定的壓力，同時(shí)作相對(duì)旋轉(zhuǎn)和往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，切削工件上極小余量精加工方法。其加工孔的范圍很大，珩磨后的工件表面粗糙度值控制在0.025～0.2mm之間，圓度和圓柱度在0.003～0.005mm之間。

⑷研磨。研磨是用研磨工具和研磨劑從工件表面上研去一層極薄金屬的精加工方法，能獲得很高表面質(zhì)量和加工精度。研磨后的工件尺寸和形狀誤差可達(dá)0.1～0.3mm，表面粗糙度Ra可以達(dá)到0.01～0.04mm。

⑸拋光。拋光加工是用涂敷有拋光膏的布輪、皮輪等軟性工具，利用機(jī)械、化學(xué)或電化學(xué)作用去除工件表面微觀不平處的峰頂，以獲得光亮、平整表面的加工方法。

2 提高機(jī)械加工精度的因素及控制措施

2.1 機(jī)械加工精度產(chǎn)生誤差的主要因素

⑴定位誤差。一是基準(zhǔn)不重合誤差。如果所選用的定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不吻合，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。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，稱為定位副制造不準(zhǔn)確誤差。

⑵傳動(dòng)鏈誤差。傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)誤差是指內(nèi)聯(lián)系的傳動(dòng)鏈中首末兩端傳動(dòng)元件之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的誤差。傳動(dòng)誤差是由傳動(dòng)鏈中各組成環(huán)節(jié)的制造和裝配誤差和使用過程中的磨損所引起。

⑶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)軌的不均勻磨損及安裝質(zhì)量，也是造成導(dǎo)軌誤差的重要因素。

⑷刀具的幾何誤差。任何刀具在切削過程中，都會(huì)不可避免地產(chǎn)生磨損，由此引起工件尺寸和形狀的改變。

⑸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。

⑹測量誤差。零件在加工時(shí)或加工后進(jìn)行測量時(shí)，由于測量方法、量具精度以及工件和主客觀因素都直接影響測量精度。

2.2 提高機(jī)加工精度的措施

⑴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。

⑵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。

⑶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)償或抵消原來工藝系統(tǒng)中固有的原始誤差，達(dá)到提高加工精度的目的。

⑷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程中，逐步均化原始誤差的方法。

⑸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。

總之，在機(jī)加工過程中，產(chǎn)生誤差是不可避免的。只有了解和掌握影響機(jī)械加工表面質(zhì)量的因素，才能在生產(chǎn)實(shí)踐中，采取相應(yīng)的工藝措施，盡可能地減少加工誤差，從而有效提高機(jī)加工的精度。