淺談機械加工質量技術分析

【摘要】機械加工產品的質量與零件的加工質量、產品的裝配質量密切相關，而零件的加工質量是保證產品質量的基礎，它包括零件的加工精度和表面質量兩方面。

【關鍵詞】機械加工；精度；幾何形狀；工藝系統(tǒng)；誤差

一、機械加工精度

（一）機械加工精度的含義及內容

加工精度是指零件經過加工后的尺寸、幾何形狀以及各表面相互位置等參數的實際值與理想值相符合的程度，而它們之間的偏離程度則稱為加工誤差。加工精度在數值上通過加工誤差的大小來表示。零件的幾何參數包括幾何形狀、尺寸和相互位置三個方面，故加工精度包括：（1）尺寸精度。尺寸精度用來限制加工表面與其基準間尺寸誤差不超過一定的范圍。（2）幾何形狀精度。幾何形狀精度用來限制加工表面宏觀幾何形狀誤差，如圓度、圓柱度、平面度、直線度等。（3）相互位置精度。相互位置精度用來限制加工表面與其基準間的相互位置誤差，如平行度、垂直度、同軸度、位置度零件各差來表示的要求和允許用專門的符明。

在相同中的各種因對準確和完足產品的工加工方法，的生產條件下所加工出來的一批零件，由于加工素的影響，其尺寸、形狀和表面相互位置不會絕全一致，總是存在一定的加工誤差。同時，從滿作要求的公差范圍的前提下，要采取合理的經濟以提高機械加工的生產率和經濟性。

（二）影響加工精度的原始誤差

機械加工中，多方面的因素都對工藝系統(tǒng)產生影響，從而造成各種各樣的原始誤差。這些原始誤差，一部分與工藝系統(tǒng)本身的結構狀態(tài)有關，一部分與切削過程有關。按照這些誤差的性質可歸納為以下四個方面：（1）工藝系統(tǒng)的幾何誤差。工藝系統(tǒng)的幾何誤差包括加工方法的原理誤差，機床的幾何誤差、調整誤差，刀具和夾具的制造誤差，工件的裝夾誤差以及工藝系統(tǒng)磨損所引起的誤差。（2）工藝系統(tǒng)受力變形所引起的誤差。（3）工藝系統(tǒng)熱變形所引起的誤差。（4）工件的殘余應力引起的誤差。

（三）機械加工誤差的分類

1.系統(tǒng)誤差與隨機誤差。從誤差是否被人們掌握來分，誤差可分為系統(tǒng)誤差和隨機誤差（又稱偶然誤差）。凡是誤差的大小和方向均已被掌握的，則為系統(tǒng)誤差。系統(tǒng)誤差又分為常值系統(tǒng)誤差和變值系統(tǒng)誤差。常值系統(tǒng)誤差的數值是不變的。

如機床、夾具、刀具和量具的制造誤差都是常值誤差。變值系統(tǒng)誤差是誤差的大小和方向按一定規(guī)律變化，可按線性變化，也可按非線性變化。如刀具在正常磨損時，其磨損值與時間成線性正比關系，它是線性變值系統(tǒng)誤差；而刀具受熱伸長，其伸長量和時間就是非線性變值系統(tǒng)誤差。凡是沒有被掌握誤差規(guī)律的，則為隨機誤差。

2.靜態(tài)誤差、切削狀態(tài)誤差與動態(tài)誤差。從誤差是否與切削狀態(tài)有關來分，可分為靜態(tài)誤差與切削狀態(tài)誤差。工藝系統(tǒng)在不切削狀態(tài)下所出現的誤差，通常稱為靜態(tài)誤差，如機床的幾何精度和傳動精度等。工藝系統(tǒng)在切削狀態(tài)下所出現的誤差，通常稱為切削狀態(tài)誤差，如機房；在切削時的受力變形和受熱變形等。工藝系統(tǒng)在有振動的狀態(tài)下所出現的誤差，稱為動態(tài)誤差。

二、工藝系統(tǒng)的幾何誤差

（一）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(guī)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(huán)節(jié)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。

例如，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。

（二）機床的幾何誤差

1.主軸回轉運動誤差的概念。機床主軸的回轉精度，對工件的加工精度有直接影響。所謂主軸的回轉精度是指主軸的實際回轉軸線相對其平均回轉軸線的漂移。

理論上，主軸回轉時，其回轉軸線的空間位置是固定不變的，即瞬時速度為零。實際上，由于主軸部件在加工、裝配過程中的各種誤差和回轉時的受力、受熱等因素，使主軸在每一瞬時回轉軸心線的空間位置處于變動狀態(tài)，造成軸線漂移，也就是存在著回轉誤差。

2.主軸回轉運動誤差的影響因素。影響主軸回轉精度的主要因素是主軸軸頸的誤差、軸承的誤差、軸承的間隙、與軸承配合零件的誤差及主軸系統(tǒng)的徑向不等剛度和熱變形等。主軸采用滑動軸承時，主軸軸頸和軸承孔的圓度誤差和波度對主軸回轉精度有直接影響，但對不同類型的機床其影響的因素也各不相同。

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