機(jī)械加工質(zhì)量技術(shù)控制探討

張宇輝

摘要：隨著生產(chǎn)工藝的提高，機(jī)械加工成為一門十分普遍的技術(shù)，但是要想達(dá)到完美的加工精度，必須不斷的減少誤差的發(fā)生機(jī)率，本文主要對機(jī)械加工質(zhì)量的技術(shù)控制措施進(jìn)行簡要的探討，以進(jìn)一步改善機(jī)械加工的精度。

關(guān)鍵詞：機(jī)械加工質(zhì)量;精度控制;幾何誤差;控制工藝

前言

機(jī)械加工主要是利用機(jī)械作為加工工具，對產(chǎn)品的外形尺寸或性能進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的過程。機(jī)械加工按照被加工的工件在加工狀態(tài)時適宜的溫度，分為冷加工和熱加工。冷加工是指在常溫下加工，并且不引起產(chǎn)品發(fā)生化學(xué)或物理變化。熱加工是指在高于或低于常溫狀態(tài)下，能夠引起產(chǎn)品發(fā)生化學(xué)或物理變化。熱加工常見有熱處理、煅造、鑄造和焊接。按加工方式可分為切削加工和壓力加工。

1.機(jī)械加工的概念及內(nèi)容

所謂機(jī)械加工精度就是指加工后的零件幾何參數(shù)與理想存數(shù)的相符度，存在的差異被稱為誤差，誤差是是反映精度高低的重要標(biāo)準(zhǔn)，誤差大，精度低。加工精度主要是由尺寸的精度、形狀精度及位置精度共同組成的，所謂的尺寸精度就是指加工后零件的實(shí)際尺寸與零件尺寸的公差帶中心相符度;形狀精度則是指加工后的幾何形狀與理想的相符情況;位置精度就是指加工后零件相關(guān)表面間的實(shí)際位置與理想的差距。加工誤差在所難免面，但是如何控制誤差在合理的范圍內(nèi)，盡量的降低誤差成為擺在機(jī)械加工人員面前的首要難題。

2.產(chǎn)生機(jī)械加工誤差的因素的分析

2.1加工原理誤差

加工原理誤差是由于采用了近似的成形運(yùn)動或近似的刀刃輪廓進(jìn)行加工所產(chǎn)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(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的成形運(yùn)動，機(jī)械加工中稱為加工原理。理論上應(yīng)采用理想的加工原理和完全準(zhǔn)確的成形運(yùn)動以獲得精確的零件表面。但在實(shí)踐中，完全精確的加工原理常常很難實(shí)現(xiàn)，有時加工效率很低;有時會使機(jī)床或刀具的結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜，制造困難;有時由于結(jié)構(gòu)環(huán)節(jié)多，造成機(jī)床傳動中的誤差增加，或使機(jī)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(zhì)量和提高生產(chǎn)率以及經(jīng)濟(jì)性的有效工藝措施。

比如：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(shù)有限，所切出的齒形實(shí)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(yuǎn)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(jì)。又如模數(shù)銑刀成形銑削齒輪，模數(shù)相同而齒數(shù)不同的齒輪，齒形參數(shù)是不同的。理論上，同一模數(shù)，不同齒數(shù)的齒輪就要用相應(yīng)的一把齒形刀具加工。實(shí)際上，為精簡刀具數(shù)量，常用一把模數(shù)銑刀加工某一齒數(shù)范圍的齒輪，也采用了近似刀刃輪廓。

2.2機(jī)床存在的幾何誤差

與工件成形運(yùn)動不同，機(jī)床是加工的主要設(shè)備之一，所以，工件的加工精度受到機(jī)床精度的影響。機(jī)床制造誤差對加工精度存在較大影響，具體來說，可以分為以下幾類：第一，主軸回轉(zhuǎn)誤差，變動量主軸回轉(zhuǎn)誤差是指主軸各瞬間的實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線相對其平均回轉(zhuǎn)軸線的。從其原因來看，主要是由于主軸幾段軸頸的同軸誤差、軸承自身存在誤差等等。對此要適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)主軸及箱體的制造精度，選擇精度較高的軸承，改善主軸部件的裝配精度等，都在一定程度上可以改善機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)精度。第二，導(dǎo)軌誤差，導(dǎo)軌式機(jī)床上用于確定各部件相對位置關(guān)系的基準(zhǔn)。車床導(dǎo)軌的精度主要可以分為以下幾個方面：水平面內(nèi)的直線精度達(dá)到要求;垂直面內(nèi)的直線度達(dá)到精度規(guī)定;前后導(dǎo)軌平衡度滿足要求。除了導(dǎo)軌自身產(chǎn)生的誤差之外，導(dǎo)軌的運(yùn)行過程中會出現(xiàn)磨損也會導(dǎo)致誤差的出現(xiàn)。第三，傳動鏈誤差，主要說的是內(nèi)聯(lián)系的傳動鏈中首末兩端傳動元件間的相對運(yùn)動誤差，傳動誤差是由傳動鏈中的組成環(huán)節(jié)制造與裝配的誤差，或者是使用中的磨損導(dǎo)致的，一般用傳動鏈末端元件的轉(zhuǎn)角誤差來衡量。

2.3刀具加工中的誤差

刀具在使用過程中出現(xiàn)磨損在所難免，這一定會影響到刀具的尺寸與形狀，產(chǎn)生誤差。這就要求提高刀具的耐磨損程度，準(zhǔn)確設(shè)置刀具幾何參數(shù)和切削用量，選擇最佳的冷卻液，都在一定程度上可以改善刀具的尺寸磨損，必要情況下對磨損要進(jìn)行補(bǔ)償處理。刀具誤差對刀工精度的影響較大，也會受到種類的影響，如果選擇定尺寸刀具加工的話，刀具制造的誤差會直接影響零件的精度;但是一般刀具所產(chǎn)生的影響則是間接的。

2.4定位不當(dāng)導(dǎo)致的誤差。首先是基準(zhǔn)不重合導(dǎo)致誤差。我們稱零件圖上用來確定表面尺寸、位置依據(jù)的基準(zhǔn)為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，在工序圖上用來確定本工序被加工后的尺寸、位置依據(jù)的基準(zhǔn)被稱為工序基準(zhǔn)。在進(jìn)行零件加工過程中，必須要選擇若干件幾何要素作為加工的定位基準(zhǔn)，如果選用的與設(shè)計(jì)的存在差異，就會導(dǎo)致基準(zhǔn)不重合的誤差。

其次是定位副不準(zhǔn)誤差。任何元件的生產(chǎn)與設(shè)計(jì)的預(yù)期目標(biāo)必然都存在一定的差距，都會存在一定的幾何誤差，但是，只要誤差在合理的范圍內(nèi)是不會影響生產(chǎn)的，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量，稱為定位副制造不準(zhǔn)確誤差。

2.5工藝系統(tǒng)受力變形導(dǎo)致的誤差

（1）工件剛度過低導(dǎo)致的誤差。如果系統(tǒng)中的工件剛度與機(jī)床、刀具、夾具相比較低的話，受到切削力的影響，會導(dǎo)致變形，影響加工的精度。

（2）機(jī)床部件剛度不足。機(jī)床部件包括眾多零件，至今為止對其剛度也沒有簡單的計(jì)算方法，仍是采用實(shí)驗(yàn)方法來確定其剛度，變形與荷載無法形成線性關(guān)系，加載曲線和卸載曲線不重合，卸載曲線滯后于加載曲線。經(jīng)過一次卸載后無法回到原來的起點(diǎn)，變形已經(jīng)存在。

2.6工藝系統(tǒng)受熱變形導(dǎo)致的誤差。這是影響加工精度的主要誤差之一，尤其是一些精密儀器的加工，從誤差的分類來看，有50%以上的誤差是由于受熱導(dǎo)致的，機(jī)床、刀具及部件都會受到熱源的影響，產(chǎn)生不同程度的變形，導(dǎo)致誤差。

2.7調(diào)整過程中產(chǎn)生的誤差。機(jī)械加工的每個環(huán)節(jié)完成后都需要調(diào)整工藝系統(tǒng)，調(diào)整不當(dāng)也會引起誤差。在工藝系統(tǒng)中，工件、刀具在機(jī)床上位置是需要調(diào)整等才能實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)原始精度無法達(dá)到預(yù)期的要求時，調(diào)整誤差會影響到加工的精度。

2.8測量產(chǎn)生的誤差。在進(jìn)行零件加工或者事后測量過程中，由于測量的方法或者設(shè)備精度的影響都會產(chǎn)生一定的誤差，影響測量的精度。

3.改善加工精度的工藝措施

3.1減小原始誤差的出現(xiàn)頻率

要想改善加工的精度，就要從根本入手，加強(qiáng)機(jī)床、刀具、量具的精度，控制工藝系統(tǒng)的受力、受熱變形導(dǎo)致的誤差，采取措施降低磨損，盡可能的減小測量誤差。為了改善加工的精度要對產(chǎn)生加工誤差的各項(xiàng)原始誤差進(jìn)行仔細(xì)分析，根據(jù)加工的情況不同對造成加工誤差的因素進(jìn)行控制。在進(jìn)行精密零件加工的時候要盡可能的改善機(jī)床的精密性，對具有成形便面的零件加工則主要是減小刀具誤差。

3.2誤差補(bǔ)償法

原始誤差是無法徹底避免的，但是不能任其發(fā)展，必須要采取必要的措施加以控制，一般情況下誤差補(bǔ)償對其有一定的抑制作用，可以減小影響，進(jìn)而提高加工的精度。抵消則是用一種原始誤差去除或全部抵消原始誤差。

3.3分化或均化原始誤差

（1）原始誤差的分化。誤差不是隨意的，是有一定規(guī)律的，掌握誤差規(guī)律，將其分組，按照誤差的范圍作出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，改進(jìn)刀具準(zhǔn)確性，使各組工件的尺寸分散范圍中心基本上保持一致，進(jìn)而使整批工件的尺寸分散范圍縮小，減小誤差。

（2）原始誤差的均化。該方法是運(yùn)用加工的方式使其表面的誤差減小，或者將誤差均化的過程，簡單來說，就是通過比較工件與工具的區(qū)別，來找出問題，然后進(jìn)行修正或基準(zhǔn)加工。

3.4原始誤差的轉(zhuǎn)移

這一方法較為常見，就是將誤差從特殊的地方轉(zhuǎn)移到相對影響小的區(qū)域內(nèi)。各種原始誤差反映到零件加工誤差上的程度預(yù)期是否在誤差敏感方向上關(guān)系密切，這就要求在加工過程中采取必要的措施將誤差轉(zhuǎn)移出去，提高加工的精度，而且轉(zhuǎn)移誤差對其他加工精度影響小，間接降低了誤差。

4.結(jié)束語

總而言之，在機(jī)械的加工過程中，機(jī)械加工產(chǎn)生的誤差在所難免，只有充分了解誤差產(chǎn)生的原因，對其措施進(jìn)行仔細(xì)的研究，以選擇具有針對性的措施加以控制，降低誤差產(chǎn)生的影響，進(jìn)而改善加工的精確度，以促進(jìn)加工水平地提高。

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