機(jī)械加工質(zhì)量技術(shù)控制探討

徐銘杰+++劉宏宇

摘要：零件加工后的實(shí)際幾何參數(shù)與理想幾何參數(shù)相一致的程度，就是指機(jī)械加工精度。這之間的差異被稱為加工誤差。加工精度的高低可以從加工誤差中看出來，加工精度越低，那么誤差就越大，相反，加工精度越高，那么誤差就越小。本文主要概述了機(jī)械加工精度的概念和內(nèi)容，研究了產(chǎn)生誤差的原因，然后提出了加大機(jī)械加工精度的方法。

關(guān)鍵詞：機(jī)械加工；誤差；工藝

加工精度主要包含三個方面：第一主要指加工零件的實(shí)際尺寸與零件尺寸的公差帶中心的一致程度，這叫做尺寸精度；第二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一致程度，這叫做形狀精度；第三指加工后零件表面之間的實(shí)際位置與理想，這叫做位置精度。

一、機(jī)械加工產(chǎn)生誤差主要原因

1、機(jī)床的幾何誤差

加工中刀具相對于工件的成形運(yùn)動一般都是通過機(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)動和動力傳給工件或刀具，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)床部件相對位置關(guān)系的基準(zhǔn)，也是機(jī)床運(yùn)動的基準(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，也是造成導(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）傳動鏈誤差，傳動鏈誤差是指傳動鏈?zhǔn)寄﹥啥藗鲃釉g相對運(yùn)動的誤差。一般用傳動鏈末端元件的轉(zhuǎn)角誤差來衡量。

2、刀具的幾何誤差

刀具誤差對加工精度的影響隨刀具種類的不同而不同。采用定尺寸刀具成形刀具展成刀具加工時，刀具的制造誤差會直接影響工件的加工精度；而對一般刀具，其制造誤差對工件加工精度無直接影響。夾具的幾何誤差：夾具的作用時使工件相當(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工件的加工精度有很大影響。

3、定位誤差

一是基準(zhǔn)不重合誤差。在零件圖上用來確定某一表面尺寸、位置所依據(jù)的基準(zhǔn)稱為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。在工序圖上用來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)稱為工序基準(zhǔn)。在機(jī)床上對工件進(jìn)行加工時，須選擇工件上若干幾何要素作為加工時的定位基準(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。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。

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于機(jī)床、刀具、夾具來說比較低，在切削力的作用下，工件由于剛度不足而引起的變形對加工精度的影響就比較大。二是刀具剛度。外圓車刀在加工表面法線（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合適的簡易計(jì)算方法，目前主要還是用實(shí)驗(yàn)方法來測定機(jī)床部件剛度。變形與載荷不成線性關(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。兩曲線線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)，這說明有殘余變形存在，經(jīng)多次加載卸載后，加載曲線起點(diǎn)才和卸載曲線終點(diǎn)重合，殘余變形才逐漸減小到零。

5、工藝系統(tǒng)受熱變形引起的誤差

工藝系統(tǒng)熱變形對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，溫度會逐漸升高，同時它們也通過各種傳熱方式向周圍的物質(zhì)和空間散發(fā)熱量。

6、調(diào)整誤差

在機(jī)械加工的每一工序中，總要對工藝系統(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，是通過調(diào)整機(jī)床、刀具、夾具或工件等來保證的。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態(tài)因素時，調(diào)整誤差的影響，對加工精度起到?jīng)Q定性的作用。

二、提高加工精度的工藝措施

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)不同情況對造成加工誤差的主要原始誤差采取相應(yīng)的解決措施。對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。

2、誤差補(bǔ)償法

對工藝系統(tǒng)的一些原始誤差，可采取誤差補(bǔ)償?shù)姆椒ㄒ钥刂破鋵α慵庸ふ`差的影響。

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)到減少加工誤差，提高加工精度的目的。

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、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。

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)測量按大小分為n組，每組工件的尺寸范圍就縮減為原來的1n。然后按各組的誤差范圍分別調(diào)整刀具相對工件的準(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。

均化原始誤差：這種方法的過程是通過加工使被加工表面原有誤差不斷縮小和平均化的過程。均化的原理就是通過有密切聯(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。

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加工精度無影響的方面。

總之，在機(jī)加工過程中，產(chǎn)生誤差是不可避免的。只有對誤差產(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。

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