機械加工質(zhì)量影響因素及管理

靳立冬 孫 傲

（首都航天機械有限公司，北京 100076）

1 影響機械加工質(zhì)量的因素

1.1 機床誤差

機械加工主要是通過一些機床設(shè)備來控制刀具運動軌跡，從而完成對工件的加工。因此工件的加工質(zhì)量會受機床誤差影響，產(chǎn)生精度降低問題。其中由于機床原因引起的誤差包括以下幾點：第一，主軸回轉(zhuǎn)造成加工誤差。機床主軸能夠給工件以及刀具提供必要的動力，同時也用于裝設(shè)工件、刀具及夾具基準，在回轉(zhuǎn)過程成會帶來一定的誤差，從而對工件加工精度造成影響，進而影響到工件加工質(zhì)量；第二，導軌磨損與安裝、制造誤差。導軌是機床運動的主要基準，它常用于確定機床各構(gòu)件之間的相對位置，由于導軌在安裝及制造過程中會存在一定誤差，因而導致機床精度下降，從而影響加工工件精度。另外，隨著導軌使用時間的增加，會發(fā)生磨損，且這種磨損多為不均勻磨損，對機床精度造成影響；第三，傳動鏈誤差。主要是指機床傳動件的運動誤差。

1.2 刀具磨損及安裝誤差

刀具在制造過程中存在幾何形狀及尺寸誤差，并且在刀具使用與安裝過程中存在安裝誤差，這使得被加工工件尺寸或是形狀發(fā)生變化，即影響了工件的加工質(zhì)量。在機械加工過程中，由于加工工件與切削刀刃之間存在一定的相對運動，因而會導致刀具產(chǎn)生一定磨損，當磨損程度累積到一定程度時，便會對加工零件表面產(chǎn)生質(zhì)量影響。

1.3 加工夾具定位不準確

夾具主要是對加工工件起到定位作用，避免加工過程中工件因機床運動而發(fā)生位移或變形。在進行機械加工時，一般應(yīng)在加工工件上選擇幾個點作為定位基準點，由此確定工件加工形狀、尺寸及位置。這些基準通常是經(jīng)過嚴格設(shè)計的，并在相應(yīng)零件圖上面進行標識。在加工夾具使用不當，就會導致實際基準定位與設(shè)計基準存在一定偏差，導致兩個基準不能重合，對加工工件質(zhì)量造成影響。

1.4 工藝系統(tǒng)受力變形

受力變形會對工件加工質(zhì)量造成一定影響，通常來說受力變形在機械加工過程中較為常見，導致受力變形的因素主要包括以下幾點：第一，機床部件剛度不符合要求，導致受力負荷能力降低，在荷載較大情況下，便會出現(xiàn)變形問題，降低加工精度，如圖1所示；第二，工件原材料剛度存在問題。若原材料剛度與夾具、機床刀具相比偏低，便會在切削力影響下產(chǎn)生工件變形；第三，刀具剛度不足，在受力情況下容易出現(xiàn)變形，導致工件加工孔誤差增大，影響整個工件質(zhì)量。

圖1 受力變形導致加工出現(xiàn)誤差

1.5 工藝系統(tǒng)受熱變形

機械加工過程會產(chǎn)生大量熱量，隨著運轉(zhuǎn)時間增加，工藝系統(tǒng)內(nèi)溫度不斷升高，若不對其進行處理，便會導致工件、刀具或機床出現(xiàn)熱變形，影響加工質(zhì)量。

2 提高機械加工質(zhì)量的主要措施

2.1 對系統(tǒng)熱量加以處理

為延長加工零件的壽命，需運用一些熱處理技術(shù)對系統(tǒng)中的熱量進行處理，從而確保系統(tǒng)散熱良好，避免持續(xù)升溫導致工件出現(xiàn)熱變形。由于不同階段熱處理技術(shù)所發(fā)揮的效用有所不同，需要將熱處理技術(shù)加入到工序管理中，并對其應(yīng)用階段進行科學合理的安排。例如為提高加工精確度，在粗加工完成后便進行熱處理工序，在系統(tǒng)內(nèi)溫度達到要求時便再進行精加工；再例如在具體加工過程中，為提升工件機械性能，熱處理工序則設(shè)置在機械制造加工后。總之，對系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量應(yīng)根據(jù)工件加工具體要求，結(jié)合實際加工需求，科學合理地安排熱處理工序，盡可能消除系統(tǒng)熱量對工件產(chǎn)生的影響，提高工件加工精確度。

2.2 減小誤差影響

2.2.1 對夾具、刀具、機床加強檢查

首先，在進行機械加工前，對夾具、刀具以及機床加強檢查，確保本身制造誤差在允許范圍內(nèi)。其次，對刀具進行定期檢查，磨損較為嚴重的刀具要及時更換。

2.2.2 進行誤差補償

在機械加工過程中，由于某些主觀原因及客觀條件會產(chǎn)生一定誤差，對這些誤差除了要自加工過程進行控制外，還可以采取誤差補償方法進行處理，從而減小加工誤差的影響，提高加工精度，保證加工質(zhì)量。誤差補償換而言之就是對誤差進行修正，通過制造一個新誤差來對原始存在的誤差進行補償，從而使加工誤差處于可控范圍內(nèi)。一般新的誤差應(yīng)與原始誤差應(yīng)取值相反、大小盡量相等。如以彈性變形補償熱變形、以幾何誤差補償熱變形，如圖2、圖3所示。

圖2 彈性變形補償熱變形

圖3 幾何誤差補償熱變形

2.2.3 精、粗加工分開進行

粗加工過程發(fā)熱量大，工件受到的夾緊力、切削力以及切削工作量也較大，從而導致一些加工硬化問題發(fā)生。若在完成粗加工后立馬進行精加工，便會導致工件內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生變化，從而影響工件加工質(zhì)量。因此，針對精度要求比較高的加工件，在完成粗加工工序后，應(yīng)進行時效處理或是低溫退火處理，消除其內(nèi)應(yīng)力影響后再進行精加工。

2.3 減少加工表面層變形影響

在機械加工過程中，可以適當涂抹一些潤滑液，起到潤滑作用，從而減小機械加工對刀刃的磨損。在進行切削加工時，在刀具選擇上應(yīng)考慮主、副偏角大小，盡量選用偏角小的刀具進行工作，此外可減少進給量，達到減少工件殘留面積、提高表面加工質(zhì)量的目的。對于一些塑性比較強的材料，在加工前，要對材料進行正火處理，使材料塑性得到有效控制，同時要選擇高速切削方式，降低殘留面積與加工表面粗糙度，提高加工質(zhì)量。另外，還可采用一些冷壓式加工方法，避免工件材質(zhì)表面層發(fā)生變化。如金剛石壓光、噴丸強化、擠（脹）孔或滾壓等。

3 結(jié)語

機械加工質(zhì)量會影響到機械產(chǎn)品的穩(wěn)定性與使用性能，關(guān)系到企業(yè)的生產(chǎn)效率及經(jīng)營效益。因此應(yīng)從機械加工質(zhì)量成因上進行分析，找出影響加工表面質(zhì)量與加工精度的主要因素，并針對不同加工材料及加工方式進行優(yōu)化，以降低機械加工表面粗糙度、提升產(chǎn)品精度，實現(xiàn)從機械加工過程改善機械加工質(zhì)量的目標。