機(jī)械加工質(zhì)量管控

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在機(jī)械制造中零件加工精度決定著機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量，機(jī)械加工精度是指零件加工后的實(shí)際幾何參數(shù)，包括機(jī)械零件的尺寸、形狀和相互位置，與理想幾何參數(shù)的符合程度。符合程度越高，加工精度就越高。在機(jī)械加工過(guò)程中，由于各種因素的影響，使得加工出的零件，不可能與理想的要求完全符合。這種加工后零件的實(shí)際幾何參數(shù)(尺寸、形狀和相互位置)對(duì)理想幾何參數(shù)的偏離程度叫加工誤差。從保證產(chǎn)品的使用性能分析，沒(méi)有必要把每個(gè)零件都加工得絕對(duì)精確，允許有一定的加工誤差。因此，滿足零件使用性能，在零件圖樣標(biāo)注的尺寸、形狀和相互位置允許誤差范圍稱(chēng)為公差。

1影響機(jī)械加工質(zhì)量的幾種因素分析

要想分析影響機(jī)械加工質(zhì)量的因素，就必須先要要弄清各種影響機(jī)械加工原始誤差的物理、力學(xué)本質(zhì)，以及它們對(duì)加工精度影響的規(guī)律，只要掌握和控制影響機(jī)械加工誤差的方法，才能獲得預(yù)期的加工精度，必要時(shí)能找出進(jìn)一步提高機(jī)械加工精度的方法和途徑。

1.1加工誤差性質(zhì)和類(lèi)型

零件的加工過(guò)程中可能出現(xiàn)種種的原始誤差，它們會(huì)引起工藝系統(tǒng)各環(huán)節(jié)相互位置關(guān)系的變化而造成加工誤差。如裝夾工件時(shí)由夾具產(chǎn)生的定位誤差，還存在由夾緊力引起的夾緊誤差等。在裝央工件前后，必須對(duì)機(jī)床、刀具、夾具進(jìn)行調(diào)整，井在試切幾個(gè)工件后再進(jìn)行精確微調(diào)，才能使工件和刀具之間保持正確的相對(duì)位置，由于調(diào)整不可能絕對(duì)精確，因而就會(huì)產(chǎn)生調(diào)整誤差。另外機(jī)床、刀具、夾具本身的制造誤差在加工前就已經(jīng)存在了。這類(lèi)原始誤差稱(chēng)為工藝系統(tǒng)的幾何誤差。由于在加工過(guò)程中產(chǎn)生了切削力、切削熱和摩擦，它們將引起工藝系統(tǒng)的受力變形、受熱變形和磨損，這些都會(huì)影響在調(diào)整時(shí)所獲得的工件與刀具之間的相對(duì)位置，造成種種加工誤差。這類(lèi)在加工過(guò)程中產(chǎn)生的原始誤差稱(chēng)為工藝系統(tǒng)的動(dòng)誤差。在加工過(guò)程中，還必須對(duì)工件進(jìn)行測(cè)量，才能確定加工是否合格，工藝系統(tǒng)是否需要重新調(diào)整，任何測(cè)量方法和量具、量?jī)H也不可能絕對(duì)準(zhǔn)確，因此測(cè)量誤差也是一項(xiàng)不容忽視的原始誤差。

1.2加工原理誤差

加工原理誤差是指采用了近似的成形運(yùn)動(dòng)或近似的刀刃輪廓進(jìn)行加工而產(chǎn)生的誤差，一般多為形狀誤差，如用阿基米德蝸桿該刀切削漸開(kāi)線齒輪；在數(shù)控機(jī)床上用直線插補(bǔ)或圓弧插補(bǔ)方法加工復(fù)雜曲面s在普通公制絲杠的車(chē)床上加工英制螺紋等，都會(huì)在實(shí)際生產(chǎn)中，采用理論上完全準(zhǔn)確的方法進(jìn)行加工往往會(huì)使機(jī)床結(jié)構(gòu)復(fù)雜，刀具制造困難導(dǎo)致加工效率降低。擔(dān)通過(guò)成形運(yùn)動(dòng)或刀刃輪廓近似后往往可簡(jiǎn)化工藝過(guò)程，簡(jiǎn)化機(jī)床和刀具的設(shè)計(jì)和制造，提高生產(chǎn)率，降低成本，但由此帶來(lái)的原理誤差必須控制在允許的范圍內(nèi)(一般原理誤差應(yīng)小于0.1％)求的前提下，原理誤差的存在是允許的。

1.3前后導(dǎo)軌的平行度誤差

加工機(jī)械時(shí)，當(dāng)車(chē)床的前后導(dǎo)軌不平行，存在扭曲時(shí)，刀架生產(chǎn)傾倒。因此車(chē)床和外因磨床前后導(dǎo)軌的平行度誤差對(duì)加工精度的影響很大。除導(dǎo)軌本身的制造誤差外，導(dǎo)軌的不均勻磨損以及機(jī)床的安裝也是造成導(dǎo)軌誤差的重要原因。

2提高和控制機(jī)械加工質(zhì)量的途徑

2.1降低主軸回轉(zhuǎn)誤差

為了分析的方便，可以將主軸回轉(zhuǎn)軸線的運(yùn)動(dòng)誤差分解為三種基本形式：純徑向園跳動(dòng)、純軸向竄動(dòng)和純角向擺動(dòng)。由于主軸實(shí)際回轉(zhuǎn)中心在不斷變化，所以實(shí)際誤差是上述三種運(yùn)動(dòng)形式合成，所產(chǎn)生的一個(gè)瞬時(shí)值。是以某一固定部位與軸承內(nèi)表面的不同部位接觸，因而當(dāng)滑動(dòng)軸承內(nèi)孔有圓度誤差時(shí)，將使主軸在回轉(zhuǎn)的過(guò)程中產(chǎn)生徑向跳動(dòng)，引起撞孔的圓度誤差，而主軸頸本身的圓度誤差影響較小，

2.2減少滑動(dòng)軸承對(duì)回轉(zhuǎn)誤差的影響

采用滾動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)的機(jī)床中，滾道形狀誤差對(duì)不同機(jī)床的影響是不同的。對(duì)于車(chē)床類(lèi)機(jī)床，由于軸承承載區(qū)位置基本上不變，故滾動(dòng)軸承內(nèi)環(huán)滾道的圓度是影響主軸回轉(zhuǎn)精度的主要因素，而對(duì)于鏗床類(lèi)機(jī)床，由于軸承承載區(qū)位置是不斷變化的，滾動(dòng)軸承外環(huán)滾道的圓度是影響主軸回轉(zhuǎn)精度的主要因素。

2.3控制主軸回轉(zhuǎn)誤差對(duì)加工精度的影響

主軸回轉(zhuǎn)誤差對(duì)加工精度的影響，取決于不同截面內(nèi)主軸瞬時(shí)回轉(zhuǎn)中心相對(duì)于刀尖位置變化情況。而這種變化應(yīng)重點(diǎn)分析在加工誤差敏感方向上的影響。對(duì)于刀具回轉(zhuǎn)類(lèi)機(jī)床，加工誤差敏感方向和切削力方向隨主軸回轉(zhuǎn)而不斷變化，如螳床；對(duì)于工件回轉(zhuǎn)類(lèi)機(jī)床，加工誤差敏感方向和切削力方向均保持不變，如車(chē)床。下面以車(chē)床、程床為例，就主軸回轉(zhuǎn)誤差的三種基本形式對(duì)加工精度的影響進(jìn)行分析。主軸純徑向圓跳動(dòng)誤差對(duì)于孔加工時(shí)，鏗出的孔是長(zhǎng)短軸不變或變化的橢圓柱。車(chē)削時(shí)，主軸純徑向圓跳動(dòng)對(duì)工件的圓度誤差影響很小，車(chē)出的工件表面接近于一個(gè)真圓。主軸純軸向竄動(dòng)誤差對(duì)內(nèi)外圓柱面的加工沒(méi)有影響，但在加工端面時(shí)，會(huì)使加工出的工件端面與內(nèi)外圓軸線不垂直，產(chǎn)生平面度誤差，加工螺紋時(shí)產(chǎn)生螺距誤差。主軸軸線產(chǎn)生純角度擺動(dòng)，在車(chē)削時(shí)工件同一截面的園度誤差小，但是會(huì)產(chǎn)生圓柱度誤差。鏜孔時(shí)，純角度擺動(dòng)使主軸軸線與工作臺(tái)導(dǎo)軌不平行，使鏗出的孔呈橢圓形。

2.4提高主軸回轉(zhuǎn)精度的措施

提高主軸回轉(zhuǎn)精度通常采用以下措施：1）選用高精度的軸承，并提高主軸及箱體的制造精度和主軸部件的裝配精度；2）使回轉(zhuǎn)精度不依賴于主軸。工件的回轉(zhuǎn)成形運(yùn)動(dòng)不是靠機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，而是靠夾具的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副來(lái)實(shí)現(xiàn)，如采用死頂尖磨外因時(shí)，提高項(xiàng)尖孔質(zhì)量，保證兩頂尖孔的同軸度，對(duì)保證工件的形狀精度非常重要。

2.5提高直線運(yùn)動(dòng)精度

為了提高機(jī)械加工的質(zhì)量，通常常采用刮研等方法加工提高機(jī)床導(dǎo)軌的加工精度和配合接觸精度：采用靜壓導(dǎo)軌或貼塑導(dǎo)軌提高傲動(dòng)進(jìn)給定位精度和機(jī)床精度保持性；選用合理的導(dǎo)軌形狀和導(dǎo)軌組合形式來(lái)提高直線運(yùn)動(dòng)精度如90°的雙三角形導(dǎo)軌其直線運(yùn)動(dòng)精度保持性較好，而這種導(dǎo)軌的磨損主要在垂直方向，故對(duì)一些在垂直方向是誤差非敏感方向的機(jī)床(如臥式車(chē)床)可長(zhǎng)期保持原有精度。

2.6加工過(guò)程工藝調(diào)整

在機(jī)械加工的每一個(gè)工序中，為獲得被加工表面的尺寸、形狀和位置精度，總是要對(duì)工藝系統(tǒng)進(jìn)行這樣或那樣的調(diào)整。由于調(diào)整個(gè)可能絕對(duì)地準(zhǔn)確，因而產(chǎn)生調(diào)整誤差。單件、小批生產(chǎn)中普遍采用試切法加工。加工時(shí)先在工件上試切，然后測(cè)量、調(diào)整再試切，直至符合規(guī)定的尺寸要求時(shí)，再正式切削出整個(gè)待加工表面。在成批、大量生產(chǎn)中，廣泛采用調(diào)整法(或樣件樣板)。預(yù)先調(diào)整好刀具與工件的相對(duì)位置，并在一批零件的加工過(guò)程中保持這種相對(duì)位置不變來(lái)獲得所要求的零件尺寸。在以后的加工免去試切，所以既縮短了調(diào)整時(shí)間，又可得到較高的加工精度。

2.7實(shí)行超精密加工

實(shí)行超精密加工也是提高機(jī)械加工質(zhì)量的一種措施，超精密加工是指加工精度和表面質(zhì)量超過(guò)當(dāng)前所用公差標(biāo)準(zhǔn)中最高程度酌加工工藝。精密加工和超精密加工的界限不是固定不變的，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而逐漸向前推移。精密加工與超精密加工的主要特點(diǎn)是機(jī)床精度高、剛性好，機(jī)床具有精確的微量進(jìn)給裝置，機(jī)床工作臺(tái)低速運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性好以及工藝系統(tǒng)抗振性好，此外，還具有如下特點(diǎn)：1）精密和超精密加工都是以精密元件為加工對(duì)象，與精密元件密切結(jié)合而發(fā)展起來(lái)的，因此不能脫離精密元件搞精密加工。精密加工的方法、設(shè)備和對(duì)象是互相關(guān)聯(lián)的；2）超精密加工時(shí)，吃刀且極小，是微量切除和超微量切除，因而對(duì)刀具刃磨、砂輪修整和機(jī)床均有很高的要求；3）精密和超精密加工是一門(mén)綜合性高級(jí)技術(shù)，要達(dá)到高精度和高表面質(zhì)量，要考慮加工方法、加工工具及其材料的選擇；被加工材料的結(jié)構(gòu)及質(zhì)量、加工設(shè)備的結(jié)構(gòu)及技術(shù)性能、測(cè)試手段和測(cè)試設(shè)備的精度；恒溫、凈化、防振的工作環(huán)境，工件的定位與夾緊方式和入的技藝等諸多因素，因此，精密加工和超精密加工是一個(gè)系統(tǒng)工程；4）在精密加工和超精密加工中，檢測(cè)和加工聯(lián)系十分緊密，精密測(cè)量是精密加工和超精密加工的必要條件，需要具備與加工精度相適應(yīng)的測(cè)量技術(shù)，否則就不能判斷加工精度是否達(dá)到要求，也無(wú)法為加工精度的進(jìn)一步提高指出方向。

3結(jié)論

總之，為了提高機(jī)械加工質(zhì)量與控制，除了以上工藝以外，還要注意保持工藝系統(tǒng)的熱平衡，這樣可使機(jī)床作高速空運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)機(jī)床在較短時(shí)間內(nèi)達(dá)到熱平衡之后，再進(jìn)行加工。必要時(shí)，還可以在機(jī)床的適當(dāng)部位設(shè)置控制熱源，人為地給機(jī)床加熱，使其盡快地達(dá)到熱平衡狀態(tài)。另外精密機(jī)床加工時(shí)應(yīng)盡量避免中途停車(chē)。此外還必須控制加工機(jī)械的環(huán)境溫度，精密機(jī)床一般安裝在恒溫車(chē)間，其恒溫精度一般控制在+1℃以內(nèi)，精密級(jí)為+0.5℃。恒溫基數(shù)按季節(jié)調(diào)節(jié)一般春、秋為20℃，在夏季取23℃，在冬季可取17℃。以上等因素是機(jī)械加工質(zhì)量與控制綜合因素，缺一不可。