試論機械加工質量技術控制

　摘要：本文介紹了機械加工精度的概念及內容，分析了機械加工產生誤差的原因，最後提出提高機械加工精度的工藝措施。
　　關鍵詞：機械加工精度；幾何誤差；定位誤差；工藝

　　　1機械加工精度的概念及內容
　　機械加工精度是指零件加工後的實際幾何引數（尺寸、形狀和位置）與理想幾何引數相符合的程度。它們之間的差異稱為加工誤差。加工誤差的大小反映了加工精度的高低。誤差越大加工精度越低，誤差越小加工精度越高。
　　加工精度包括三個方面內容：尺寸精度指加工後零件的實際尺寸與零件尺寸的公差帶中心的相符合程度；形狀精度指加工後的零件表面的實際幾何形狀與理想的幾何形狀的相符合程度；位置精度指加工後零件有關表面之間的實際位置與理想。
　　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,由於加工素的影響,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,從滿作要求的公差範圍的前提下,要採取合理的經濟以提高機械加工的生產率和經濟性。

　　2機械加工產生誤差主要原因
　　2.1機床的幾何誤差
　　加工中刀具相對於工件的成形運動一般都是通過機床完成的，因此，工件的加工精度在很大程度上取決於機床的精度。機床製造誤差對工件加工精度影響較大的有：主軸迴轉誤差、導軌誤差和傳動鏈誤差。機床的磨損將使機床工作精度下降。（1）主軸迴轉誤差，機床主軸是裝夾工件或刀具的基準，並將運動和動力傳給工件或刀具，主軸迴轉誤差將直接影響被加工工件的精度。（2）導軌誤差，導軌是機床上確定各機床部件相對位置關係的基準，也是機床運動的基準。除了導軌本身的製造誤差外，導軌的不均勻磨損和安裝質量，也使造成導軌誤差的重要因素。導軌磨損是機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始末兩端傳動元件間相對運動的誤差。一般用傳動鏈末端元件的轉角誤差來衡量。

　　2.2 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。採用定尺寸刀具成形刀具展成刀具加工時，刀具的製造誤差會直接影響工件的加工精度；而對一般刀具，其製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於刀具和機床具有正確的位置，因此夾具的製造誤差對工件的加工精度有很大影響。
　　2.3 定位誤差
　　一是基準不重合誤差。在零件圖上用來確定某一表面尺寸、位置所依據的基準稱為設計基準。在工序圖上用來確定本工序被加工表面加工後的尺寸、位置所依據的基準稱為工序基準。在機床上對工件進行加工時，須選擇工件上若干幾何要素作為加工時的定位基準，如果所選用的定位基準與設計基準不重合，就會產生基準不重合誤差。二是定位副製造不準確誤差。夾具上的定位元件不可能按基本尺寸製造得絕對準確，它們的實際尺寸都允許在分別規定的公差範圍內變動。工件定位面與夾具定位元件共同構成定位副，由於定位副製造得不準確和定位副間的配合間隙引起的工件最大位置變動量，稱為定位副製造不準確誤差。
　　2.4 工藝系統受力變形產生的誤差
　　一是工件剛度。工藝系統中如果工件剛度相對於機床、刀具、夾具來說比較低，在切削力的作用下，工件由於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。鏜直徑較小的內孔，刀杆剛度很差，刀杆受力變形對孔加工精度就有很大影響。三是機床部件剛度。機床部件由許多零件組成，機床部件剛度迄今尚無合適的簡易計算方法，目前主要還是用實驗方法來測定機床部件剛度。變形與載荷不成線性關係，載入曲線和解除安裝曲線不重合，解除安裝曲線滯後於載入曲線。兩曲線線間所包容的面積就是載載入和解除安裝迴圈中所損耗的能量，它消耗於摩擦力所做的功和接觸變形功；第一次解除安裝後，變形恢復不到第一次載入的起點，這說明有殘餘變形存在，經多次載入解除安裝後，載入曲線起點才和解除安裝曲線終點重合，殘餘變形才逐漸減小到零。
　　2.5 工藝系統受熱變形引起的誤差
　　工藝系統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佔工件總誤差的50%。機床、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和空間散發熱量。
　　2.6 調整誤差
　　在機械加工的每一工序中，總要對工藝系統進行這樣或那樣的調整工作。由於調整不可能絕對地準確，因而產生調整誤差。在工藝系統中，工件、刀具在機床上的互相位置精度，是通過調整機床、刀具、夾具或工件等來保證的。當機床、刀具、夾具和工件毛坯等的原始精度都達到工藝要求而又不考慮動態因素時，調整誤差的影響，對加工精度起到決定性的作用。
　　3 提高加工精度的工藝措施
　　3.1 減少原始誤差。提高加工零件所使用機床的幾何精度，提高夾具、量具及工具本身精度，控制工藝系統受力、受熱變形產生的誤差，減少刀具磨損、內應力引起的變形誤差，儘可能減小測量誤差等均屬於直接減少原始誤差。為了提高機加工精度，需對產生加工誤差的各項原始誤差進行分析，根據不同情況對造成加工誤差的主要原始誤差採取相應的解決措施。對於精密零件的加工應儘可能提高所使用精密機床的幾何精度、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。
　　3.2 誤差補償法。對工藝系統的一些原始誤差，可採取誤差補償的方法以控制其對零件加工誤差的影響。
　　3.2.1 誤差補償法：該方法是人為地造出一種新的原始誤差，從而補償或抵消原來工藝系統中固有的原始誤差，達到減少加工誤差，提高加工精度的目的。
　　3.2.2 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。
　　3.3 分化或均化原始誤差。為了提高一批零件的加工精度，可採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，還可以採取在不斷試切加工過程中，逐步均化原始誤差的方法。
　　3.3.1 分化原始誤差***分組***法：根據誤差反映規律，將毛坯或工序的工件尺寸經測量按大小分為n組，每組工件的尺寸範圍就縮減為原來的1n。然後按各組的誤差範圍分別調整刀具相對工件的準確位置，使各組工件的尺寸分散範圍中心基本一致，以使整批工件的尺寸分散範圍大大縮小。
　　3.3.2 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絡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，然後再進行相互修正加工或基準加工。
　　3.4 轉移原始誤差。該方法的實質就是將原始誤差從誤差敏感方向轉移到誤差非敏感方向上去。轉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係。若在加工過程中設法使其轉移到加工誤差的非敏感方向，則可大大提高加工精度。轉移原始誤差至其他對加工精度無影響的方面。
　　4 結語
　　總之，在機加工過程中，產生誤差是不可避免的。只有對誤差產生的原因進行詳細的分析，才能採取相應的預防措施以儘可能地減少加工誤差，從而有效提高機加工的精度。
　　[1]鄭渝.機械結構損傷檢測方法研究 [D];太原理工大學; 2004年
　　楊春雷等.淺談機械加工影響配合表面的原因及對策 [N].中華建築報; 2005年