提高機械加工精度和表面質量的技術措施

梁中福

摘 要：本文主要通過分析機械加工中可能產生誤差的主要原因，提出了提高機械加工精度的相應措施。

關鍵詞：機械加工；表面質量；工藝因素；控制措施

隨著現代機器制造工業的飛速發展，表面機械加工的質量提出更高的要求。但是，任何機械加工方法所獲得的已加工表面都不可能達到理想狀態，總會存在一定程度的缺陷，這些缺陷會影響零件的使用性能及可靠性。因此，機械加工既要保證零件的位置精度，又要保證機械加工表面質量。

1 影響加工表面粗糙度的工藝因素及控制措施

1.1 影響表面粗糙度的主要工藝因素

⑴刀具的幾何參數、材料和刃磨質量。刀具的幾何參數中對表面粗糙度影響最大主要是副偏角、主偏角、刀尖圓弧半徑。在同樣條件下，硬質合金刀具加工的表面粗糙度值低于高速鋼刀具，而金剛石、立方氮化硼刀具又優于硬質合金。另外，刀具的前、后刀面、切削刃本身的粗糙度直接影響加工表面的粗糙度。

⑵切削條件。在中、低速加工塑性材料時，容易產生積屑瘤和鱗刺，所以，提高切削速度，減少積屑瘤和鱗刺，減小零件已加工表面粗糙度值。正常切削條件下，切削深度對表面粗糙度影響不大，因此，機械加工時不能選用過小的切削深度。

⑶砂輪。粒度磨粒越細，單位面積上的磨粒數越多，刻劃溝痕越細密，表面粗糙度越小。但磨粒過細，砂輪易堵塞，磨削性能下降，反而增大表面粗糙度，甚至出現燒傷現象。度砂輪的硬度要適中，不能太軟，也不能過硬。砂輪修整的質量越好，砂輪的表面磨粒的等高性越好，磨削出表面粗糙度值越小。

⑷磨削用量。砂輪轉速提高砂輪轉速，可以減小表面粗糙度。工件材料若工件的材料硬度太高，磨粒易磨鈍，不易提高表面質量。若工件材料的塑性、韌性較大，變形大，易堵塞砂輪，也得不到較小表面粗糙度值。

1.2 減小機械加工表面粗糙度的控制措施

⑴超精密切削。超精密切削是指加工精度高于亞微米級，表面粗糙度值Ra在0.025um以下的切削加工方法。單晶金剛石車刀是目前應用最廣泛的超精密切削刀具材料，常用來加工銅、鋁或其它有色金屬材料，獲得超精密表面。

⑵超精加工。超精加工是一種由切削過程過渡到摩擦拋光過程的加工方法，能獲得較高加工表面粗糙度（Ra=0.01～0.1um）。目前，超精加工廣泛用于曲軸、凸輪軸、刀具、軸承、精密量儀及電子儀器等精密零件。

⑶珩磨。珩磨是利用珩磨工具對工件表面施加一定的壓力，同時作相對旋轉和往復直線運動，切削工件上極小余量精加工方法。其加工孔的范圍很大，珩磨后的工件表面粗糙度值控制在0.025～0.2mm之間，圓度和圓柱度在0.003～0.005mm之間。

⑷研磨。研磨是用研磨工具和研磨劑從工件表面上研去一層極薄金屬的精加工方法，能獲得很高表面質量和加工精度。研磨后的工件尺寸和形狀誤差可達0.1～0.3mm，表面粗糙度Ra可以達到0.01～0.04mm。

⑸拋光。拋光加工是用涂敷有拋光膏的布輪、皮輪等軟性工具，利用機械、化學或電化學作用去除工件表面微觀不平處的峰頂，以獲得光亮、平整表面的加工方法。

2 提高機械加工精度的因素及控制措施

2.1 機械加工精度產生誤差的主要因素

⑴定位誤差。一是基準不重合誤差。如果所選用的定位基準與設計基準不吻合，就會產生基準不重合誤差。二是定位副制造不準確誤差。由于定位副制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，稱為定位副制造不準確誤差。

⑵傳動鏈誤差。傳動鏈的傳動誤差是指內聯系的傳動鏈中首末兩端傳動元件之間相對運動的誤差。傳動誤差是由傳動鏈中各組成環節的制造和裝配誤差和使用過程中的磨損所引起。

⑶導軌誤差。導軌是機床上確定各機床部件相對位置關系的基準，也是機床運動的基準。除了導軌本身的制造誤差外，導軌的不均勻磨損及安裝質量，也是造成導軌誤差的重要因素。

⑷刀具的幾何誤差。任何刀具在切削過程中，都會不可避免地產生磨損，由此引起工件尺寸和形狀的改變。

⑸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。

⑹測量誤差。零件在加工時或加工后進行測量時，由于測量方法、量具精度以及工件和主客觀因素都直接影響測量精度。

2.2 提高機加工精度的措施

⑴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采取相應的解決措施。對于精密零件的加工應盡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。

⑵誤差補償法。對工藝系統的一些原始誤差，可采取誤差補償的方法以控制其對零件加工誤差的影響。

⑶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，達到提高加工精度的目的。

⑷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。

⑸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系。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。

總之，在機加工過程中，產生誤差是不可避免的。只有了解和掌握影響機械加工表面質量的因素，才能在生產實踐中，采取相應的工藝措施，盡可能地減少加工誤差，從而有效提高機加工的精度。