淺析機(jī)械加工質(zhì)量控制技術(shù)

摘 要：機(jī)械零件是構(gòu)成機(jī)械產(chǎn)品的基本單元，所以機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量嚴(yán)重依賴于機(jī)械零件的質(zhì)量；為了保證機(jī)械產(chǎn)品的制造質(zhì)量，就必須控制好零件的加工質(zhì)量。本文通過分析影響機(jī)械加工質(zhì)量的影響因素，探討了構(gòu)成零件加工質(zhì)量的兩大方面——加工精度和表面質(zhì)量的控制措施。

關(guān)鍵詞：機(jī)械零件；加工質(zhì)量；加工精度

1 機(jī)械加工質(zhì)量影響因素與質(zhì)量控制概述

機(jī)械產(chǎn)品的制造質(zhì)量一般是由零件的加工質(zhì)量和產(chǎn)品的裝配質(zhì)量兩方面決定的，而零件的加工質(zhì)量是產(chǎn)品制造質(zhì)量的基礎(chǔ)，它直接影響產(chǎn)品的性能、效率、可靠性和壽命等質(zhì)量指標(biāo)，因此控制零件的加工質(zhì)量是非常重要的環(huán)節(jié)。

零件的加工質(zhì)量包括零件的加工精度和表面質(zhì)量兩個(gè)方面，前者指零件加工后實(shí)際幾何參數(shù)（如尺寸、現(xiàn)狀、位置等）與理想幾何參數(shù)（即設(shè)計(jì)理想值）的符合程度；后者是指已加工表面的幾何特征（表面粗糙度、波度、紋理方向）和已加工表面的物理性質(zhì)（表面層加工硬化、殘余應(yīng)力和金相組織變化等）[1]。

與加工精度對(duì)應(yīng)的是加工誤差，即零件加工后實(shí)際幾何參數(shù)與理想幾何參數(shù)偏離的程度。由機(jī)床、夾具、刀具和工件所構(gòu)成的完整加工工藝系統(tǒng)中，在加工前和加工過程中系統(tǒng)中所存在的各種誤差因素，統(tǒng)稱為原始誤差。

機(jī)械加工質(zhì)量的控制就是對(duì)零件加工精度和表面質(zhì)量的控制，也就是通過采取工藝措施將加工誤差和表面質(zhì)量問題等影響質(zhì)量的因素控制在允許范圍內(nèi)。因影響加工質(zhì)量的因素繁多，而且極其復(fù)雜，故考慮質(zhì)量控制時(shí)應(yīng)遵循以下原則：一是具體問題具體分析，由于每一種零件的加工特點(diǎn)都不一樣，應(yīng)基于該類零件的特點(diǎn)采取有針對(duì)性的質(zhì)量控制措施。二是應(yīng)抓住主要矛盾，找出影響加工質(zhì)量最重要的幾個(gè)因素并加以解決，不能眉毛胡子一把抓。三是在考慮提高加工質(zhì)量措施時(shí)，不能忽略經(jīng)濟(jì)和效率因素；如果盲目提高精度，以致超出了該加工方法的經(jīng)濟(jì)精度，則必然效率大大下降，生產(chǎn)成本急劇增加。四是解決問題應(yīng)本著由簡至繁的原則，能用簡單方法解決問題的，不要用復(fù)雜的方法；可以從外部解決的，不應(yīng)再深入到內(nèi)部去；能用調(diào)整解決問題的，不要先考慮更換配件。

2 加工精度控制

2.1 加工精度控制要點(diǎn)

控制加工精度的主要方法是減少原始誤差，如通過提高機(jī)床、夾具、量具的精度，減少工藝系統(tǒng)受力、受熱變形，控制內(nèi)應(yīng)力引起的變形和刀具磨損等。但有些情況下減少原始誤差的方法比較困難或不夠經(jīng)濟(jì)，此時(shí)可考慮誤差補(bǔ)償法，通過人為產(chǎn)生的新誤差來補(bǔ)償或抵消原始誤差，通常采用與原始誤差方向相反，大小相等的新誤差來抵消原始誤差。另外，還有轉(zhuǎn)移誤差法、均分原始誤差法和均化原始誤差法。轉(zhuǎn)移誤差法是指將原始誤差中比較敏感的方向轉(zhuǎn)移到不敏感的方向上。均分原始誤差法是將原始誤差分成n組，使每組毛坯或工序誤差縮小至原來誤差的1/n，然后根據(jù)每組誤差范圍調(diào)整刀具位置，以此來減少工件誤差尺寸范圍。均化原始誤差法是利用有關(guān)聯(lián)的工件或工具表面進(jìn)行相互比較，找出差異，再進(jìn)行相互加工或修正的方法[2]。

2.2 減少原始誤差的方法

減少原始誤差的方法有很多，下面介紹經(jīng)常采用的幾種[3]：

2.2.1 提高主軸回轉(zhuǎn)精度的措施。主軸回轉(zhuǎn)軸線運(yùn)動(dòng)誤差可分解為純徑向圓跳動(dòng)、純軸向竄動(dòng)與純角向擺動(dòng)三種形式。因主軸回轉(zhuǎn)中心實(shí)際上處于不斷變化之中，所以主軸實(shí)際回轉(zhuǎn)誤差是上述三種形式的合成。主軸純徑向圓跳動(dòng)誤差對(duì)于孔加工的圓度影響較大；主軸純軸向竄動(dòng)對(duì)于工件端面與軸線的垂直度有影響，產(chǎn)生平面度誤差；主軸純角向擺動(dòng)使鏜孔時(shí)主軸軸線與工作臺(tái)導(dǎo)軌不平行，鏜出的孔呈橢圓形。可通過采用高精度軸承并提高主軸與箱體的制造精度、裝配精度等辦法提高主軸回轉(zhuǎn)精度。

2.2.2 提高直線運(yùn)動(dòng)精度的方法。主要措施有：通過刮研方法提高機(jī)床導(dǎo)軌的加工精度及配合接觸精度；利用靜壓導(dǎo)軌或貼塑導(dǎo)軌提高導(dǎo)軌微動(dòng)進(jìn)給的定位精度；導(dǎo)軌選用適合的截面形狀或組合形式提高直線運(yùn)動(dòng)精度。

2.2.3 選用適合的加工工藝。單件、小批量生產(chǎn)采用試切法加工，但在成批、大量生產(chǎn)時(shí)采用調(diào)整法，通過預(yù)先調(diào)整好刀具和工件的相對(duì)位置，并在以后同一批零件加工過程中保持相對(duì)位置不變，這樣可既節(jié)省時(shí)間，又容易得到較高精度。

2.2.4 合理安排工序和選用設(shè)備。由于粗加工時(shí)容易出現(xiàn)表面硬化現(xiàn)象，接著進(jìn)行精加工往往很難保證零件精度，所以在精加工前應(yīng)進(jìn)行低溫退火或時(shí)效處理以消除內(nèi)應(yīng)力。對(duì)于粗加工和精加工應(yīng)選擇不同精度的機(jī)床，前者可選用精度較差的機(jī)床，后者則應(yīng)采用精度高的設(shè)備。另外，合理安排熱處理工序也是提高加工精度的有效手段，退火、回火、調(diào)質(zhì)一般在機(jī)加工前；時(shí)效處理、調(diào)質(zhì)處理一般在粗、精加工之間進(jìn)行；滲碳、淬火、回火則安排在機(jī)加工后。

2.3 誤差補(bǔ)償法的應(yīng)用

2.4 轉(zhuǎn)移誤差法、均分原始誤差法和均化原始誤差法應(yīng)用

提高主軸回轉(zhuǎn)精度除可采用前述的方法還可采用轉(zhuǎn)移誤差法，即將工件的回轉(zhuǎn)成形運(yùn)動(dòng)由原來誤差敏感的機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)，改為誤差不敏感的夾具回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副來實(shí)現(xiàn)，使工件回轉(zhuǎn)精度不依賴于主軸。均分原始誤差法常用于精加工齒輪內(nèi)孔與心軸的配合間隙控制，將齒輪內(nèi)孔尺寸分組，再與多擋尺寸的芯軸配合可提高齒輪齒形的加工精度。均化原始誤差法可用于精密配偶件的加工，如絲杠與螺母、閥套與閥芯等。

3 表面質(zhì)量控制

3.1 影響表面質(zhì)量的因素

影響表面粗糙度的因素有：工料性質(zhì)，如塑性材料和脆性材料；切削加工，刀具進(jìn)給量、主偏角、副偏角、刀尖形狀等；磨削加工，砂輪粒度、硬度、修整、磨削速度、進(jìn)給量等。

影響表面層物理機(jī)械性能的因素有：表面層冷作硬化，切削刃鈍圓半徑、切削速度、進(jìn)給量等；表面層殘余應(yīng)力；表面層金相組織變化。

3.2 表面質(zhì)量的控制措施

降低表面粗糙度的措施：切削時(shí)刀具增大刀尖圓弧半徑，減小主偏角、副偏角，提高刃磨質(zhì)量，選用優(yōu)質(zhì)刀具材料等；工件進(jìn)行合適的熱處理，如對(duì)低碳鋼進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理；改善切削條件，減小進(jìn)給量，提高機(jī)床精度和工藝系統(tǒng)剛度等。磨削時(shí)選用細(xì)粒砂輪及適宜的砂輪硬度、材質(zhì)；降低工件速度，減小縱向進(jìn)給、背吃刀量等。

改進(jìn)表面層物理機(jī)械性能的措施，通過改善冷卻條件，正確選用刀具或砂輪，合理選擇切削用量等。

4 結(jié)束語

機(jī)械加工質(zhì)量的控制，主要還是要提高工藝技術(shù)水平。這既需要通過不斷的實(shí)踐、總結(jié)、改進(jìn)和提高，也需要吸收、應(yīng)用最新的科技成果，積極開展技術(shù)創(chuàng)新活動(dòng)，靠科技的力量實(shí)現(xiàn)突破，使機(jī)械產(chǎn)品的市場競爭力得以提升。

參考文獻(xiàn)

[1]楊叔子.機(jī)械加工工藝師手冊(cè)[M].第2版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

[2]伏振峰.淺析提高機(jī)械加工質(zhì)量的有效途徑[J].機(jī)電信息，2012.

[3]胡明祥.機(jī)械加工質(zhì)量與控制分析[J].科技傳播，2012.

[4]郭建亮.用誤差補(bǔ)償法提高細(xì)長軸車削加工精度的試驗(yàn)研究[J].工具技術(shù)，2009.