影響機械加工質量因素的控制

康 政

開灤錢家營礦業公司，河北開灤 063301

機械加工精度指的是工件在形狀、尺寸、位置方面的理想參數與工件加工后的實際參數之間的相差程度，其差值是加工誤差。機械加工質量主要是指機械加工精度的控制，機械加工質量越好，說明機械加工精度控制好，加工誤差小。機械加工精度主要包括尺寸、形狀、位置精度。

在相同加工條件下，生產的同批次工件因為各種因素的綜合性影響加工精度不盡相同。為了保證加工質量和精度，保證工件加工誤差都在規定要求的公差帶范圍內，提高機械加工的經濟效益和生產效率，我們必須分析影響加工質量的因素提出可行有效的控制措施。

1 機械加工質量對工件性能的影響

機械加工質量對產品性能有一定的影響，從產品的耐磨性、耐腐蝕性、疲勞強度等方面可以展現出來，良好的機械加工質量有利于提高工件的質量和性能。主要表現在以下幾個方面。

首先，工件的耐磨性；當加工工件表面粗糙度較大時由于實際過程中觸面小接觸壓強大，導致工件易磨損。有時會造成嚴重的磨損，危害產品質量甚至造成安全事故；其次，影響工件的耐蝕性；由于表面粗糙度的存在，工件在使用過成中，水分或者易腐蝕介質會進入粗糙的工件表面，形成化學或電化學局部腐蝕，導致工件表面形成麻坑；第三，影響工件的疲勞強度；當受到交變載荷作用時，表面粗糙度會引起應力集中，降低疲勞強度，減少產品或工件的壽命。一般情況下加工硬化會提高疲勞強度，但硬化過度殘余應力對疲勞強度影響較大。

2 影響機械加工精度的原因

2.1 機械加工工藝系統的影響

機械加工過程中加工工件所用的機床、切削所用的刀具、固定所用的夾具都會對加工精度產生影響，這些統稱加工工藝系統影響。首先，加工過程是通過機床，刀具和工件形成相對運動完成的，所以機床的制造精度對工件的加工精度影響很大。主軸的回轉誤差、傳動鏈誤差、嚙合誤差、導軌誤差、機床的磨損等這些都會導致對工件加工精度產生影響；其次，切削刀具的幾何誤差；一是不同的刀具誤差不盡相同，比如定尺寸成形刀具，其誤差影響工件的精度；二是刀具的使用過程中，刀具的磨損一定程度上也會產生一定的誤差；三是工件夾具的制造精度對影響著工件加工過程中的位置精度。

2.2 機械加工熱變形的影響

機械加切削過程會產生大量的熱量，這部分熱量會引起工件加工過程的變形。加工方法的選擇、加工工件的形狀、加工過程的降溫措施都會影響加工過程熱變形的大小。一是加工過程受熱不均勻的影響。比如用車床車軸類零件時，由于加過程存在切削熱，加工開始階段溫度較低，隨著加工的進程溫度逐漸升高，受熱脹冷縮的影響，切削量增大，在加工冷卻后它的直徑和長度又都會發生收縮，這樣就會產生實際尺寸小于理想尺寸的加工誤差。同時在加工過程中由于工件的受熱不均，會產生徑向加工誤差和圓柱度誤差。對于有孔的零件加工過程會產生同軸度誤差。加工薄片類零件如果出現受熱不均的情況下，則容易出現上翹曲變形的現象，從而在冷卻后產生中凹的形狀誤差；二是熱源不同的影響。不同的機床和加工方式所產生熱源不同，工件受熱方式不同，其產生的加工誤差也不相同。比如加工孔狀零件，鉆削加工和鏜孔加工就有很大區別。此外孔的大小也會影響加工中的散熱，從而影響工件的加工精度；三是刀具的受熱變形影響。據統計在操作過程中，切削時加工刀具的熱量在5%左右。隨著加工的進行刀具受熱產生變形，溫度升高，刀具發生延展，尺寸變大，嚴重影響工件的切削量的大小，從而影響加工精度。在粗加工過程中可以忽略刀具受熱影響，在精加工工序或精密零件的加工過程中必須考慮刀具受熱變形影響。此外加工過程的熱量還會對機床傳動鏈、機床精度、夾具精度產生影響，這些都會導致加工誤差的增大。

2.3 機械加工受力變形的影響

系統的夾緊力、傳動力、切削力，以及工件自身慣性力、重力等影響著工件加工精度。這些都會導致產生一定變形，從而導致工件和刀具的相對位置變化，使加工精度降低。一方面工件剛度比較低時，切削力和自身重力作用下引起的工件變形對加工精度影響很大，特別是細長棒材的加工；另一方面刀具的剛度也會產生一定影響。例如加直徑較小的內孔時，采用鏜床加工，假若鏜刀的刀桿剛度較差，在鏜孔加工過程中受力變形，會嚴重影響內孔的加工精度，導致加工誤差。此外機床零部件的剛度也會對零件的加工精度產生影響。

2.4 機械加工人為因素的影響

在工件加工過程中，特別是人工操作的切削等過程中，工人的經驗、熟練程度、責任心等至關重要。可能因為工人的一時馬虎大意或者經驗不足會造成加工精度的降低。

除以上文章所述的影響機械加工質量和精度主要因素外，工件加工過程中的誤差還包括原理誤差、測量誤差、工件殘余應力引起的變形誤差等。

3 控制機械加工質量的措施

機械加工質量對保證產品性能，包證產品安全性至關重要。所以我們要從以下幾個方面來控制加工誤差，保證機械加工質量。

首先，控制原始誤差大小。1）提高加工工件所用機床的幾何精度，保證機床的加工精度，減小主軸回轉誤差、傳動鏈誤差、導軌誤差，從機床源頭控制加工精度減小誤差；2）保證刀具的精度，減小刀具帶來的誤差，同時合理選擇刀具材料，減小刀具的磨損帶來的刀具誤差；3）提高夾具質量，保證夾具精度，減小夾具對加工精度的影響；4）在工件加工過程中，注意加工過程的降溫，減小工件受熱變形引起的加工誤差；5）選擇合適的夾具，特別是細長工件的加工過程，控制切削力，提高工藝系統剛度，減小加工過程中因為工件的受力而導致的加工誤差；

第二，減小機械加工定位誤差。選擇合適的設計基準、定位基準，減小或避免基準不重合帶來的不重合的定位誤差，同時保證夾具的定位元件精度，減小定位副不準確引起的定位誤差；

第三，采用誤差補償法補償加工誤差。這是一種人為制造的加工原始誤差，目的在于補償加工過程中工藝系統帶來的加工誤差。我們先研究加工過程中工藝系統產生誤差的的正負情況，再在加工過程中進行合理的補償，減小整體加工誤差，提高加工精度；

第四，采用誤差轉移法轉移誤差。誤差轉移的本質上是將工藝系統誤差、受熱變形誤差、受力變形誤差等進行合理轉移。例如磨削主軸孔時孔與軸的同軸度靠夾具保證，主軸與工件采用浮動連接，使主軸的回轉誤差轉移到夾具上來保證精度減小誤差；

最后，在加強加工過程中各種引起誤差原因的控制的同時，更要注重提高工人素質，關注工人技術能力，保證工人能夠熟練掌握操作技能，工作中盡職盡責減少人為因素帶來的誤差。總之，在機械加工過程中加工誤差的存在都在所難免，我們經過認真分析誤差產生的一系列原因，才能相對性的采取合理的措施盡量減小加工誤差，從而提高機械加工精度，提高產品安全性和質量。

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