机械加工质量管控

在机械制造中零件加工精度决定着机械产品的质量，机械加工精度是指零件加工后的实际几何参数，包括机械零件的尺寸、形状和相互位置，与理想几何参数的符合程度。符合程度越高，加工精度就越高。在机械加工过程中，由于各种因素的影响，使得加工出的零件，不可能与理想的要求完全符合。这种加工后零件的实际几何参数(尺寸、形状和相互位置)对理想几何参数的偏离程度叫加工误差。从保证产品的使用性能分析，没有必要把每个零件都加工得绝对精确，允许有一定的加工误差。因此，满足零件使用性能，在零件图样标注的尺寸、形状和相互位置允许误差范围称为公差。

1影响机械加工质量的几种因素分析

要想分析影响机械加工质量的因素，就必须先要要弄清各种影响机械加工原始误差的物理、力学本质，以及它们对加工精度影响的规律，只要掌握和控制影响机械加工误差的方法，才能获得预期的加工精度，必要时能找出进一步提高机械加工精度的方法和途径。

1.1加工误差性质和类型

零件的加工过程中可能出现种种的原始误差，它们会引起工艺系统各环节相互位置关系的变化而造成加工误差。如装夹工件时由夹具产生的定位误差，还存在由夹紧力引起的夹紧误差等。在装央工件前后，必须对机床、刀具、夹具进行调整，井在试切几个工件后再进行精确微调，才能使工件和刀具之间保持正确的相对位置，由于调整不可能绝对精确，因而就会产生调整误差。另外机床、刀具、夹具本身的制造误差在加工前就已经存在了。这类原始误差称为工艺系统的几何误差。由于在加工过程中产生了切削力、切削热和摩擦，它们将引起工艺系统的受力变形、受热变形和磨损，这些都会影响在调整时所获得的工件与刀具之间的相对位置，造成种种加工误差。这类在加工过程中产生的原始误差称为工艺系统的动误差。在加工过程中，还必须对工件进行测量，才能确定加工是否合格，工艺系统是否需要重新调整，任何测量方法和量具、量仅也不可能绝对准确，因此测量误差也是一项不容忽视的原始误差。

1.2加工原理误差

加工原理误差是指采用了近似的成形运动或近似的刀刃轮廓进行加工而产生的误差，一般多为形状误差，如用阿基米德蜗杆该刀切削渐开线齿轮；在数控机床上用直线插补或圆弧插补方法加工复杂曲面s在普通公制丝杠的车床上加工英制螺纹等，都会在实际生产中，采用理论上完全准确的方法进行加工往往会使机床结构复杂，刀具制造困难导致加工效率降低。担通过成形运动或刀刃轮廓近似后往往可简化工艺过程，简化机床和刀具的设计和制造，提高生产率，降低成本，但由此带来的原理误差必须控制在允许的范围内(一般原理误差应小于0.1％)求的前提下，原理误差的存在是允许的。

1.3前后导轨的平行度误差

加工机械时，当车床的前后导轨不平行，存在扭曲时，刀架生产倾倒。因此车床和外因磨床前后导轨的平行度误差对加工精度的影响很大。除导轨本身的制造误差外，导轨的不均匀磨损以及机床的安装也是造成导轨误差的重要原因。

2提高和控制机械加工质量的途径

2.1降低主轴回转误差

为了分析的方便，可以将主轴回转轴线的运动误差分解为三种基本形式：纯径向园跳动、纯轴向窜动和纯角向摆动。由于主轴实际回转中心在不断变化，所以实际误差是上述三种运动形式合成，所产生的一个瞬时值。是以某一固定部位与轴承内表面的不同部位接触，因而当滑动轴承内孔有圆度误差时，将使主轴在回转的过程中产生径向跳动，引起撞孔的圆度误差，而主轴颈本身的圆度误差影响较小，

2.2减少滑动轴承对回转误差的影响

采用滚动轴承结构的机床中，滚道形状误差对不同机床的影响是不同的。对于车床类机床，由于轴承承载区位置基本上不变，故滚动轴承内环滚道的圆度是影响主轴回转精度的主要因素，而对于铿床类机床，由于轴承承载区位置是不断变化的，滚动轴承外环滚道的圆度是影响主轴回转精度的主要因素。

2.3控制主轴回转误差对加工精度的影响

主轴回转误差对加工精度的影响，取决于不同截面内主轴瞬时回转中心相对于刀尖位置变化情况。而这种变化应重点分析在加工误差敏感方向上的影响。对于刀具回转类机床，加工误差敏感方向和切削力方向随主轴回转而不断变化，如螳床；对于工件回转类机床，加工误差敏感方向和切削力方向均保持不变，如车床。下面以车床、程床为例，就主轴回转误差的三种基本形式对加工精度的影响进行分析。主轴纯径向圆跳动误差对于孔加工时，铿出的孔是长短轴不变或变化的椭圆柱。车削时，主轴纯径向圆跳动对工件的圆度误差影响很小，车出的工件表面接近于一个真圆。主轴纯轴向窜动误差对内外圆柱面的加工没有影响，但在加工端面时，会使加工出的工件端面与内外圆轴线不垂直，产生平面度误差，加工螺纹时产生螺距误差。主轴轴线产生纯角度摆动，在车削时工件同一截面的园度误差小，但是会产生圆柱度误差。镗孔时，纯角度摆动使主轴轴线与工作台导轨不平行，使铿出的孔呈椭圆形。

2.4提高主轴回转精度的措施

提高主轴回转精度通常采用以下措施：1）选用高精度的轴承，并提高主轴及箱体的制造精度和主轴部件的装配精度；2）使回转精度不依赖于主轴。工件的回转成形运动不是靠机床主轴的回转运动来实现，而是靠夹具的回转运动副来实现，如采用死顶尖磨外因时，提高项尖孔质量，保证两顶尖孔的同轴度，对保证工件的形状精度非常重要。

2.5提高直线运动精度

为了提高机械加工的质量，通常常采用刮研等方法加工提高机床导轨的加工精度和配合接触精度：采用静压导轨或贴塑导轨提高傲动进给定位精度和机床精度保持性；选用合理的导轨形状和导轨组合形式来提高直线运动精度如90°的双三角形导轨其直线运动精度保持性较好，而这种导轨的磨损主要在垂直方向，故对一些在垂直方向是误差非敏感方向的机床(如卧式车床)可长期保持原有精度。

2.6加工过程工艺调整

在机械加工的每一个工序中，为获得被加工表面的尺寸、形状和位置精度，总是要对工艺系统进行这样或那样的调整。由于调整个可能绝对地准确，因而产生调整误差。单件、小批生产中普遍采用试切法加工。加工时先在工件上试切，然后测量、调整再试切，直至符合规定的尺寸要求时，再正式切削出整个待加工表面。在成批、大量生产中，广泛采用调整法(或样件样板)。预先调整好刀具与工件的相对位置，并在一批零件的加工过程中保持这种相对位置不变来获得所要求的零件尺寸。在以后的加工免去试切，所以既缩短了调整时间，又可得到较高的加工精度。

2.7实行超精密加工

实行超精密加工也是提高机械加工质量的一种措施，超精密加工是指加工精度和表面质量超过当前所用公差标准中最高程度酌加工工艺。精密加工和超精密加工的界限不是固定不变的，随着科学技术的进步而逐渐向前推移。精密加工与超精密加工的主要特点是机床精度高、刚性好，机床具有精确的微量进给装置，机床工作台低速运动稳定性好以及工艺系统抗振性好，此外，还具有如下特点：1）精密和超精密加工都是以精密元件为加工对象，与精密元件密切结合而发展起来的，因此不能脱离精密元件搞精密加工。精密加工的方法、设备和对象是互相关联的；2）超精密加工时，吃刀且极小，是微量切除和超微量切除，因而对刀具刃磨、砂轮修整和机床均有很高的要求；3）精密和超精密加工是一门综合性高级技术，要达到高精度和高表面质量，要考虑加工方法、加工工具及其材料的选择；被加工材料的结构及质量、加工设备的结构及技术性能、测试手段和测试设备的精度；恒温、净化、防振的工作环境，工件的定位与夹紧方式和入的技艺等诸多因素，因此，精密加工和超精密加工是一个系统工程；4）在精密加工和超精密加工中，检测和加工联系十分紧密，精密测量是精密加工和超精密加工的必要条件，需要具备与加工精度相适应的测量技术，否则就不能判断加工精度是否达到要求，也无法为加工精度的进一步提高指出方向。

3结论

总之，为了提高机械加工质量与控制，除了以上工艺以外，还要注意保持工艺系统的热平衡，这样可使机床作高速空运转，当机床在较短时间内达到热平衡之后，再进行加工。必要时，还可以在机床的适当部位设置控制热源，人为地给机床加热，使其尽快地达到热平衡状态。另外精密机床加工时应尽量避免中途停车。此外还必须控制加工机械的环境温度，精密机床一般安装在恒温车间，其恒温精度一般控制在+1℃以内，精密级为+0.5℃。恒温基数按季节调节一般春、秋为20℃，在夏季取23℃，在冬季可取17℃。以上等因素是机械加工质量与控制综合因素，缺一不可。