影响机械加工质量因素的控制

康 政

开滦钱家营矿业公司，河北开滦 063301

机械加工精度指的是工件在形状、尺寸、位置方面的理想参数与工件加工后的实际参数之间的相差程度，其差值是加工误差。机械加工质量主要是指机械加工精度的控制，机械加工质量越好，说明机械加工精度控制好，加工误差小。机械加工精度主要包括尺寸、形状、位置精度。

在相同加工条件下，生产的同批次工件因为各种因素的综合性影响加工精度不尽相同。为了保证加工质量和精度，保证工件加工误差都在规定要求的公差带范围内，提高机械加工的经济效益和生产效率，我们必须分析影响加工质量的因素提出可行有效的控制措施。

1 机械加工质量对工件性能的影响

机械加工质量对产品性能有一定的影响，从产品的耐磨性、耐腐蚀性、疲劳强度等方面可以展现出来，良好的机械加工质量有利于提高工件的质量和性能。主要表现在以下几个方面。

首先，工件的耐磨性；当加工工件表面粗糙度较大时由于实际过程中触面小接触压强大，导致工件易磨损。有时会造成严重的磨损，危害产品质量甚至造成安全事故；其次，影响工件的耐蚀性；由于表面粗糙度的存在，工件在使用过成中，水分或者易腐蚀介质会进入粗糙的工件表面，形成化学或电化学局部腐蚀，导致工件表面形成麻坑；第三，影响工件的疲劳强度；当受到交变载荷作用时，表面粗糙度会引起应力集中，降低疲劳强度，减少产品或工件的寿命。一般情况下加工硬化会提高疲劳强度，但硬化过度残余应力对疲劳强度影响较大。

2 影响机械加工精度的原因

2.1 机械加工工艺系统的影响

机械加工过程中加工工件所用的机床、切削所用的刀具、固定所用的夹具都会对加工精度产生影响，这些统称加工工艺系统影响。首先，加工过程是通过机床，刀具和工件形成相对运动完成的，所以机床的制造精度对工件的加工精度影响很大。主轴的回转误差、传动链误差、啮合误差、导轨误差、机床的磨损等这些都会导致对工件加工精度产生影响；其次，切削刀具的几何误差；一是不同的刀具误差不尽相同，比如定尺寸成形刀具，其误差影响工件的精度；二是刀具的使用过程中，刀具的磨损一定程度上也会产生一定的误差；三是工件夹具的制造精度对影响着工件加工过程中的位置精度。

2.2 机械加工热变形的影响

机械加切削过程会产生大量的热量，这部分热量会引起工件加工过程的变形。加工方法的选择、加工工件的形状、加工过程的降温措施都会影响加工过程热变形的大小。一是加工过程受热不均匀的影响。比如用车床车轴类零件时，由于加过程存在切削热，加工开始阶段温度较低，随着加工的进程温度逐渐升高，受热胀冷缩的影响，切削量增大，在加工冷却后它的直径和长度又都会发生收缩，这样就会产生实际尺寸小于理想尺寸的加工误差。同时在加工过程中由于工件的受热不均，会产生径向加工误差和圆柱度误差。对于有孔的零件加工过程会产生同轴度误差。加工薄片类零件如果出现受热不均的情况下，则容易出现上翘曲变形的现象，从而在冷却后产生中凹的形状误差；二是热源不同的影响。不同的机床和加工方式所产生热源不同，工件受热方式不同，其产生的加工误差也不相同。比如加工孔状零件，钻削加工和镗孔加工就有很大区别。此外孔的大小也会影响加工中的散热，从而影响工件的加工精度；三是刀具的受热变形影响。据统计在操作过程中，切削时加工刀具的热量在5%左右。随着加工的进行刀具受热产生变形，温度升高，刀具发生延展，尺寸变大，严重影响工件的切削量的大小，从而影响加工精度。在粗加工过程中可以忽略刀具受热影响，在精加工工序或精密零件的加工过程中必须考虑刀具受热变形影响。此外加工过程的热量还会对机床传动链、机床精度、夹具精度产生影响，这些都会导致加工误差的增大。

2.3 机械加工受力变形的影响

系统的夹紧力、传动力、切削力，以及工件自身惯性力、重力等影响着工件加工精度。这些都会导致产生一定变形，从而导致工件和刀具的相对位置变化，使加工精度降低。一方面工件刚度比较低时，切削力和自身重力作用下引起的工件变形对加工精度影响很大，特别是细长棒材的加工；另一方面刀具的刚度也会产生一定影响。例如加直径较小的内孔时，采用镗床加工，假若镗刀的刀杆刚度较差，在镗孔加工过程中受力变形，会严重影响内孔的加工精度，导致加工误差。此外机床零部件的刚度也会对零件的加工精度产生影响。

2.4 机械加工人为因素的影响

在工件加工过程中，特别是人工操作的切削等过程中，工人的经验、熟练程度、责任心等至关重要。可能因为工人的一时马虎大意或者经验不足会造成加工精度的降低。

除以上文章所述的影响机械加工质量和精度主要因素外，工件加工过程中的误差还包括原理误差、测量误差、工件残余应力引起的变形误差等。

3 控制机械加工质量的措施

机械加工质量对保证产品性能，包证产品安全性至关重要。所以我们要从以下几个方面来控制加工误差，保证机械加工质量。

首先，控制原始误差大小。1）提高加工工件所用机床的几何精度，保证机床的加工精度，减小主轴回转误差、传动链误差、导轨误差，从机床源头控制加工精度减小误差；2）保证刀具的精度，减小刀具带来的误差，同时合理选择刀具材料，减小刀具的磨损带来的刀具误差；3）提高夹具质量，保证夹具精度，减小夹具对加工精度的影响；4）在工件加工过程中，注意加工过程的降温，减小工件受热变形引起的加工误差；5）选择合适的夹具，特别是细长工件的加工过程，控制切削力，提高工艺系统刚度，减小加工过程中因为工件的受力而导致的加工误差；

第二，减小机械加工定位误差。选择合适的设计基准、定位基准，减小或避免基准不重合带来的不重合的定位误差，同时保证夹具的定位元件精度，减小定位副不准确引起的定位误差；

第三，采用误差补偿法补偿加工误差。这是一种人为制造的加工原始误差，目的在于补偿加工过程中工艺系统带来的加工误差。我们先研究加工过程中工艺系统产生误差的的正负情况，再在加工过程中进行合理的补偿，减小整体加工误差，提高加工精度；

第四，采用误差转移法转移误差。误差转移的本质上是将工艺系统误差、受热变形误差、受力变形误差等进行合理转移。例如磨削主轴孔时孔与轴的同轴度靠夹具保证，主轴与工件采用浮动连接，使主轴的回转误差转移到夹具上来保证精度减小误差；

最后，在加强加工过程中各种引起误差原因的控制的同时，更要注重提高工人素质，关注工人技术能力，保证工人能够熟练掌握操作技能，工作中尽职尽责减少人为因素带来的误差。总之，在机械加工过程中加工误差的存在都在所难免，我们经过认真分析误差产生的一系列原因，才能相对性的采取合理的措施尽量减小加工误差，从而提高机械加工精度，提高产品安全性和质量。

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