蔣小兵 蔣愛榮

摘 要：機(jī)械加工中零件的表面質(zhì)量和表面精度的控制是最重要的環(huán)節(jié)，分析機(jī)械加工過程中表面質(zhì)量和精度的影響因素，改善被加工表面質(zhì)量和精度的工藝途徑 ，提高整體加工水平。

關(guān)鍵詞： 機(jī)械加工表面質(zhì)量；機(jī)械加工精度；表面精度控制；影響因素。

一、機(jī)械加工表面質(zhì)量和精度的內(nèi)容

表面質(zhì)量包括表觀質(zhì)量和表面粗糙度。在機(jī)械加工中，被加工表面總是會(huì)存在較小間距和峰谷組成的微觀高低不平的痕跡，把零件微觀高低不平的程度稱表面粗糙度，以Ra代號(hào)加數(shù)字來表示，數(shù)字越大表面越粗糙，反之亦然，主要是由于切削加工過程中的刀痕、刀具與被加工表面的摩擦、切削分離時(shí)的塑性變形、整個(gè)工藝系統(tǒng)的高頻振動(dòng)等原因造成的。工件加工后的表面質(zhì)量直接影響被加工工件的使用性能及力學(xué)性能、可靠性和使用壽命。

機(jī)械加工精度是指工件的被加工部位在經(jīng)過機(jī)械加工后得到的實(shí)際幾何參數(shù)包括尺寸、形狀和位置形狀與零件設(shè)計(jì)圖紙上所標(biāo)注的值之間的偏差程度。加工精度包括了三方面因素：尺寸精度；幾何形狀精度，如圓度、圓柱度、平面度、直線度等；相互位置的精度，如平行度、垂直度、同軸度、位置度等。

二、 機(jī)械加工表面質(zhì)量和精度的影響因素

（一）機(jī)床的自身誤差及磨損對(duì)加工質(zhì)量和精度的影響

機(jī)械加工的產(chǎn)品的最終質(zhì)量和精度由機(jī)械加工機(jī)床幾何誤差決定。而機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)誤差、導(dǎo)軌誤差以及主要傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)誤差是直接影響機(jī)械加工質(zhì)量和精度的主要因素。被加工零件的形狀和位置誤差直接受到機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)誤差的影響，可分為主軸直徑方向的跳動(dòng)、軸向方向的竄動(dòng)及角度方向的擺動(dòng)。對(duì)于車削加工軸類件，如果工件直徑都相等，則主軸的純徑向圓跳動(dòng)對(duì)車削加工工件的圓度影響較小。機(jī)床主軸在軸向方向上的竄動(dòng)是跟導(dǎo)軌處于平行狀態(tài)，對(duì)內(nèi)外圓柱面的加工精度沒有直接影響，但是和加工端面是處于垂直狀態(tài)，所以會(huì)產(chǎn)生垂直度誤差。

當(dāng)主軸每轉(zhuǎn)動(dòng)一周都要沿軸向方向竄動(dòng)一次，如果主軸向前竄動(dòng)時(shí)形度誤差，若是加工螺紋成右螺旋面，向后竄動(dòng)時(shí)形成左螺旋面，加工端面時(shí)會(huì)使工件產(chǎn)生平面必然產(chǎn)生周期性螺距偏差。主軸做純角度擺動(dòng)時(shí)，在車削外圓時(shí)工件的形狀成錐體；在車削端面時(shí)，端面的中間位和邊緣的切削量不一致，產(chǎn)生平面度誤差。機(jī)床導(dǎo)軌是確定機(jī)床上絕大部分零部件相對(duì)位置的安裝基準(zhǔn)，也是機(jī)床運(yùn)動(dòng)部分水平或垂直運(yùn)動(dòng)的基準(zhǔn)。在導(dǎo)軌誤差方面，車床導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的直線度誤差是在被加工工件表面加工誤差的敏感方向上，對(duì)加工精度的影響最大；在垂直面內(nèi)的直線度誤差對(duì)加工精度影響很少，一般可忽略不計(jì)；前后兩導(dǎo)軌存在平行度誤差時(shí)，刀架運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生擺動(dòng)，使工件產(chǎn)生形狀誤差。傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)誤差主要是指?jìng)鲃?dòng)系統(tǒng)中傳動(dòng)元件之間相互運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的誤差，如帶傳動(dòng)中帶與帶輪的磨損，齒輪傳動(dòng)中輪齒間的磨損逐漸形成的誤差以及鏈傳動(dòng)中鏈條與鏈輪的嚙合誤差。

（二）切削加工運(yùn)動(dòng)對(duì)加工質(zhì)量和精度的影響

切削加工運(yùn)動(dòng)包括刀具運(yùn)動(dòng)和切削用量。刀具在切削工作中都會(huì)和工件發(fā)生摩擦，則使刀具產(chǎn)生磨損。刀具材料和種類的不同對(duì)加工質(zhì)量和精度也會(huì)而呈現(xiàn)出差異性。在加工過程中運(yùn)動(dòng)的刀具與工件相互運(yùn)動(dòng)并發(fā)生擠壓從而產(chǎn)生摩擦熱，是刀具溫度提高，硬度降低，磨損加快，則影響刀具尺寸。切削用量包括切削速度、被吃刀量和進(jìn)給速度，其中切削速度和被吃刀量對(duì)加工表面質(zhì)量影響較大，比如零件粗加工是選用低速和大吃刀量，精加工時(shí)則選用高速和小切削量提高表面質(zhì)量。因此，合理選擇刀具的材料和種類和切削用量是提高零件的加工質(zhì)量和精度的有效途徑。

（三）工件的定位誤差對(duì)加工質(zhì)量和精度的影響

工件的定位誤差包括定位基準(zhǔn)不重合誤差和定位夾具自身制造及裝配誤差。當(dāng)工件的定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合時(shí)則會(huì)產(chǎn)生定位誤差。在定位中如出現(xiàn)過定位或欠定位則會(huì)造成工件的損壞或無法完成。另外夾具上的定位元件在制造、安裝都會(huì)有誤差，夾具在使用、安裝拆卸工件時(shí)也會(huì)出現(xiàn)磨損。

三、提高機(jī)械加工表面質(zhì)量降低表面粗糙度的工藝措施

1） 降低殘留面積高度。首先是改變刀具的幾何參數(shù)：增大刀尖圓弧半徑，減小副偏角。選用副偏角為零的修光刃的刀具或?qū)挼度芯俚?、精車刀也是生產(chǎn)中減少加工表面粗糙度常用的方法。2）合理選用切削速度。切削速度的大小需要根據(jù)被加工材料的力學(xué)性能來定，當(dāng)切削塑性較大的工件時(shí)，避免工件在切削力的作用下產(chǎn)生變形，應(yīng)選用較大的切削速度，以防止積屑瘤和鱗刺的產(chǎn)生，從而減小表面粗糙度。3）改善材料的切削性能。通過適當(dāng)?shù)臒崽幚?，如正火調(diào)質(zhì)處理，以提高材料硬度、降低塑料和韌性，防止鱗刺的產(chǎn)生。4）正確選擇切削液。切削液具有冷卻、潤(rùn)滑和清潔工件的作用，所以正確合理選擇切削液不但能延長(zhǎng)刀具的使用壽命，而且還能控制切削溫度，同時(shí)切削液的潤(rùn)滑作用會(huì)改善刀具工作面和被加工工件表面的摩擦，對(duì)降低加工表面粗糙度有明顯作用。5）磨削時(shí)采取的措施。磨削時(shí)選用細(xì)磨粒的砂輪、較小的磨削用量和選用乳化液作為磨削液等措施來減小表面粗糙度。

除上述方法之外還可以精密、超精密加工和光整加工，如精密車削、精密磨削，珩磨，研磨、拋光等方法作為最終工序加工。

四、提高機(jī)械加工精度的途徑

提高機(jī)械加工精度的途徑有很多，其中常用有直接減少或消除原始誤差、誤差補(bǔ)償法、誤差轉(zhuǎn)移法、誤差平均法、“就地加工”法、控制誤差法等。誤差的出現(xiàn)時(shí)不可避免的，誤差值大小是可以通過人為因素來控制的。根據(jù)誤差出現(xiàn)的不同原因，選用與其相適應(yīng)的控制方法，則可以提高機(jī)械加工精度。

總之，由于機(jī)械加工表面質(zhì)量對(duì)零件的使用性能如耐磨性、接觸剛度、疲勞強(qiáng)度、抗腐蝕性能及精度的穩(wěn)定性等有很大的影響，因此對(duì)機(jī)器零件的工作表面應(yīng)提出一定的表面質(zhì)量要求，同時(shí)為了保證和提高加工精度需分析產(chǎn)生誤差的主要原因，控制各種影響加工精度的因素，力求生產(chǎn)出經(jīng)濟(jì)合格的產(chǎn)品。

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