浅谈数控车削零件检验与加工质量分析

姜淑波

摘 要：零件加工中各道工序之间的检验是必不可少的，可以尽早地发现问题并解决问题，保证零件的加工精度，减少废品率。零件加工过程中加工质量会受到很多因素的影响，分析加工质量产生的原因是十分必要的。

关键词：游标卡尺 表面粗糙度 加工质量 切削参数

中图分类号：TG519.1 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）10（a）-0099-02

在数控车削过程中，零件的检验方法很多，根据加工精度的要求选用不同规格、不同品种的检验工具。在实际加工中最常见的就是采用游标卡尺、外径千分尺检测尺寸精度以及采用表面粗糙度比较样块测量表面粗糙度。

1 常用零件检验工具的使用方法及注意事项

1.1 游标卡尺的使用方法

测量时，右手拿住尺身，大拇指移动游标，左手拿零件，使零件位于外测量爪之间，当与量爪紧紧相贴时，即可读数，读数时首先以游标零刻度线为准在尺身上读取毫米整数，即整数部分。然后看游标上第几条刻度线与尺身的刻度线对齐，每一个大格是0.1 mm，每一个小格是0.02 mm。读数结果为：例如，2 mm+0.3 mm+0.06 mm=2.36 mm。

1.2 游标卡尺的使用注意事项

（1）游标卡尺是比较精密的测量工具，要轻拿轻放，不得碰撞或跌落地上。（2）测量时，应先拧松紧固螺钉，移动游标不能用力过猛。两量爪与待测物的接触不宜过紧。不能使被夹紧的物体在量爪内挪动。（3）读数时，视线应与尺面垂直。如需固定读数，可用紧固螺钉将游标固定在尺身上，防止滑动。（4）实际测量时，对同一长度应多测几次，取其平均值来消除偶然误差。（5）游标卡尺使用完毕，用棉纱擦拭干净。长期不用时应将它擦上黄油或机油，两量爪合拢并拧紧紧固螺钉，放入卡尺盒内盖好。

1.3 外径千分尺的使用方法

测量时，左手拿住绝热板，右手旋转刻度套筒，当测微螺杆接触到被测工件时，再旋转测力装置来进行微调，若继续转动转帽时打滑并发出声响时，则表示已经到位，就不要再转动，以避免用力过大造成工件弹性变形，产生测量误差。读数时首先从固定套筒上读出整数部分，现从微分筒上读出小数部分（一格为0.01 mm）有多少格再乘以0.01 mm，为最后的小数部分。当微分筒边缘未盖住固定套筒上的0.5 mm刻度时，就先读出0.5 mm。微分筒边缘与固定套筒刻线间的小数值在微分筒上读取，找到微分筒上与固定套筒基准线对准的刻线，从下往上读，一格为0.01 mm，有多少格读多少。

1.4 外径千分尺的使用注意事项

（1）外径千分尺是比较精密的测量工具，要轻拿轻放，不得碰撞或跌落地上。（2）测量前，应先测量一下校验棒，看看微分筒上的0刻度线是否对准固定套筒的0刻度线。（3）测量时测砧和测微螺杆与待测物的接触不宜过紧，听到响声即可，以免用力过大造成工件弹性变形，产生测量误差。（4）读数时，视线应与尺面垂直。（5）实际测量时，对同一长度应多测几次，取其平均值来消除偶然误差。（6）使用完毕，用棉纱擦拭干净。长期不用时应将它擦上黄油或机油，两量爪合拢并拧紧紧固螺钉，放入卡尺盒内盖好。

1.5 内径千分尺的使用方法

（1）内径千分尺在测量及其使用时，必需用尺寸最大的接杆与其测微头连接，依次顺接到测量触头，以减少连接后的轴线弯曲。（2）测量时应看测微头固定和松开时的变化量。（3）在日常生产中，用内径尺测量孔时，将其测量触头测量面支撑在被测表面上，调整微分筒，使微分筒一侧的测量面在孔的径向截面内摆动，找出最小尺寸，然后拧紧固定螺钉取出并读数，也有不拧紧螺钉直接读数的，这样就存在着姿态测量问题。姿态测量：即测量时与使用时的一致性。例如：测量75～600/0.01 mm的内径尺时，接长杆与测微头连接后尺寸大于125 mm时，其拧紧与不拧紧固定螺钉时读数值相差0.008 mm即为姿态测量误差。（4）内径千分尺测量时支承位置要正确。接长后的大尺寸内径尺重力变形，涉及到直线度、平行度、垂直度等形位误差，其刚度的大小，具体可反映在“自然挠度”上。理论和实验结果表明由工件截面形状所决定的刚度对支承后的重力变形影响很大。如不同截面形状的内径尺其长度L虽相同，当支承在（2/9）L处时，都能使内径尺的实测值误差符合要求。但支承点稍有不同，其直线度变化值就较大，所以在国家标准中将支承位置移到最大支承距离位置时的直线度变化值称为“自然挠度”。为保证刚性，在我国国家标准中规定了内径尺的支承点要在（2/9）L处和在离端面200 mm处，即测量时变化量最小，并将内径尺每转90°检测一次，其示值误差均不应超过要求。

内径千分尺误差分析，内径千分尺直接测量误差包括受力变形误差、温度误差和一般测量所具有的示值误差、读数瞄准误差、接触误差和测长机的对零误差。影响内径尺测量误差，主要因素为受力变形误差、温度误差。

1.6 内径百分表的使用方法

（1）把百分表插入量表直管轴孔中，压缩百分表一圈，紧固。

（2）选取并安装可换测头，紧固。

（3）测量时手握隔热装置。

（4）根据被测尺寸调整零位。

用已知尺寸的环规或平行平面（千分尺）调整零位，以孔轴向的最小尺寸或平面间任意方向内均最小的尺寸对0位，然后反复测量同一位置2～3次后检查指针是否仍与0线对齐，如不齐则重调。

为读数方便，可用整数来定零位位置。

（5）测量时，摆动内径百分表，找到轴向平面的最小尺寸（转折点）来读数。

（6）测杆、测头、百分表等配套使用，不要与其他表混用。

1.7 表面粗糙度比较样块的使用方法

用表面粗糙度比较样块测量表面粗糙度的方法，称比较法。

比较法是将被测工件表面与一组粗糙度比较样块进行对照比较（一般为先用眼睛看再用手触，注意不一定是越亮的表面质量越好），来确定被测表面粗糙度，符合哪一级别的就定为哪一级，读出对应的Ra值并记录。

1.8 表面粗糙度比较样块的使用注意事项

测量时，要求被测表面的加工方法与表面粗糙度比较样块的加工方法相同，车削加工出来的零件就应与车加工出来的比较块比较，并且要从各个方向反复观察。如果加工方法不同，会引起判断误差。我们习惯会做几个零件一起比较，分出好坏，其实也就是比较法。我们不妨先取一个零件与比较块比较，测量出结果，然后再与其他零件比较，接近的是同一级别，相差一点的是下一级别，相差多的就可降两级。

2 零件加工过程中存在问题与解决办法

影响机械加工精度的因素很多，如：机床精度、夹具精度、刀具材料、工件材料等。这些对加工精度会产生很多误差，但对我们目前的情况来说，不仅仅是这些误差影响加工精度，我们的精度相差很大，而影响最大的应是操作过程中存在的问题，而这些问题也是我们可以解决的，只有把我们自身的问题先解决了，才能更进一步的提高。今天就从操作方面来说说影响加工精度的原因。

2.1 零件加工过程中出现直径尺寸超差的原因

（1）对刀时读数不精确造成对加工精度的影响，测量的角度，方向、位置不同都会读出不同的数值，为了确保加工精度，尽量采用多次测量的方法，取最小尺寸为佳，这样对刀时输入的尺寸值小，加工出来的尺寸就会大，外轮廓尺寸偏大是可以弥补的，如果尺寸小了就没有办法了。怎样来弥补？可以采用过程测量的方法，也就是在零件加工过程中测量，可以在加工半精加阶段时，停车测量，用实际尺寸与程序尺寸比较，相差的部分用磨损值调整（也就是加刀补值）。（2）对刀时的切削参数与精加工阶段时的切削参数不一致造成对加工精度的影响。若对刀时的切削深度比精加工时的主轴转速高、进给速度大、切削深度大，就会产生很大的切削力，从而使工件变形，这时测量的是变形后的尺寸，把这样的尺寸值输入到系统中，系统就会按变形后的尺寸计算加工，而精加工时切削参数降低，工件变形小，再测量时就会出现偏值。因此保证对刀时的切削参数与精加工时一致，也可以减小工件尺寸偏差。（3）对刀时未加冷却液造成对加工精度的影响。对刀时未加冷却液，与精加工阶段的冷却坏境不一致，也会影响加工精度。对刀时未加冷却液，工件会产生很大热变形，这时测量的是变形后的尺寸，把这样的尺寸值输入到系统中，系统就会按变形后的尺寸计算加工，而精加工时加冷却液，热变形减小，再测量时就会出现偏。因此保证对刀时的冷却环境与精加工时一致，也可以减小工件尺寸偏差。

2.2 零件加工过程中出现长度尺寸超差的原因

（1）对刀不精确，切断刀车刀的对刀应在主轴旋转的状态下，将左刀尖试切工件的端面，当听见切削声音即可Z坐标清零，然后将刀具Z向进刀到工件长度值+刀宽位置切断。若操作正确是可以保证零件长度尺寸值。

（2）读数不精确，即在测量刀具宽度时，读数不精确，这样输入的长度值就不精确，从而影响长度尺寸。因此，掌握正确的测量方法，也可以保证零件长度尺寸值。

2.3 零件加工过程中出现表面粗糙度值过大的原因

（1）精加工阶段冷却不到位对加工表面质量的影响。零件在加工过程中，冷却液有时供应不足，时有时断，或冷却喷嘴浇注位置不对，造成切削区温度过高，刀具磨损严重，工件易变形，从而影响零件表面加工质量，因此在加工前要检查冷却液余量，加工时调整冷却喷嘴的位置，让工件充分冷却，从而提高加工表面质量。

（2）精加工阶段的切削参数不匹配对加工表面质量的影响。零件加工过程中，各阶段的切削参数是不同，粗加工时为提高加工效率，切削参数选择较高，而主轴转数高，进给速度大，主轴每转一圈，刀具沿进给方向移动的距离就大，也就是刀具所迈的步伐就大，刀痕就大，表面质量就差，从而影响加工表面质量，因此适当降低主轴转数和进给速度可以有效提高表面质量。

（3）精加工阶段的刀尖不锋利对加工表面质量的影响。刀尖锋利切削时产生的切削力就小，工件变形小，改善表面质量；刀尖锋利，加工过程中刀具与已加工表面的摩擦小，也可以改善表面质量。也就相当于用水果刀切苹果，刀刃锋利不用费力就可以切开。因此适当的刃磨，也可以有效提高表面质量。

2.4 零件加工过程中出现加工工时超长的原因

在机床、夹具、刀具、零件等工艺系统刚度允许的条件下，应尽可能选取较大的背吃刀量，以减少走刀次数，提高生产效率，缩短工时。

3 合理选用检验工具及测量方法，提高合格率

在生产实践过程中，合理地选用检验工具与测量方法，保证一定的测量精度，具有高的测量效率、低的测量成本，通过测量分析零件的加工工艺，积极采取预防措施，避免废品的产生。测量技术的发展与机械加工精度的提高有着密切的关系。

随着机械工业的发展，数字显示测量工具等现代高科技测量手段逐步占领了测量技术的领域。

3.1 光电子信息产业在测量工作中的应用

在本世纪微电子和电子计算机技术的基础上，21世纪将把光、电、声、磁等物理特性加以综合开发利用，形成包括光电子器件、激光配置、光纤系统、全息图像、光是集成电路、光计算机等基本内涵为新一代光电子信息产业。这一新产业将更新现有的各类测量手段，以适应人们对测量的最广泛的需要。

3.2 软件产业在测量工作中的应用

在21世纪，世界范围内的信息处理和知识处理业务将空前活跃，软科学技术的发展和知识产业的成长将加快步伐；大量的、遍及各个领域的数据库、信息库、知识库将普遍建成并广泛应用；基本软件、应用软件、智能软件、专家系统等软件产业，并在经济发展和国家安全中占有越来越突出的地位。这些高科技软件也相应的应用于机械测量的领域当中来。

3.3 智能机械产业在测量工作中的应用

在新世纪，传统的各种机械工具将广泛地与微电子、光电子和人工智能机械产业。这个产业提供的智能机器人、智能计算机、智能工具（智能汽车、船舶、火车、飞机、航天器等）、智能生产线、智能化工厂等等，不仅在体力上，同时也在脑力上部分替代人类的各种劳动，使人类的智能获得新的解放，从而人类可以开展更富创造性的工作，智能机械产业的生成，大大提高了测量精度。

现代高科技测量手段应用，减少了人为的影响因素，提高了读数精度与可靠性，将测量结果用于实际加工中，从而使测量与加工完美地合二为一，提高产品的合格率。

4 结语

随着现代化加工制造技术的迅猛发展，测量技术也不断地更新换代，选用合适的测量工具及方法检测零件是实际生产中十分必要的，降低人为的因素，提高产品合格率，是现代机械加工发展方向。

参考文献

[1] 何兆凤.公差与配合[M].北京：机械工业出版社，2004.

[2] 黄云清.公差配合与测量技术[M].北京：机械工业出版社，2005.

[3] 甘永立.几何量公差与检测[M].上海：上海科学技术出版社，2008.