机械加工质量影响因素及管理

靳立冬 孙 傲

（首都航天机械有限公司，北京 100076）

1 影响机械加工质量的因素

1.1 机床误差

机械加工主要是通过一些机床设备来控制刀具运动轨迹，从而完成对工件的加工。因此工件的加工质量会受机床误差影响，产生精度降低问题。其中由于机床原因引起的误差包括以下几点：第一，主轴回转造成加工误差。机床主轴能够给工件以及刀具提供必要的动力，同时也用于装设工件、刀具及夹具基准，在回转过程成会带来一定的误差，从而对工件加工精度造成影响，进而影响到工件加工质量；第二，导轨磨损与安装、制造误差。导轨是机床运动的主要基准，它常用于确定机床各构件之间的相对位置，由于导轨在安装及制造过程中会存在一定误差，因而导致机床精度下降，从而影响加工工件精度。另外，随着导轨使用时间的增加，会发生磨损，且这种磨损多为不均匀磨损，对机床精度造成影响；第三，传动链误差。主要是指机床传动件的运动误差。

1.2 刀具磨损及安装误差

刀具在制造过程中存在几何形状及尺寸误差，并且在刀具使用与安装过程中存在安装误差，这使得被加工工件尺寸或是形状发生变化，即影响了工件的加工质量。在机械加工过程中，由于加工工件与切削刀刃之间存在一定的相对运动，因而会导致刀具产生一定磨损，当磨损程度累积到一定程度时，便会对加工零件表面产生质量影响。

1.3 加工夹具定位不准确

夹具主要是对加工工件起到定位作用，避免加工过程中工件因机床运动而发生位移或变形。在进行机械加工时，一般应在加工工件上选择几个点作为定位基准点，由此确定工件加工形状、尺寸及位置。这些基准通常是经过严格设计的，并在相应零件图上面进行标识。在加工夹具使用不当，就会导致实际基准定位与设计基准存在一定偏差，导致两个基准不能重合，对加工工件质量造成影响。

1.4 工艺系统受力变形

受力变形会对工件加工质量造成一定影响，通常来说受力变形在机械加工过程中较为常见，导致受力变形的因素主要包括以下几点：第一，机床部件刚度不符合要求，导致受力负荷能力降低，在荷载较大情况下，便会出现变形问题，降低加工精度，如图1所示；第二，工件原材料刚度存在问题。若原材料刚度与夹具、机床刀具相比偏低，便会在切削力影响下产生工件变形；第三，刀具刚度不足，在受力情况下容易出现变形，导致工件加工孔误差增大，影响整个工件质量。

图1 受力变形导致加工出现误差

1.5 工艺系统受热变形

机械加工过程会产生大量热量，随着运转时间增加，工艺系统内温度不断升高，若不对其进行处理，便会导致工件、刀具或机床出现热变形，影响加工质量。

2 提高机械加工质量的主要措施

2.1 对系统热量加以处理

为延长加工零件的寿命，需运用一些热处理技术对系统中的热量进行处理，从而确保系统散热良好，避免持续升温导致工件出现热变形。由于不同阶段热处理技术所发挥的效用有所不同，需要将热处理技术加入到工序管理中，并对其应用阶段进行科学合理的安排。例如为提高加工精确度，在粗加工完成后便进行热处理工序，在系统内温度达到要求时便再进行精加工；再例如在具体加工过程中，为提升工件机械性能，热处理工序则设置在机械制造加工后。总之，对系统产生的热量应根据工件加工具体要求，结合实际加工需求，科学合理地安排热处理工序，尽可能消除系统热量对工件产生的影响，提高工件加工精确度。

2.2 减小误差影响

2.2.1 对夹具、刀具、机床加强检查

首先，在进行机械加工前，对夹具、刀具以及机床加强检查，确保本身制造误差在允许范围内。其次，对刀具进行定期检查，磨损较为严重的刀具要及时更换。

2.2.2 进行误差补偿

在机械加工过程中，由于某些主观原因及客观条件会产生一定误差，对这些误差除了要自加工过程进行控制外，还可以采取误差补偿方法进行处理，从而减小加工误差的影响，提高加工精度，保证加工质量。误差补偿换而言之就是对误差进行修正，通过制造一个新误差来对原始存在的误差进行补偿，从而使加工误差处于可控范围内。一般新的误差应与原始误差应取值相反、大小尽量相等。如以弹性变形补偿热变形、以几何误差补偿热变形，如图2、图3所示。

图2 弹性变形补偿热变形

图3 几何误差补偿热变形

2.2.3 精、粗加工分开进行

粗加工过程发热量大，工件受到的夹紧力、切削力以及切削工作量也较大，从而导致一些加工硬化问题发生。若在完成粗加工后立马进行精加工，便会导致工件内应力产生变化，从而影响工件加工质量。因此，针对精度要求比较高的加工件，在完成粗加工工序后，应进行时效处理或是低温退火处理，消除其内应力影响后再进行精加工。

2.3 减少加工表面层变形影响

在机械加工过程中，可以适当涂抹一些润滑液，起到润滑作用，从而减小机械加工对刀刃的磨损。在进行切削加工时，在刀具选择上应考虑主、副偏角大小，尽量选用偏角小的刀具进行工作，此外可减少进给量，达到减少工件残留面积、提高表面加工质量的目的。对于一些塑性比较强的材料，在加工前，要对材料进行正火处理，使材料塑性得到有效控制，同时要选择高速切削方式，降低残留面积与加工表面粗糙度，提高加工质量。另外，还可采用一些冷压式加工方法，避免工件材质表面层发生变化。如金刚石压光、喷丸强化、挤（胀）孔或滚压等。

3 结语

机械加工质量会影响到机械产品的稳定性与使用性能，关系到企业的生产效率及经营效益。因此应从机械加工质量成因上进行分析，找出影响加工表面质量与加工精度的主要因素，并针对不同加工材料及加工方式进行优化，以降低机械加工表面粗糙度、提升产品精度，实现从机械加工过程改善机械加工质量的目标。