影响数控加工质量的因素分析

摘要

机械产品的工作性能和使用寿命，总是与组成产品的零件的加工质量和产品的装配精度直接有关。而零件的加工质量又是整个产品质量的基础，研究加工质量的目的在于探索产生加工误差的规律，研究和分析各种因素对加工误差的影响。本文对零件的加工质量影响因素做一阐述。

关键词：加工质量加工精度表面质量

绪论

在加工过程中影响加工质量的因素是非常复杂的。为了使被加工表面质量满足要求，必须对加工方法及切削参数进行适当的控制。但同时也会因此而相应地增大生产成本，故对于一般零件应尽量采用常用的加工工艺来保证质量，不应一味追求过高的加工要求。而对于一些直接影响产品性能、使用寿命和安全工作的重要零件的主要表面加工质量加以控制，以便获得较高的加工质量。

1．加工精度和加工误差

加工精度是指零件在加工后的实际几何参数（尺寸、形状和相互位置）与设计图纸规定的理想零件的几何参数的符合程度。加工误差是指零件加工后的实际几何参数对设计图纸规定的理想几何参数的偏离程度。实际值愈接近理想值，则加工精度就愈高，即加工误差愈小。“加工精度”和“加工误差”仅仅是评定零件几何参数准确程度这一问题的两个方面而已。在实际生产中，加工精度的高低往往是以加工误差的大小来衡量的。

在实际生产中，任何一种加工方法不可能，也不必要把零件做的绝对准确，而只要将加工误差控制在性能要求所允许的范围之内即可。因此，在制定技术要求时，应以最低的精度、较大的表面粗糙度满足最高的性能为准则。

1.1加工精度

加工精度包括尺寸精度、形状精度和位置精度。

（1）尺寸精度加工后零件表面本身或表面之间的实际尺寸与理想尺寸之间的符合程度。理想零件尺寸是指零件标注尺寸的中值。

（2）形状精度加工后零件表面本身实际形状与理想零件表面形状相符合的程度。理想零件表面形状是指绝对准确的表面几何形状。（3）位置精度加工后零件各表面间实际位置与理想零件各表面间的位置相符合的程度。理想零件各表面间的位置是指表面间绝对准确的位置，无位置误差。

1.2影响加工精度的因素

在机械加工时，机床、夹具、刀具和工件就构成了一个完整的系统，称之为工艺系统。零件加工精度的问题实质上是整个整个工艺系统的精度问题。而工艺系统中的种种误差，在不同的条件下，以不同的程度反映为工件的加工误差。工艺系统中的误差是产生零件加工误差的根源，因此，把工艺系统的误差称之为原始误差。在加工过程中产生的误差，称之为工艺系统的动误差。在加工之前就已经存在的机床、刀具、夹具的制造误差和工件装夹误差称为工艺系统的静误差。

工艺系统中各种误差，在不同的加工条件下将造成零件不同程度的加工误差。按照工艺系统误差的性质可归纳为4个方面，即工艺系统的几何误差、工艺系统的受力变形所引起的误差、工艺系统的热变形所引起的误差和工件内应力变化所引起的误差

2．表面质量

2.1表面质量

表面质量是指机械加工后零件表面层的状况，它包括表面粗糙度和表面层的物理性能两方面。

表面粗糙度：在机械加工后，由于残留有刀具切削痕迹等因素，零件表面呈不同形状和大小的凸峰和凹谷。

2.2表面质量对零件工作精度的影响

如果加工精度得太粗糙，对于间隙配合来说表面粗糙度将使配合间隙在初期磨损阶段便迅速增大，致使配合精度受到损坏，特别是对尺寸小，精度要求高的间隙配合影响更大。

对过盈配合而言，零件在装配过程中，配合表面的凸峰被挤压，故实际有效过盈减小，降低了配合强度。

对于部件来说，由于零件表面的粗糙度使零件间实际接触面积只是名义接触面的一小部分，且真正处于接触状态的，仅仅是这小部分的个别凸峰。

2.3残余应力对零件精度的影响

表面残余应力虽然在零件内部是平衡的，但由于金属材料的蠕变作用，残余应力在经过一段时间后便会自行减弱以至消失，同时零件也随之变化，引起零件尺寸和形状误差。对一些高精度零件，如精密机床的床身、精密量具等，如果表面层有较大的残余应力，就会影响它们精度的稳定性。

2.4表面质量对零件疲劳强度的影响

表面粗糙度的凹谷部位引起应力集中，在交变载荷作用下产生

疲劳裂缝。

2.5物理力学性能对疲劳强度的影响

重要轴的轴颈及转角处、各种重要弹簧的表面一般采用滚压、喷砂、喷丸等方法对零件表面进行处理。其目的是使表面产生局部塑性变形向四周扩张，因材料扩张受阻而产生很大的残余压应力，延缓疲劳裂纹的扩展，因而提高了零件的疲劳强度。带有不同残余应力表面层的零件，其疲劳寿命可相差数倍至数十倍。

表面层冷作硬化能提高零件的疲劳强度，因冷硬层不但能阻止已有的裂纹扩大，而且能防止疲劳裂纹的产生。

2.6表面质量对零件抗腐蚀性能的影响

腐蚀性的介质凝聚在金属的表面，对金属表面层产生腐蚀作用，腐蚀的程度和速度与零件表面粗糙度有很大关系。机械加工后表面产生凹谷或显微裂纹，腐蚀性物质就积聚在凹谷和裂纹处，金属产生腐蚀作用，逐渐参透到金属内部，使金属断裂而剥落下来，然后形成新的凹凸表面。以后腐蚀作用再新的凹谷向内扩展，如此重复地继续下去。表面粗糙度愈小，凹谷愈浅，愈不容易产生腐蚀。

在零件表面层造成压缩残余应力和一定程度的强化，将有助于提高零件的耐磨性能。

有些零件按其在机构中的作用，并不要求小的表面粗糙度，但由于工作环境的原因，要求它有较高的抗腐蚀能力，则零件的表面必须经过抛光。

结论

通过学习让我了解的加工质量是整个零件加工的基础，分析加工质量的目的在于探索加工误差的规律，研究和分析各种因素对加工误差的影响。

本人会继续努力，学习数控方面的知识，希望在以后工作中有更大的突破。

参考文献：

1.《数控加工工艺与编程》熊显文主编，化学工业出版社；

2.《数控加工工艺》贺曙新张思弟文少波主编，化学工业出版社；