淺析機械加工工藝對加工精度的影響及措施

呂泉++高克

摘 要：分析了機械加工工藝對加工精度的影響，并給出了相應的解決辦法。

關鍵詞：機械加工工藝；加工精度；變形；誤差

中圖分類號：TH161+.1 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.13.124

在機械加工設備集約化、精密化的發展前景下，雖然機械加工工藝流程表面看起來越來越簡單，但實際上，其復雜程度有所增加。這就對機械加工工藝路線設計提出了更高的要求。因此，我們需要針對不同的加工精度和成本需求，設計出符合要求的加工工藝，并運用各種統計工具確定影響機械加工工藝的主要因素，采取有效的措施，滿足設計所需的尺寸公差、形位公差及性能需求等。

1 機械加工工藝概述

所謂的“機械加工工藝”，實質上是指在加工工藝流程的基礎上，通過一定的方式改變生產對象的幾何形狀、尺寸、相對位置和性質等，以便使生產對象成為成品或半成品。工藝流程指的是具體的工藝過程。該過程主要是由產品的數量、設備條件、人員、環境條件等情況確定。工藝規程，簡而言之，就是將如何使原材料成為所要求的尺寸和性能的過程寫成工藝文件。

1.1 機械加工生產

機械加工生產主要包括原材料準備階段、制造階段和成品階段等過程。這些階段是直接改變原材料的幾何形狀、尺寸和性能，以使其成為成品的過程。這個過程是由若干連續的工序串聯而成的。在機械加工中，往往需要根據生產數量及成本需求對加工工藝作出相應的調整。

1.2 機械加工工藝規程的制訂

機械加工工藝規程的制訂需要以下準備過程：①通過討論或依據以往的經驗確定工藝路線；②確定工序及相關的基準；③確定需要的設備、工裝和量具。

機械加工工藝規程的制訂需遵循以下2個原則：①優先加工已確定工藝基準的零件；②通過工序間的聯系及尺寸精度確定粗精加工工序和熱處理工序的時間、順序等。

2 加工系統誤差對機械加工精度的影響

零件是用專業的加工設備加工的。如果加工設備本身就有誤差，則會造成成品零件的失精。比如對于機床導軌來說，如果其形式或精度本身就有問題，則有可能造成進給誤差，導致加工零件的失精。機床在使用后往往會出現一定程度的磨損，比如某些刀具在使用中會出現各種磨損現象，進而在機械加工時，就不可避免地會出現零件幾何、形位偏差。對于刀具來說，應在精加工工序中盡量選擇成型刀片。另外，在使用過程中，應通過三坐標測量儀或其他檢測手段對首件半成品零件進行精確測量，根據相關尺寸修正加工參數，就可以將這種誤差基本消除，從而將該批零件的批量生產誤差降至最低。如果刀具在使用過程中出現磨損，那么也會造成被加工零件形位、尺寸精度的下降，因此應在試生產階段摸索出修磨刀具更換的頻率。

工藝裝備是用來保證刀具與零件相對位置的一種加工設備，可實現快速、準確加工零件的目的。通常，工藝裝備的誤差主要體現在以下兩個方面：①生產出的工藝裝備本身精度不高，存在誤差，投入使用后出現定位、安裝偏差；②工藝裝備在長期使用后，其定位面出現嚴重磨損，導致被加工零件出現失精現象。

對于生產前加工系統存在的問題，應加強對新進設備的檢測，保證生產精度；對于生產后存在的問題，在實際加工過程中，應加強設備的周檢管理，定期更換相關零件。另外，可使用一些諸如尺寸波動圖等工具，在失精發生的萌芽階段遏制其發展。

當前，一些自動化水平高、加工精度高的設備往往具有誤差補償系統，可以由設備或加工人員調整誤差補償，提高加工精度。因此，在精加工工序中，應盡量選用自動化程度較高的機床。

3 受力或受熱形變對精度的影響

機械加工系統的實際運轉過程比較復雜，常會受到交變、不平衡力的影響。而機械加工設備往往是在零件加工尚未開始時安裝或設定的，在加工過程中很有可能受到交變、不平衡力的影響而造成設備移位或變形，使生產出的零件失精。

對于以上原因造成的加工零件失精，可采用以下方法解決：①對工藝裝備本身易造成位移或變形處進行加強，提升剛度，防止該設備因受力而發生形變，導致加工誤差；②可通過優化機械加工工藝參數或工序，降低精加工或半精加工工序對加工設備產生的應力。

此外，在機械加工中會產生一定的熱量。當熱量積累到一定程度時會對加工系統造成一定的影響，比如對設備及工件產生一定的熱變形，而測量系統與加工系統的溫度不同，從而導致零件失精。

對于上述原因造成的失精，我們應盡量將精加工設備與測量設備放置于相同的恒溫環境中。另外，可合理使用切削液，盡可能地減少加工熱量對零件的影響，并在工件加工完成后，放置一段時間再測量，或者采用熱補償算法對檢驗結果進行誤差補償。

4 熱處理對加工精度的影響

熱處理是機械加工過程中十分重要的一個環節。合理的熱處理工序設定可以有效提高零件的加工精度，而不合理的熱處理工序設定很有可能會使加工出的零件無法達到要求的尺寸。熱處理對加工精度的影響主要體現在以下兩方面：①一些熱處理工藝會使零件漲大。如果零件本身尺寸較大，則漲大尺寸會很大。在熱處理前，如果機械加工工序設置的余量（比如內孔余量）不足，則無法進行后續加工。②零件的殘余應力。在零件的加工過程中會形成一定的殘余應力。在精加工前，如果未能有效去除這些應力，則在零件加工完成并放置一段時間后會出現變形現象，從而無法滿足設計要求。

對于上述原因造成的失精，我們的解決辦法是：①在會造成大變形的熱處理工序前，應設置足夠的加工余量；②對于某些軟材質零件或薄壁零件，應在精加工前的某道工序合理安排熱處理，有效去除其中的加工應力，然后再進行精加工。

5 結束語

我們平時應注意對工藝方法的探索和積累，以有效解決工作中遇到的各種問題。機械加工工藝問題的解決不僅有利于加工工藝的發展，還有利于機械零件設計的進步。

參考文獻

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〔編輯：劉曉芳〕