淺析機(jī)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(jī)械加工工藝對加工精度的影響，并給出了相應(yīng)的解決辦法。

關(guān)鍵詞：機(jī)械加工工藝；加工精度；變形；誤差

中圖分類號：TH161+.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.13.124

在機(jī)械加工設(shè)備集約化、精密化的發(fā)展前景下，雖然機(jī)械加工工藝流程表面看起來越來越簡單，但實際上，其復(fù)雜程度有所增加。這就對機(jī)械加工工藝路線設(shè)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(shè)計出符合要求的加工工藝，并運(yùn)用各種統(tǒng)計工具確定影響機(jī)械加工工藝的主要因素，采取有效的措施，滿足設(shè)計所需的尺寸公差、形位公差及性能需求等。

1 機(jī)械加工工藝概述

所謂的“機(jī)械加工工藝”，實質(zhì)上是指在加工工藝流程的基礎(chǔ)上，通過一定的方式改變生產(chǎn)對象的幾何形狀、尺寸、相對位置和性質(zhì)等，以便使生產(chǎn)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(chǎn)品的數(shù)量、設(shè)備條件、人員、環(huán)境條件等情況確定。工藝規(guī)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(jī)械加工生產(chǎn)

機(jī)械加工生產(chǎn)主要包括原材料準(zhǔn)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(xù)的工序串聯(lián)而成的。在機(jī)械加工中，往往需要根據(jù)生產(chǎn)數(shù)量及成本需求對加工工藝作出相應(yīng)的調(diào)整。

1.2 機(jī)械加工工藝規(guī)程的制訂

機(jī)械加工工藝規(guī)程的制訂需要以下準(zhǔn)備過程：①通過討論或依據(jù)以往的經(jīng)驗確定工藝路線；②確定工序及相關(guān)的基準(zhǔn)；③確定需要的設(shè)備、工裝和量具。

機(jī)械加工工藝規(guī)程的制訂需遵循以下2個原則：①優(yōu)先加工已確定工藝基準(zhǔn)的零件；②通過工序間的聯(lián)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(tǒng)誤差對機(jī)械加工精度的影響

零件是用專業(yè)的加工設(shè)備加工的。如果加工設(shè)備本身就有誤差，則會造成成品零件的失精。比如對于機(jī)床導(dǎo)軌來說，如果其形式或精度本身就有問題，則有可能造成進(jìn)給誤差，導(dǎo)致加工零件的失精。機(jī)床在使用后往往會出現(xiàn)一定程度的磨損，比如某些刀具在使用中會出現(xiàn)各種磨損現(xiàn)象，進(jìn)而在機(jī)械加工時，就不可避免地會出現(xiàn)零件幾何、形位偏差。對于刀具來說，應(yīng)在精加工工序中盡量選擇成型刀片。另外，在使用過程中，應(yīng)通過三坐標(biāo)測量儀或其他檢測手段對首件半成品零件進(jìn)行精確測量，根據(jù)相關(guān)尺寸修正加工參數(shù)，就可以將這種誤差基本消除，從而將該批零件的批量生產(chǎn)誤差降至最低。如果刀具在使用過程中出現(xiàn)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(yīng)在試生產(chǎn)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(shè)備，可實現(xiàn)快速、準(zhǔn)確加工零件的目的。通常，工藝裝備的誤差主要體現(xiàn)在以下兩個方面：①生產(chǎn)出的工藝裝備本身精度不高，存在誤差，投入使用后出現(xiàn)定位、安裝偏差；②工藝裝備在長期使用后，其定位面出現(xiàn)嚴(yán)重磨損，導(dǎo)致被加工零件出現(xiàn)失精現(xiàn)象。

對于生產(chǎn)前加工系統(tǒng)存在的問題，應(yīng)加強(qiáng)對新進(jìn)設(shè)備的檢測，保證生產(chǎn)精度；對于生產(chǎn)后存在的問題，在實際加工過程中，應(yīng)加強(qiáng)設(shè)備的周檢管理，定期更換相關(guān)零件。另外，可使用一些諸如尺寸波動圖等工具，在失精發(fā)生的萌芽階段遏制其發(fā)展。

當(dāng)前，一些自動化水平高、加工精度高的設(shè)備往往具有誤差補(bǔ)償系統(tǒng)，可以由設(shè)備或加工人員調(diào)整誤差補(bǔ)償，提高加工精度。因此，在精加工工序中，應(yīng)盡量選用自動化程度較高的機(jī)床。

3 受力或受熱形變對精度的影響

機(jī)械加工系統(tǒng)的實際運(yùn)轉(zhuǎn)過程比較復(fù)雜，常會受到交變、不平衡力的影響。而機(jī)械加工設(shè)備往往是在零件加工尚未開始時安裝或設(shè)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(shè)備移位或變形，使生產(chǎn)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(jìn)行加強(qiáng)，提升剛度，防止該設(shè)備因受力而發(fā)生形變，導(dǎo)致加工誤差；②可通過優(yōu)化機(jī)械加工工藝參數(shù)或工序，降低精加工或半精加工工序?qū)庸ぴO(shè)備產(chǎn)生的應(yīng)力。

此外，在機(jī)械加工中會產(chǎn)生一定的熱量。當(dāng)熱量積累到一定程度時會對加工系統(tǒng)造成一定的影響，比如對設(shè)備及工件產(chǎn)生一定的熱變形，而測量系統(tǒng)與加工系統(tǒng)的溫度不同，從而導(dǎo)致零件失精。

對于上述原因造成的失精，我們應(yīng)盡量將精加工設(shè)備與測量設(shè)備放置于相同的恒溫環(huán)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(bǔ)償算法對檢驗結(jié)果進(jìn)行誤差補(bǔ)償。

4 熱處理對加工精度的影響

熱處理是機(jī)械加工過程中十分重要的一個環(huán)節(jié)。合理的熱處理工序設(shè)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(shè)定很有可能會使加工出的零件無法達(dá)到要求的尺寸。熱處理對加工精度的影響主要體現(xiàn)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(jī)械加工工序設(shè)置的余量（比如內(nèi)孔余量）不足，則無法進(jìn)行后續(xù)加工。②零件的殘余應(yīng)力。在零件的加工過程中會形成一定的殘余應(yīng)力。在精加工前，如果未能有效去除這些應(yīng)力，則在零件加工完成并放置一段時間后會出現(xiàn)變形現(xiàn)象，從而無法滿足設(shè)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(yīng)設(shè)置足夠的加工余量；②對于某些軟材質(zhì)零件或薄壁零件，應(yīng)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(yīng)力，然后再進(jìn)行精加工。

5 結(jié)束語

我們平時應(yīng)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(jī)械加工工藝問題的解決不僅有利于加工工藝的發(fā)展，還有利于機(jī)械零件設(shè)計的進(jìn)步。

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〔編輯：劉曉芳〕