機械加工工藝對加工精度造成的影響分析

摘要：加工精度是判斷機械加工質量的重要標準。本文從機械加工工藝角度出發，討論機械加工工藝誤差產生的原因，分析加工精度的影響因素。

關鍵詞：加工精度；機械加工工藝；影響分析

1.機械加工工藝概述及其現狀

機械加工工藝是指通過一定的加工工藝流程處理，從而改變原材料的幾何形狀、尺寸、物理性質以及相對位置等屬性，使原材料成為成品或半成品。機械加工對機械設備要求較高，不僅需要完備的基礎設備，如機床、夾具等，生產某些產品還需要特殊的機械設備。目前，很多機械加工工廠機械設備更新落后，缺乏新式設備，且加工技術常年沒有經過改良；也有部分工廠忽視對設備的維護工作，往往是不出故障不維護。這些現象都對加工精度產生了極大的影響，降低了產品質量。

2.幾何誤差對加工精度的影響

在進行機械加工時，刀具的維護情況以及原材料自身的制造精度會對其加工精度產生影響[1]。例如刀具自身磨損會使加工對象的表面形狀產生額外變化，產生誤差；而單刃刀具雖然不會對零件加工精度產生之間影響，但是零件自身磨損會影響其尺寸和幾何屬性，導致誤差產生。

制造過程中產生的誤差在任何產品中都是無法避免的，即機械加工機床本身就存在一定的誤差，影響了加工精度。同時，工廠在安裝和使用機床過程中，安裝不牢固或是磨損等現象進一步加大了機床誤差，對加工精度產生影響。機床幾何誤差會隨著使用時間增加而不斷增大，若操作人員在使用過程中不注意維護和校準，將會使加工產品出現嚴重的質量問題。機床對加工精度影響最大的制造誤差主要分為三類：導軌誤差、主軸回轉誤差、傳動鏈誤差。

2.1導軌誤差

引進導軌方便了機床的運動，但是在機床移動過程中難免會導致誤差產生。較常見的導軌誤差有扭曲度誤差、直線度誤差和相對位置誤差三種，工廠在實際操作中可以通過安裝保護裝置、潤滑導軌、更換材料等方面降低導軌誤差的影響。

2.2主軸回轉誤差

工廠在安裝機床主軸部件時，若安裝操作不夠謹慎，很容易導致主軸回轉誤差的出現。在主軸組件安裝中，加工的零件表面可能會在機床回轉的過程中產生誤差，主要表現為部件部件因純角度擺動出現圓柱度誤差，端面受軸向竄動則會出現平面度誤差，部件因純徑向圓跳動發生圓度誤差，但是部件的斷面層不會受到影響。

2.3傳動鏈誤差

機床傳動鏈在安裝或使用過程中產生的磨損會在傳動鏈兩端形成幾何誤差，降低加工精度。有相關研究實驗表明，降低傳動誤差可以通過減少傳動鏈部件數量以及縮短傳動鏈長度來實現[2]。

除上述誤差產生原因外，操作人員的操作本身也會導致幾何誤差產生。例如在校準夾具、刀具、機床等設備過程中，不可能做到百分之一百的精確校準，有時候校準反而會導致新的誤差產生；也有一些操作人員在使用刀具的時候為圖方便，不按規定使用近似的工具代替，導致誤差產生。為降低或消除該類誤差造成的影響，操作人員應按照工藝標準規定的方法進行校準和操作，重視規定操作流程對加工精度的影響。

3.工藝系統物理性質對加工精度的影響

工藝系統是由工具、夾具、機床以及工件組成的系統總稱。在加工過程中，工藝系統會受到壓力、重力、傳動力、切削力、慣性等外力影響，導致彈性變形現象出現，使工件與工具之間的相對位置發生變化，從而產生誤差[3]。例如與機床、刀具相比，工件的剛度較低，因此在加工過程中會因為受力產生變形現象；當工件受力位置出現誤差時，就會導致工件出現截面大小不統一、呈鞍狀或鼓狀等形狀誤差。此外，在加工工件過程中，每一轉切削深度都會使切削力發生變化，反作用于工藝系統整體上，是工藝系統發生受力變形。若切削力變小，系統變形就會變小；若切削力變大則系統變形就會隨之增加，從而導致誤差復映現象的出現，原材料切削剩余量的不平衡，毛坯的圓度誤差、形狀誤差等都會經由誤差復映出現延續到一整批產品中。該現象會使大批量零件加工生產中出現大量形狀誤差較大、尺寸不一的產品，對工廠造成較大的損失。

同時，加工過程中溫度的變化也會對加工精度產生影響。工藝系統溫度變化主要受到系統運轉產生的熱量以及工件加工的溫度要求影響。根據科學研究表明，工藝系統在加工中熱變形引起的誤差占總誤差的50%左右，是最主要的誤差原因之一[4]。在切削工件過程中，若工件上下表面的溫差過大，工件上表面會拱起；而當切削過程結束后，工件溫度下降，表面就會出現凹陷，導致工件平面出現嚴重誤差，影響產品質量。針對這類問題，操作人員可以采用切削液，在切削過程中對零件表面降溫，將有助于減少該誤差的影響。

結語

綜上所述，機械加工工藝中產生誤差的原因類型多樣，且發生位置幾乎覆蓋了工件加工的整個過程，是必不可免的。但是我們可以通過相應的對策盡量降低誤差對加工精度的影響。例如加強操作人員技術培訓，引進智能化、自動化機械設備改進工藝系統，打造數控車間等手段，都是降低機械加工工藝誤差，提高加工精度的好方法。

參考文獻：

[1]安寶余.機械加工工藝對零件加工精度的影響及控制的探討[J].工程技術：全文版，2017（3）：230- 230.

[2]閆新和.機械加工工藝對零件加工精度的影響研究[J].工程技術：文摘版，2016（8）：263- 263.

[3]陳亮.淺談機械加工工藝對零件加工精度的影響[J].科技與創新，2016，35（15）：83- 83.

[4]崔立廣.淺談機械加工工藝對零件加工精度的影響[J].工程技術：引文版，2016（8）：264- 264.

作者簡介：

萬贛（1983年—），男，江西進賢人，漢族，大學學歷，工程碩士，講師，研究方向：機械加工。