機械加工工藝技術誤差分析及對裝配質量的影響

梁艷豐

(婁底職業技術學院，湖南 婁底 417000)

0 引言

機械加工工藝屬于一個國家發展狀態的重要指標，想要從“中國制造”轉向為“中國智造”需要借助高質量水平的機械加工工藝作為支撐，從而提高機械加工綜合水平。機械加工的誤差控制簡單而言就是在機械加工期間，借助對機械加工工藝的優化選擇、刀具的優化選擇以及加工形狀的準確控制，實現對機械加工效益的提升，提升加工的精確度與準確度。一般狀況下，比較常見的機械加工工藝技術誤差控制是以工藝控制、刀具控制、程序控制等為主，借助這一些控制措施能夠實現一定程度的加工工藝技術誤差優化，對此，探討機械加工工藝技術誤差分析及對裝配質量的影響顯得非常重要。

1 機械加工工藝技術誤差分析及對裝配質量的影響

對于機械加工部件而言，工藝技術誤差是決定裝配質量的關鍵指標。部分機械零部件的強度比較低，再加上加工技術方面的缺陷與不足，導致自身變形問題不斷發生，此時便會衍生出一個連鎖型的反應，導致機械零部件的裝配發生質量缺陷或相關問題，從而導致最終裝配結果不理想[1]。比如，在內圓磨床上加工零件時，經常容易發生橫向的切入，主軸會因為外部的壓力而發生形變，此時加工的部件也會呈現出一定程度的誤差，導致機械生產衍生出比較嚴重的質量問題。再例如，對于部分機械產品的材質而言，其需要采用針對性的切削生產工藝，假設應用的工藝技術不合理便會導致部件彎曲等大誤差問題發生。零部件發生形變的類型主要有2種，一種是熱變形，另一種是內應力變形。對于熱變形而言，其主要是因為刀具在生產過程中的熱量而導致變形，切削期間所形成的熱量會導致刀刃與刀體發生變熱，此時刀頭伸長時會導致部件的尺寸發生改變。刀頭伸長的長度量和刀頭的長度、截面的大小以及刀片厚度等有著密切關聯性，此時還會導致機床發生熱變形，切削期間刀具與機床零件會發生摩擦，從而導致機床發生變形，形成誤差。

2 機械加工工藝技術誤差控制策略

2.1 幾何誤差

加工工藝系統一般按相應的程序加工模具，但在加工過程中，加工模具的誤差往往受到機床主軸和刀具誤差的影響[2]。首先，機床主軸在加工過程中起著傳動的作用。主軸的旋轉決定了加工與工件的相對位置，從而影響工件加工表面的整體平整度，主軸在加工過程中很容易發生回轉誤差，也就是主軸在不同時間的回轉軸線中偏離標準中心軸線，同時偏離形成的誤差會直接體現在模具上，主軸產生的回轉誤差主要其原因是主軸磨損、軸承配合度不高、主軸同軸度不高。為了有效防止主軸回轉誤差，必須嚴格按照要求完成主軸的裝配，并定期對主軸進行潤滑和保養，減少主軸回轉誤差對于模具誤差的影響；其次，在刀具誤差方面。刀具的誤差會直接決定模具的加工工藝技術誤差，特別是在一些較為特殊的加工方式當中，刀具誤差對工件的加工工藝技術誤差會呈現決定性的作用。刀具在切削的時候，切削刃、刀面、工件和切削所形成的摩擦力會促進刀具的磨損。刀具磨損到一定程度后，工件表面粗糙度增大，切削顏色和形狀發生變化，形成振動。刀具磨損將直接決定切削效率、加工質量和成本。為了有效地改善刀具的安裝誤差和成形誤差，除使用對刀模板或對刀顯微鏡外，還可以使用新的耐磨刀具材料，正確使用冷卻潤滑劑，從而降低刀具在加工過程中的磨損程度，延長刀具的使用壽命。

2.2 受熱與受力方面

機械的模具質量將會直接決定機械加工的質量以及機械的使用壽命。有一些汽車模具本身就存在材料的質量問題。受熱與受力主要是呈現在刀具摩擦的過程中[3]。機械加工中刀具對工件進行剪切的時候，切削和刀具摩擦會形成大量的熱量，刀具在高熱量的環境之下會發生熱變形，同時不同材料的刀具在變形現象方面也有所不同，但是相同的是這一種變化都是由快至慢并最終趨向于穩定。由于刀具熱變形，工件尺寸普遍增大，導致工件誤差不足。在加工過程中，要使用合適的刀具，注意切削程度，用冷卻來控制熱變形的發生，從而提高汽車模具的加工工藝技術誤差。在加工過程中，工件會因為切削形成的熱量因素影響導致熱變形的發生，同時工件的熱變形會對加工的誤差形成直接影響。減少工件熱變形的措施有2個方面，一方面是保障冷卻潤滑劑的合理使用，預防加工過程中溫度的過多提升。另一方面是對工件非加工的其它表面進行預冷，從而減少溫度差異導致的熱變形狀況。另外，為了保障模具的整體誤差，還需要在材料方面實行相應的保護。正確地選擇和使用檢測原材料是降低機械加工工藝影響因素的直接措施，同時也是提升產品質量以及降低生產成本的有效途徑。在原材料選擇方面，必須選擇能夠滿足機械運行需求的材料，同時需要將這一項工作當做是核心管理工作。在材料的選擇方面，最核心的便是按照機械加工工藝產品的使用需求以及性能指標等進行選擇，不僅需要保障原材料的材質以及價格，同時還需要優先考慮綜合性性價比，也就是在材質滿足基本要求的情況下選擇價格最優的材料，并考慮材質與性能等因素。想要有效地提升機械加工工藝的質量，就必須嚴格掌控原材料的選擇關，將客戶的使用體驗作為首要目標，不能將目光放在經濟效益方面，尤其是杜絕想要獲取經濟效益而壓低價格的行為。

2.3 加工操作方面

首先，裝夾與調整。在機械加工的過程中，伴隨著工序的進行對工件往往需要進行多次裝夾或調整。但是在裝夾與調整的過程中，因為手工操作的誤差無法準確控制，很難確保工件與刀具的相對理想位置狀態，裝夾調整中細小的偏差便會導致工件的加工量發生變化，從而導致模具的誤差擴大，降低誤差。對此，在機械加工過程中，需要規范性操作，減少裝夾與調整的頻率及誤差，對于大批量的機械加工工藝，可以采用固定夾具或適當的輔助工具對其進行裝夾與調整，從而減少裝夾調整所呈現的誤差。其次，測量誤差。測量是工件加工過程中最為基礎的步驟，其可以確保工件在加工尺寸方面的合理性，同時給予相應地調整。測量的準確性將會直接決定加工模具的整體誤差，如果在測量過程中采用的測量方式不合理或無法正確使用測量工具，便會導致模具發生較大的誤差。為了減小這一誤差，必須規范性操作測量行為，確保量具的使用效果。

2.4 人為因素方面

因為人為操作過多會導致誤差問題的增多，因此，在加工過程中，需要不斷提高自動化程度和網絡化程度。在加工效率和加工質量方面，要向網絡化、自動化、發展方向發展。它不僅能顯著提高機械加工制造本身的加工效率，而且能更好地適應和控制加工過程，自動形成加工工藝的具體參數，實現電機參數的前饋控制和調整，相應模型的自動識別，實現簡化轉換和簡化操作，應用自動轉換和自動人機界面。機械工程當中的大多數系統都需要保持較高的穩定性，同時具備較高的緊急應對能力以及恢復能力，對于系統的頻率必須采取動態化的控制模式，從而保障系統的安全性。變頻系統當中應用可編程的控制器和控制系統相結合的方式可以有效地改造以往的控制回路，并應用可編程控制器的方式實現對控制系統的控制，從而確保系統本身的工作正常性。PLC控制系統屬于機械加工中的一種有效控制系統，是否可以正常運行會直接決定整個生產系統的穩定性與可靠性。PLC的數據輸入與輸出、正常啟動、高速運轉、中速運轉、低速和輸入端口的連接是分離的，其能夠直接性地控制系統的啟動以及初始化等操作功能，同時還能夠有效地控制系統在運轉時的高速、中速以及低速之間無法有效組合的問題，進而促使控制系統在工作過程中可以更好地實現多段化的速度控制效果，從而保障加工的整體誤差效益。

3 結語

綜上所述，為了更好地實現機械加工工藝技術誤差的控制效益持續提升，需要持續性地提升機械加工期間操作人員的專業技術水平，同時做好工具、工藝以及程序水平的優化，不斷完善加工企業內部的管理相關體系，并提升加工技術的質量水平，進而實現機械加工工藝技術誤差的縮小，促使現代化機械生產技術得到持續發展，推動機械生產行業長遠發展。