機(jī)械加工工藝對(duì)零件加工精度的影響分析

潘帝池

（齊齊哈爾二機(jī)床（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，黑龍江齊齊哈爾161000）

0 引言

零件機(jī)械加工是指利用機(jī)械設(shè)備按照?qǐng)D紙圖樣對(duì)毛坯的尺寸、外形、性能等進(jìn)行改造使之達(dá)到合格零件標(biāo)準(zhǔn)的加工工程，加工工藝優(yōu)劣對(duì)工件質(zhì)量會(huì)產(chǎn)生直接影響。工件精度是評(píng)價(jià)工件質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)，是指加工成型的零件的實(shí)際幾何參數(shù)與圖紙要求的理想幾何參數(shù)的符合程度，符合程度越高，加工誤差越低，零件精度越好，越有利于發(fā)揮零件性能，從而保證零件所裝配的器械質(zhì)量[1]。在零件加工過程中，存在諸多影響加工工藝的因素，這些因素會(huì)降低零件的加工精度。因此，掌握并重視這些影響因素，采取有效措施規(guī)避不利影響，提升零件加工工藝水平，對(duì)于生產(chǎn)高精度、高標(biāo)準(zhǔn)零件具有重要意義。

1 影響零件加工精度的加工工藝因素

1.1 加工參數(shù)誤差

機(jī)械加工零件現(xiàn)階段主要采用數(shù)控機(jī)床，不僅大幅提高了生產(chǎn)效率，零件精度也較傳統(tǒng)手工鍛造大大增強(qiáng)。不過零件加工數(shù)控技術(shù)目前尚未完全成熟，數(shù)據(jù)原點(diǎn)計(jì)算常存在參數(shù)誤差，導(dǎo)致零件加工本身存在幾何精度誤差。這種誤差被稱為原始誤差，幾乎難以避免，是導(dǎo)致零件實(shí)際尺寸不一的重要原因，實(shí)際零件加工中，必須將原始誤差控制在允許范圍內(nèi)，以確保零件質(zhì)量達(dá)標(biāo)。

1.2 機(jī)械結(jié)構(gòu)誤差

加工零件所用機(jī)械本身的結(jié)構(gòu)會(huì)對(duì)機(jī)械生產(chǎn)出的零件精度造成影響，有些加工器械的機(jī)床、刀具、夾具等，在加工零件前本身就存在制造誤差，或是因?yàn)榘惭b不規(guī)范，而出現(xiàn)安裝誤差，由此所致的誤差被稱為靜誤差，其會(huì)直接導(dǎo)致生產(chǎn)出的零件與圖紙明顯不符，使加工精度大打折扣。

以刀具、夾具誤差為例，機(jī)械加工零件所用刀具和夾具的種類眾多，不同的刀具種類對(duì)零件精度的影響不一，其中鏜刀、車刀、刨刀等單刃刀具對(duì)零件加工的精度影響不大，但鉆頭、拉刀、槽銑刀等定尺寸刀具的尺寸與形狀會(huì)影響零件的尺寸與形狀精度，成型車刀、銑刀的形狀精度會(huì)影響零件表面幾何形狀精度。

再以機(jī)床主軸為例，機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)精度與刀具和零件的位置精度密切相關(guān)。從理論上講，主軸回轉(zhuǎn)軸心線固定不變，但由于部件受熱力等因素的影響，回轉(zhuǎn)軸心線位置產(chǎn)生變動(dòng)，進(jìn)而影響主軸撓度、軸頸圓度等，從而導(dǎo)致回轉(zhuǎn)誤差，直接影響零件加工表面幾何形狀精度。

1.3 受力與磨損

機(jī)械加工零件，通常是基于加工工藝標(biāo)準(zhǔn)，以數(shù)控技術(shù)確定各項(xiàng)參數(shù)后進(jìn)行系統(tǒng)加工。然而，實(shí)際零件加工中，由于操控不當(dāng)?shù)仍颍赡馨l(fā)生系統(tǒng)運(yùn)行強(qiáng)度超出合理范圍的情況，使機(jī)械受力超出正常工作負(fù)荷，零件容易產(chǎn)生變形，進(jìn)而影響整個(gè)零件加工系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。另外，物體間力的作用是相互的，以加工器械改造毛坯尺寸與外形使之成為零件的同時(shí)，加工器械本身也會(huì)出現(xiàn)磨損和消耗。磨損消耗的程度通常與加工器械的使用頻率、使用強(qiáng)度與使用時(shí)間成正相關(guān)[2]，一旦機(jī)械磨損過于嚴(yán)重，則很容易使加工的零件精度超出允許范圍，變成不合格產(chǎn)品。

1.4 熱變形作用

機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)加工零件，零件與加工部位摩擦，機(jī)械各組件間摩擦，過程中會(huì)產(chǎn)生大量的切削熱以及其他性能的熱量，會(huì)導(dǎo)致機(jī)床熱變形與零件發(fā)生熱變形，嚴(yán)重時(shí)甚至造成機(jī)床或零件的金屬部分融化。機(jī)床方面，如果主軸箱發(fā)生熱變形，會(huì)導(dǎo)致主軸傾斜，軸心線抬高，導(dǎo)軌也會(huì)發(fā)生彎曲改變，變得與前頂連心線不相平行，直接影響器械加工零件時(shí)的穩(wěn)定性，進(jìn)而造成精度誤差。零件方面，不同方式加工零件產(chǎn)生的切削熱、傳給零件的熱量是不同的。通常車削加工產(chǎn)生的切削熱僅有不到10%傳給了零件，銑削和刨削產(chǎn)生的切削熱有約30%傳給了零件，而鉆削由于散熱條件不好，加之橫刃擠壓、排屑槽摩擦等原因，傳遞給零件的熱量可占到全部切削熱的50%以上[3]。而熱量可以造成伸長效應(yīng)，也會(huì)影響工件加工的精度，導(dǎo)致誤差產(chǎn)生。

2 提高零件加工精度的加工工藝措施

2.1 規(guī)范管控零件加工工藝過程

機(jī)械加工零件通常都有嚴(yán)格的工藝流程，工藝中的各個(gè)環(huán)節(jié)均可能對(duì)零件的精度與質(zhì)量造成影響。因此，從整體出發(fā)加強(qiáng)對(duì)零件加工過程的管理與控制，提高機(jī)械加工的規(guī)范性與科學(xué)性，是提高零件加工精度的重要保證，對(duì)此可采取以下措施：（1）工廠加工零件，一定要選擇高質(zhì)量的加工機(jī)械，建議選擇知名品牌或是有生產(chǎn)實(shí)力的常見產(chǎn)品，以確保機(jī)械質(zhì)量，為零件精度達(dá)標(biāo)奠定基礎(chǔ)，所有機(jī)械也必須在使用前進(jìn)行檢查與校驗(yàn)；（2）機(jī)械加工運(yùn)轉(zhuǎn)期間，需要定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行全面檢查與重點(diǎn)檢查，確保設(shè)備性能始終處于正常狀態(tài)；（3）加強(qiáng)對(duì)零件加工過程的質(zhì)量監(jiān)管，做好定期質(zhì)量檢驗(yàn)與抽檢工作，相關(guān)依據(jù)嚴(yán)格遵照國家標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 有效分析并處理結(jié)構(gòu)誤差

零件生產(chǎn)過程中不可能無誤差產(chǎn)生，而且零件精度要求高，制造費(fèi)成本就會(huì)增加，因此一般的機(jī)械加工零件是允許存在合理的加工誤差的，只要保證零件加工精度達(dá)到要求即可。但是，對(duì)于加工機(jī)械存在的已經(jīng)嚴(yán)重影響零件精度的誤差，必須予以重視并有效處理。實(shí)際工作中，機(jī)械安裝與運(yùn)轉(zhuǎn)要嚴(yán)格遵照相關(guān)操作標(biāo)準(zhǔn)，避免安裝誤差，并盡最大可能將工藝系統(tǒng)中的幾何誤差控制在最小范圍內(nèi)。另外，在使用機(jī)械系統(tǒng)化生產(chǎn)零件以前，一定要對(duì)機(jī)械本身的結(jié)構(gòu)狀態(tài)及各個(gè)組件的性能進(jìn)行系統(tǒng)檢查，一旦發(fā)現(xiàn)不合格的機(jī)床、刀具、夾具等，要及時(shí)換新，以確保機(jī)械性能，提高零件精度。

2.3 注重零件加工機(jī)械的維護(hù)與更新

零件加工機(jī)械的技術(shù)水平對(duì)零件加工的精度有著決定性影響，確保零件加工機(jī)械各組件質(zhì)量，是零件加工高精度的重要保證。加工機(jī)械受力與磨損會(huì)對(duì)零件加工精度產(chǎn)生不利影響，為了解決這一問題，避免不必要的原材料浪費(fèi)，應(yīng)該根據(jù)工件材料與加工要求，選擇合適的加工器械組材，特別是刀具，一定要確保其強(qiáng)度與硬度要高于所加工的零件。另外，應(yīng)該在使用過程中注意定期對(duì)零件加工器械的各個(gè)組件進(jìn)行有效維護(hù)與保養(yǎng)，例如刀具要準(zhǔn)確刃磨、做好潤滑，以減少磨損，對(duì)于已經(jīng)達(dá)到報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)的組件，一定要及時(shí)更換，以防止繼續(xù)使用報(bào)廢組件而影響零件加工精度。

2.4 科學(xué)控制零件加工工藝溫度

針對(duì)熱變形作用對(duì)零件精度的影響，在機(jī)械加工零件過程中，采取措施及時(shí)、有效地消除器械運(yùn)轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的多余熱量，防止機(jī)床與零件變形十分必要，對(duì)此可采取以下措施：（1）控制零件加工環(huán)境整體溫度在較低水平，有條件的可采用強(qiáng)制式冷風(fēng)，有助于及時(shí)散熱；（2）提高切削速度或者供給量，達(dá)到傳熱平衡，以控制傳入零件的熱量；（3）在切削區(qū)使用充足的冷卻液，均衡溫度場；（4）減少或者隔離熱源，例如盡量將熱源與機(jī)床分離，使用較小的切削用量，通過潤滑改善結(jié)構(gòu)摩擦特性或使用隔熱材料，將粗、精兩道加工工序分開，以防止余熱繼續(xù)發(fā)生作用；（5）合理選擇機(jī)床部件裝配，采用熱對(duì)稱結(jié)構(gòu)布置變速箱，使升溫均勻，防止零件彎曲變形；（6）及時(shí)對(duì)刀具和砂輪進(jìn)行修正與刃磨等，以防止刃鈍而產(chǎn)生過多的切削熱與磨削熱。

3 結(jié)語

綜上所述，機(jī)械加工工藝中影響零件加工精度的因素眾多，其中加工參數(shù)誤差、機(jī)械結(jié)構(gòu)誤差、受力與磨損、熱變形作用等，是影響零件加工精度的重要原因。因此，提升零件加工工藝水平，規(guī)范管控零件加工工藝過程，有效分析并處理結(jié)構(gòu)誤差、注重零件加工機(jī)械的維護(hù)與更新，科學(xué)控制零件加工工藝溫度，對(duì)于提高零件加工精度具有積極作用。