機械加工對金屬零件加工精度的影響

陳亮

摘 要：機械制造行業對零件加工精度有著較為嚴格的要求，這就使得機械加工企業需要根據市場要求不斷完善機械加工技術。本文首先分析了機械加工精度的要求;其次從金屬零件加工的角度出發，詳細探討了機械加工精度的影響因素;最后提出相應的解決措施，以期提供有益參考，全面提高金屬零件加工精度。

關鍵詞：機械加工;金屬零件;加工精度;影響因素

中圖分類號：TG659 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2021）31-0037-03

Influence of Machining on Machining Accuracy of Metal Parts

CHEN Liang

（Sinohydro Engineering Bureau 8 Co.，Ltd.，Changsha Hunan 410000）

Abstract： In the machinery manufacturing industry， there are strict requirements for the machining accuracy of parts， which requires the machining enterprises to continuously improve the machining technology according to the market requirements. This paper first analyzes the requirements of machining accuracy， and then discusses in detail the influencing factors of machining accuracy from the perspective of metal parts machining， and puts forward corresponding solutions， in order to provide valuable reference and comprehensively improve the machining accuracy of metal parts.

Keywords： mechanical processing;metal parts;machining accuracy;influencing factors

機械加工是利用機床通過預定的加工工藝改變毛坯的尺寸、形狀、相對位置、表面質量等，使之形成符合圖樣要求的零件的過程。由于通過機械加工形成的零件往往不是單獨使用的，而是需要把多個零件裝配到一起形成特定用途的產品，因此機械加工精度不僅影響裝配的實施，對裝配精度也有很大的影響[1]。因此，必須加強機械加工中影響金屬零件精度的因素控制，降低零部件加工技術誤差，提升產品性能。

1 機械加工精度要求

機械加工是指按照設計圖紙，利用現代技術對機械結構、部件和零件等進行加工。工業革命后，機械加工產業快速發展，社會生產力得到了顯著提升。但是，隨著社會經濟和人們生活水平的提高，機械加工流程日益復雜，產品結構也更加精細。加工中會涉及許多細小零件的處理，對于尺寸精度的要求也更為嚴苛[2]。在此發展背景下，傳統的加工模式已經不能滿足需求，難以保證零件的加工精度，甚至會導致零件投入使用后，不能與機械體系相互匹配，對機械系統功能造成影響。若機械磨損持續加劇，則會縮短其使用壽命，提升能耗，甚至會引發運行故障。例如，部分零件加工存在缺陷，尺寸不精確，在運行時會與其他零部件產生摩擦，造成局部溫度快速提升，從而降低系統運行效率，加快組件老化損壞，造成較大的經濟損失。

對金屬零件機械加工特征進行分析，影響零件加工精度的原因主要有兩個方面，即機械加工工藝與加工過程。若未對機械加工過程進行全程監控，對各項參數進行反復校核，就會引發零件加工精度問題。因此，必須注重機械加工工藝的應用和過程管控[3]。

2 機械加工對金屬零件加工精度的影響

目前，隨著工業的發展，各領域對金屬零件的需求不斷增加，對金屬零件的要求也越來越高。金屬零件機械加工方法主要有溶解、鉆削、車削、劃線、銑削、磨削等。研究機械加工技術對金屬零件加工的影響，有助于不斷提高金屬零件加工精度，為金屬器械的可靠運行奠定堅實基礎。

2.1 內在因素

機械加工對零部件加工精度的內在影響因素主要有3點。①工作人員的操作工藝與水平。加工前，工作人員需先進行技術交底，按照零部件加工設計圖紙開展相應的操作，保證最終成效。若工作人員的操作水平參差不齊，專業素養不足，不能完全按照圖紙要求對零部件的相關參數進行控制，則易導致生產出的最終零部件不符合設計要求，需返工處理甚至棄用。②加工材料。因零部件的使用場景不同，性能要求也有所不同，若加工材料選擇不當，則會對零部件使用功能的發揮造成不利影響，也會影響加工精度。③加工設備。機械加工設備運轉時會出現磨損，而磨損部位與磨損程度均是零部件加工精度管控的重要影響因子，若設備出現問題并存在技術誤差，則會增加零部件加工成本[4]。

2.2 外在因素

機械加工過程中，零部件加工精度的外在影響因素有3點。①受力狀態。為保證零部件加工效果，需按照設計圖紙進行打磨，使其形狀、尺寸等均符合設計要求。若出現人為操作失誤或者是機械受力狀態變化，則會影響最終加工效果[5]。②受熱狀態。因加工設備在生產過程中需持續運行，局部升溫會產生大量的熱量，在此階段對零部件進行切割，則會造成零部件變形，亦會引發零部件精度問題。③加工工序。因零部件類型多樣，加工工藝不同，生產程序也有差異，在加工前需根據生產需求選擇相應的工藝與工序。若選擇不合理，則會對零部件的加工時間與精度造成影響。

2.3 機床誤差

機床是零部件加工中的重要工具，其工作原理是按照零部件的設計圖紙進行調控，對零部件的原材料進行系列處理，提高了零部件的加工效率和精度。但是因為技術更迭，機床的數控編程也不斷更新，機床加工企業在應用機床的過程中可能未注意機床性能的差異性，影響了零部件的加工精度[6]。機床對零部件加工精度的影響因素分析如下。

①機床導軌導向因素。在零部件加工過程中，機床操作人員會根據加工進度和需求對機床導軌導向進行調控，改變位置和方向。若機床導軌在垂直平面位移時出現誤差，則會影響零部件加工精度。②機床主軸因素。零部件加工時機床主軸不停回轉，有時會出現偏離。若偏離正常主軸線則會造成誤差，引發零部件加工質量問題。③機床傳動鏈因素。機床傳動鏈運行時位置會發生變化，也會出現錯位，這類問題會造成零部件加工過程中的技術誤差，不僅影響加工工序的正常進行，也會導致零部件規格不精確。

3 提高金屬零件加工精度的措施

金屬零件精度直接依賴于機械加工工藝，加強機械加工技術控制十分關鍵。

3.1 提高機床、夾具、量具的精度

機床、夾具、量具精度直接影響金屬零件加工精度，必須做好以下幾項工作。首先，在機床檢驗過程中，要重點關注其幾何精度，采用科學合理的方法進行檢驗。除此之外，在機床檢驗過程中，還要重點關注導軌平面內的直線度以及主軸軸徑的徑向跳動等。如果在檢查過程中發現精度存在偏差，則需要按照要求及時做出調整，確保各項精度均符合標準要求。其次，要合理選擇夾具，夾具的選擇要結合加工件的性狀及尺寸等情況[7]。值得注意的是，要保證夾具的精度高于被加工件自身的精度。最后，要合理選擇量具。量具是保證加工質量的關鍵，應結合被加工件的測量要素，合理選擇量具。除此之外，還要合理應用量具，注重對量具的保管，避免在應用和保管過程中影響量具的精度，導致測量結果出現偏差。目前，金屬零件加工精度檢測方法有兩大類，分別是接觸式和非接觸式，具體檢測工具如表1所示。機器視覺檢測方法作為新型加工精度檢測技術，發展潛力巨大，應用范圍廣泛，其檢測精度高且可持續工作。

3.2 合理選用切削用量

切削用量是影響加工精度的主要因素，因此要合理選用切削用量。切削用量的選擇，需要結合具體的加工階段。例如，在精加工階段，應選擇較小的給進量、較大的背吃刀量，與此同時還要盡量選用較高的切削速度;在粗加工階段，背吃刀量則應盡可能大，但是切削不能一味追求高速，應合理控制速度，還應選擇盡量大的給進量。原因是粗加工階段對加工精度的影響較小，該階段應盡量提升金屬切除率[8]。

3.3 合理選擇刀具

目前，在機械加工過程中，硬質合金刀具的應用比較廣泛。與傳統的高速鋼刀具相比，硬質合金刀具在耐熱性方面更占優勢。但是，硬質合金刀具也存在一定的局限性，主要體現在其韌性不足等方面。針對這種情況，應結合不同的應用需求合理選擇刀具[9]。例如，可以應用高速鋼刀具進行精加工，應用硬質合金刀具進行粗加工。這樣不僅可以保證刀具符合加工需求，還能更好地發揮出刀具的優勢和作用，保障車削工作的順利開展。除了合理選擇刀具之外，在車削過程中還要注重控制刀具的角度。刀具的角度是影響工件表面質量的關鍵因素，因此應給予高度重視，合理選擇刀具角度。具體而言，刀具角度的選擇應從以下幾個方面入手。①如果工藝系統剛度合理，應盡量減小主偏角，提升加工表面的光滑度;在工藝系統剛度較差（特別是當工件的剛性不足）時，選用較大的主偏置角度防止工件表面產生變形和震動。②副偏置角度的主要功能是減少副切削刃和副后刃面與工件已加工表面間的摩擦，從而避免切削震動。副偏置角度的尺寸主要影響已加工表面的粗糙度，為減小工件表面的粗糙度，應選用較小的副偏置角度。③刃傾角主要影響巖屑的流動傾向。在粗加工時，刃傾角一般取負值;精加工時，刃傾角一般取正值。另外，在刃磨刀具的過程中，還需要在前刀面上磨出一個弧形斷削槽，在斷屑槽的作用下，使切削過程中所產生的切屑斷裂。這樣一來便可以更好地規避切屑磨損加工件表面的現象，保障加工表面的質量。

3.4 提高工藝系統的剛度

首先要注重提高工件的剛度，更好地規避工件在受力情況下發生變形。其次，合理裝卡工件，避免夾緊變形現象[3]。

3.5 加工過程的冷卻

切割過程中會產生大量的切割熱源，因此工件也會因受熱變化而影響工件精度，特別是在加工薄壁零部件以及散熱條件較不好的零部件時尤其明顯[10]。因此，加工在車軸套、梯形螺紋時，工件會由于受熱變化而產生長度偏差和齒距累積偏差等。在磨削過程中，采用切削液有效冷卻刀具，以增加刀具的使用壽命，改善機械加工效果。另外，切削液還能夠使工件快速冷卻，降低熱變形，以進一步提高加工工件精確度。

4 結語

綜上所述，零部件加工精度與加工工藝密切相關。隨著我國生產工藝的不斷進步，生產水平日益提升。但是零部件加工仍然存在質量問題，因此必須對加工精度的影響因素進行總結分析，提高管控措施的針對性，保證零件加工質量達到設計要求，滿足市場應用與行業發展要求。

參考文獻：

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