試論機(jī)械加工工藝對(duì)零件加工精度的影響

陳愛群

摘要：本文主要探究機(jī)械加工工藝對(duì)零件加工精度的影響。研究過程中，以機(jī)械加工工藝概述為切入點(diǎn)，分析其工藝流程與重要性，以此為研究基礎(chǔ)，明確機(jī)械結(jié)構(gòu)、數(shù)控編程、溫度、受力、夾具、加工技術(shù)等機(jī)械加工工藝均會(huì)對(duì)零件精度造成影響，并提出控制措施，以期為相關(guān)工作者提供參考。

Abstract： This paper mainly explores the influence of mechanical processing technology on the machining accuracy of parts. Overview research process， to machining process as the breakthrough point， analysis of the technological process and the importance， as the research foundation， clear mechanical structure， CNC programming， temperature， stress， jig， the processing technology such as mechanical processing technology will affect accuracy of parts， and put forward the control measures， so as to provide reference for relevant workers.

Key words： mechanical processing;processing technology;parts;machining accuracy;impact

0? 引言

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人們生活水平不斷提高，對(duì)各個(gè)方面也提出了更高要求。為順應(yīng)市場(chǎng)需求，機(jī)械加工業(yè)則應(yīng)當(dāng)提高零件加工質(zhì)量。零件加工是指按照?qǐng)D紙通過機(jī)械設(shè)備改造毛坯性能、外形及尺寸的加工過程，機(jī)械加工工藝對(duì)于工件質(zhì)量具有直接影響。在工件質(zhì)量評(píng)價(jià)中，精度作為其中重要指標(biāo)，為保證偏差在可接受范圍內(nèi)，則應(yīng)當(dāng)注重機(jī)械加工工藝各個(gè)環(huán)節(jié)問題，通過改進(jìn)加工工藝的方式提高加工精度，已經(jīng)成為機(jī)械加工業(yè)重點(diǎn)發(fā)展方向。

1? 機(jī)械加工工藝概述

1.1 工藝流程

在機(jī)械加工中，工藝流程是指加工各零部件中的具體操作步驟，通過機(jī)械加工的方式將毛坯制作成需要尺寸，確保零部件準(zhǔn)確無誤。加工環(huán)節(jié)主要包含粗加工與精加工，在零件加工過程中，通常會(huì)先對(duì)其進(jìn)行粗加工，打磨毛坯外表，零件打磨后基本滿足加工需求，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行精加工，預(yù)測(cè)和分析零件尺寸、性能等，通過熱處理提高零件精度，保證其完全符合要求[1]。當(dāng)完成零件精加工后，需安排人員對(duì)零件進(jìn)行嚴(yán)格檢驗(yàn)篩選，挑選與重整，與標(biāo)準(zhǔn)相符則裝箱運(yùn)輸，不合格產(chǎn)品則直接淘汰或重新返廠。

1.2 重要性

在機(jī)械加工中，需應(yīng)用相應(yīng)技術(shù)保證毛坯房符合零件要求。零件加工不僅需要保證其與精度要求相符，還應(yīng)當(dāng)符合使用標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于加工工藝提出了更高要求，必須嚴(yán)格按照加工順序與流程將各項(xiàng)工作完成，制定相應(yīng)管理制度，方能為后續(xù)零件加工工作開展提供保障。現(xiàn)階段機(jī)械加工種類多樣化，精度要求越來越高，需了解加工工藝對(duì)零件精度的影響，提出改進(jìn)策略，進(jìn)而減少報(bào)廢零件。

2? 機(jī)械加工工藝對(duì)零件加工精度的影響分析

2.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)誤差

加工零件所用機(jī)械自身結(jié)構(gòu)將會(huì)影響零件精確度，部分加工器械的夾具、機(jī)床、刀具等，在零件加工前自身在安裝中由于不規(guī)范安裝存在誤差，或是自身具有制造誤差，該情況所導(dǎo)致的誤差可稱之為凈誤差，對(duì)于加工零件將會(huì)直接降低其精確度，不符合圖紙要求。如，夾具和刀具誤差，在零件機(jī)械加工中，受到零件自身材料影響，所用夾具與刀具種類較多，不同刀具的材料、角度、尺寸、鋒利度等有所不同，必定會(huì)影響零件精度。如鏜刀、刨刀、車刀等單刃刀影響較低，但槽銑刀、拉刀、鉆頭等規(guī)定尺寸刀具，如若其形狀與尺寸與零件要求不符，則會(huì)影響其形狀與尺寸精度，而銑刀、成形車刀則會(huì)對(duì)零件表面幾何精度造成影響[2]。還有機(jī)床主軸，其回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)精度與零件和刀具位置具有密切聯(lián)系，以理論而言，主軸回轉(zhuǎn)軸心線固定，但受到部件熱力影響，其將會(huì)產(chǎn)生變動(dòng)，從而對(duì)軸頸圓度、主軸撓度等造成影響，產(chǎn)生回轉(zhuǎn)誤差。

2.2 數(shù)控編程誤差

零件機(jī)械加工中，當(dāng)前主要應(yīng)用數(shù)控機(jī)床，不僅可提高生產(chǎn)效率，相較于傳統(tǒng)手工鍛造還能提高精度。在應(yīng)用過程中應(yīng)當(dāng)合理編程原點(diǎn)，減少尺寸公差換算所構(gòu)成的誤差，提高零件精準(zhǔn)度。但是，零件加工數(shù)控技術(shù)由于當(dāng)前未能成熟，原點(diǎn)計(jì)算存在一定的參數(shù)誤差，進(jìn)而導(dǎo)致加工零件產(chǎn)生了幾何精度誤差，即為原始誤差，無法有效去除，造成了零件尺寸不一情況。而在實(shí)際加工中，則需要控制原始誤差在允許范圍內(nèi)，以達(dá)到精度標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 溫度誤差

零件加工中，不同組件與設(shè)備之間相互運(yùn)動(dòng)，存在較大摩擦力，進(jìn)而產(chǎn)生大量熱量，實(shí)際加工中如若未能有效控制這些熱量，則易引發(fā)零件變形，對(duì)加工精度造成影響。并且，數(shù)控機(jī)床工作時(shí)間過長(zhǎng)，也會(huì)導(dǎo)致整體或局部溫度提升，此為客觀存在，無法根本性消除規(guī)避。以切削溫度為例，不同零件加工切削熱傳遞零件熱量不同，車削加工切削熱有10%傳遞至零件，刨削和銑削加工切削熱則有30%傳遞至零件，鉆削由于缺乏散熱條件，加上排屑槽摩擦與橫刃積壓，將會(huì)有50%切削熱傳遞至零件。并且，隨著切削速度提高，溫度也隨之升高，20m/min、30m/min、40m/min、50m/min、60m/min、70m/min的切削速度，其切削溫度分別可達(dá)到367℃、459℃、512℃、605℃、681℃、711℃[3]。

2.4 受力變形

零件機(jī)械加工中，需要多種工具與設(shè)備相互配合方可順利完成，工作間將會(huì)形成一定作用力，加工零件將會(huì)受到加工外力與殘余應(yīng)力兩種作用力。加工外力是指外界予以零件作用力，如，外圓車刀、刀桿剛度不足，則加工零件中將會(huì)產(chǎn)生變形破損，增加誤差。并且，機(jī)床與刀具剛度較大，超過被加工零件較多，同樣會(huì)產(chǎn)生變形情況。而殘余應(yīng)力是指加工零件中自身也會(huì)產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力，影響零件加工。粗加工時(shí)需要靜置成形毛坯一段時(shí)間后實(shí)施精加工，將殘余應(yīng)力消除。

2.5 加工技術(shù)影響

在零件加工中，盡管大部分都是采用編程軟件做自動(dòng)編程出程序進(jìn)行設(shè)置加工，但人工操作技術(shù)同樣有較高要求。人員如若操作技術(shù)不足，未能根據(jù)規(guī)范操作，同樣會(huì)造成零件加工誤差，相反，操作人員熟悉各個(gè)零件及編程軟件做程序，則生產(chǎn)期間可提高零件加工精度。

3? 優(yōu)化機(jī)械加工工藝提高零件加工精度的措施

3.1 規(guī)范工藝流程

零件機(jī)械加工中通常有嚴(yán)格工藝流程，每個(gè)工藝環(huán)節(jié)均會(huì)影響零件質(zhì)量與精度。如，軸向量規(guī)工件，在程序操作中其流程為粗加工型腔銑（Φ63玉米銑刀）、半精輪廓銑（Φ20）、精加工其兩側(cè)壁（Φ8）、半精加工角落（Φ8）、全部曲面精加工（Φ8球刀），只有嚴(yán)格按照程序操作，方能提高零件加工精度[4]。所以，應(yīng)當(dāng)從整體出發(fā)，管理和控制零件加工過程，提高加工科學(xué)性與規(guī)范性，為提高零件加工精度提供保障。在此過程中，一方面選擇質(zhì)量較高的加工機(jī)械，可選擇生產(chǎn)實(shí)力高或知名品牌的產(chǎn)品，提高機(jī)械質(zhì)量，且在使用前對(duì)各零件、安裝順序重點(diǎn)檢查，安裝后進(jìn)行機(jī)械校驗(yàn)，為零件加工奠定基礎(chǔ);另一方面則應(yīng)當(dāng)做好機(jī)械加工運(yùn)行的檢查工作，通過定期檢修的方式，保證設(shè)備始終能夠正常運(yùn)行，性能滿足零件加工要求，且對(duì)加工過程進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)管，定期抽測(cè)檢驗(yàn)，使其符合國家標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 控制數(shù)控編程

在零件加工中，數(shù)控編程對(duì)其精度具有較大影響，為有效控制此影響因素，則在編程中需對(duì)編程原點(diǎn)合理確定，綜合考慮零件尺寸、特點(diǎn)等，定位編程原點(diǎn)。在確定編程坐標(biāo)系時(shí)需遵守設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、編程基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)統(tǒng)一原則，最大程度降低換算尺寸公差誤差，可從以下幾點(diǎn)出發(fā)：一是數(shù)控編程原點(diǎn)盡量符合零件設(shè)計(jì)圖紙，主要是由于零件設(shè)計(jì)擁有獨(dú)特設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，機(jī)械加工業(yè)存在工藝基準(zhǔn)，所以，則應(yīng)當(dāng)保證原點(diǎn)與上述基準(zhǔn)相符，以降低零件加工誤差[5];二是盡量簡(jiǎn)化粗粒數(shù)據(jù)計(jì)算，以免過于繁瑣的計(jì)算過程提高產(chǎn)生誤差幾率;三是建立數(shù)控編程坐標(biāo)系需在具有較高精度的表面上;四是零件位置不同尺寸公差不對(duì)稱，則需要利用人工方式測(cè)量計(jì)算數(shù)據(jù)編程尺寸。零件加工如若選擇相同刀具，則選擇公差中間值編程，為誤差留有一定空間，提高加工精度。

3.3 處理結(jié)構(gòu)誤差

零件加工精度對(duì)于產(chǎn)品整體質(zhì)量具有直接影響，特別是部分機(jī)械對(duì)于零件精度要求十分嚴(yán)格，而幾何尺寸作為加工中對(duì)零件精度造成影響的重點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)以此為切入點(diǎn)對(duì)其進(jìn)行控制。一方面應(yīng)當(dāng)控制原始誤差。機(jī)械加工客觀存在誤差，難以有效規(guī)避，主要是由于數(shù)控機(jī)床與加工零件必定會(huì)有誤差產(chǎn)生，此種屬于原始誤差，需對(duì)其進(jìn)行全面分析，了解形成原始誤差原因、誤差類型，制定解決措施，以提高零件精度。在具體加工中，需對(duì)機(jī)床幾何精度、位置精度合理調(diào)整。另一方面，則應(yīng)當(dāng)對(duì)機(jī)床核心部件合理設(shè)計(jì)。機(jī)床定位精度在加工零件中影響較大，如，導(dǎo)軌、進(jìn)給系統(tǒng)、工作臺(tái)面垂直度與水平度等核心部件，需結(jié)合零件特點(diǎn)及精度要求，對(duì)機(jī)床核心部件合理選擇。如，機(jī)床中滾珠絲杠為重要部分，在選擇中需對(duì)其精度綜合分析，選擇成熟、先進(jìn)的技術(shù)，利用回轉(zhuǎn)速度、軸向荷載選擇滾珠絲杠支撐與固定方式。

3.4 減少外力影響

機(jī)械加工中將會(huì)產(chǎn)生一定作用力，通過上述分析后，可知外力將會(huì)對(duì)零件精度造成影響。而摩擦力作為其中的重要作用力，控制難度較高，一是可在設(shè)計(jì)零件加工工藝中將其納入設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，以此實(shí)現(xiàn)力的抵消，以免摩擦造成精度誤差;二是維護(hù)保養(yǎng)加工機(jī)械設(shè)備，以避免長(zhǎng)時(shí)間應(yīng)用設(shè)備后導(dǎo)致表面粗糙，增加摩擦力。可通過打磨機(jī)械設(shè)備表面，更換新刀具的方式將摩擦力降低，提高精度;三是制定誤差補(bǔ)償措施。加工中誤差不可避免，需制定補(bǔ)償措施，可通過增加材料方式填補(bǔ)或補(bǔ)償誤差，如數(shù)字統(tǒng)計(jì)分析等，以此了解加工中誤差產(chǎn)生環(huán)節(jié)，之后將機(jī)床絲桿間螺旋距離適當(dāng)縮短，調(diào)整機(jī)床裝配參數(shù)至標(biāo)準(zhǔn)值，從而補(bǔ)償加工誤差。

3.5 控制工藝溫度

零件熱變形影響零件加工精度，一是通過控制整體加工溫度在較低水平，可通過強(qiáng)制式冷風(fēng)方式保證散熱及時(shí)性;二是提高切削供給量及速度，實(shí)現(xiàn)傳熱平衡;三是切削區(qū)保證冷卻液充足，以平衡溫度差;四是隔離或減少熱源，如分離機(jī)床與熱源，減少切削用量，利用潤滑方式改造結(jié)構(gòu)摩擦性，使用隔熱材料，分開粗加工與精加工工序;五是選擇機(jī)床部件，利用熱對(duì)稱結(jié)構(gòu)進(jìn)行變速箱布置安裝，保證溫度均勻性。

4? 總結(jié)

綜上所述，在零件加工中，機(jī)械加工工藝對(duì)影響其精度因素較多，如若不能有效控制，則會(huì)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量造成影響。因此，可通過規(guī)范工藝流程、控制數(shù)控編程、處理結(jié)構(gòu)誤差、減少外力影響、控制工藝溫度的方式，優(yōu)化機(jī)械加工工藝，從而提高零件加工精度。

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