機械加工工藝對零部件加工精度的影響及優化策略研究

林峰銘

（福建三明林業學校，福建 三明 365001）

0 引言

機械加工工藝是促進我國生產制造業穩定發展的基礎，機械加工質量直接影響著零部件的精確度。同時，在零部件加工中應用機械加工工藝，還可以對精度進行矯正，擴大零部件的應用范圍，縮小其中的誤差，強化零部件的加工精確度，進而保證零部件應用的安全性。

1 機械加工工藝概述

1.1 機械加工工藝過程

機械加工工藝過程是指采用各種機械加工方法改變毛坯的形狀、尺寸、表面粗糙度以及力學物理性能，使之成為合格零件的勞動過程[1]。零部件的機械加工工藝由若干個按順序排列的工序組成，機械加工中的每一個工序可依次細分為安裝、工位、工步和走刀。工序是組成工藝過程的基本單元，也是生產計劃和經濟核算的基本依據。若零件的生產類型不同，為了提高生產率和加工經濟性，則加工過程中的工序劃分也不同。如圖1所示的階梯軸零件，當加工數量較少時，工藝過程和工序的劃分如表1所示，共有四道工序。在加工數量較多時，如表2所示，可分為六道工序。

表2 大批量生產工藝過程

圖1 階梯軸零件

表1 單件小批量生產過程

1.2 機械加工工藝規程

機械加工工藝規程是規定產品或零部件機械加工工藝過程和操作方法的工藝文件。為了使所制造出的零部件能滿足“保證質量、降低成本、提高生產率”的原則，零部件的工藝過程就不能僅憑經驗來確定，必須按照機械制造工藝學的原理和方法，結合生產實踐和具體的生產條件，確定較合理的工藝過程和操作方法，并用圖表及文字形式寫成工藝文件，經審批后用來指導生產。制定工藝規程的流程圖大致如圖2：

圖2 制定工藝規程的步驟和內容

2 機械加工工藝對零部件加工精度的影響分析

2.1 內部因素影響

在具體的加工過程中，設備和系統的精度水平會影響零部件的加工效果。如果在生產過程中忽視了精度問題，機械加工設備運行效果就會受到影響。同時，在對機械加工設備進行安裝和使用時，由于加工過程與機械加工設備安裝之間存在明顯差距，所以不夠精細的操作都會對零部件的加工精度帶來非常大的影響。例如，在使用夾具和機床進行生產加工時，如果出現構件誤差，會導致其在安裝使用中出現問題，嚴重情況下設備的某些部位還會被嚴重磨損[2]。

2.2 機械加工機床幾何精度問題

受到機械加工設備本身因素的影響，在對零部件進行加工時，還存在幾何精度問題。例如，有的機械設備在出廠時本身就已經存在誤差，還有一些機械設備在應用中存在操作不合理，安裝不到位等現象。如果不及時解決此類問題，就會嚴重影響零部件加工質量，導致機械加工機床在運行中出現幾何精度問題。

2.3 熱變因素影響

由于零部件的結構小，種類多，在對其進行加工時，如果不能應用正確的工藝，會嚴重影響零部件的精度，所以在對零部件進行加工時，需要優化加工工藝流程，實現對溫度的控制，避免在加工中出現變形等問題。例如，刀具在零部件進行加工的時候，會出現熱變形，機床自身的結構也可能會在加工中發生變形，所以在對其進行使用的過程中，操作人員無法對零部件進行更加準確地切割。刀具在摩擦過程中還會產生一定的熱量，如果不對其進行有效處理，就會導致零部件在加工中出現變形，降低了零部件本身的加工精度。此外，在對零部件加工的時間較長時，零部件本身的溫度也會上升，導致其出現熱變形。刀具工藝對零部件的影響見表3。

表3 刀具工藝對零部件的影響

2.4 受力因素影響

在操作人員應用機械加工設備時，其中每個構件承載的壓力是不同的，并且其在應用中還需要承受零部件本身的作用力，這會導致設備在運行過程中出現摩擦力上升等問題，嚴重影響了零部件的加工精度[3]。

3 優化機械加工工藝的策略

3.1 控制幾何精度，提高零部件加工質量

如果要想在機械加工中進一步提高零部件本身的精度，不僅要注意對原材料的切割，還需要控制其幾何精度，提高零部件整體加工質量，結合具體的要求，將零部件加工成特定的形狀。例如，在對零部件進行加工時，會產生錐度誤差，這主要是因為車床床鞍和滑板在移動中所造成的。在對設備進行日常鑒定時，需要結合其中的標準規定，控制臥式車床的誤差。

在對機床進行檢測時，需要采用斜線指令修正錐度的誤差。對于平行度變化不很規則的車床，需要結合其變化的快慢，對其進行合理劃分，可以采用幾段斜線指令對其進行修正。在對平行度較差的車床進行修正時，需要采用縱橫向走刀重復循環的方法對其進行修正。相關設備的日常鑒定標準和主要允許誤差如下表4：

表4 床鞍移動對主軸中心線的平行度允許誤差值

3.2 實現對幾何尺寸的有效控制

新時期，為了進一步提高機械零部件的加工精度和質量，需要優化機械加工工藝的流程，只有這樣才能提高整個產品的質量。在進行機械加工時，需要加強對幾何尺寸的有效控制，避免其影響零部件加工精度，主要從以下幾個方面進行控制：

（1）嚴格控制原始的誤差。在機械加工的過程中，受到一些客觀因素的影響，會存在一些誤差，并且零部件和數控機床之間也會出現一定的誤差，這種誤差就是我們所說的原始誤差。為了避免此誤差對零部件加工精度的影響，需要結合原始誤差的具體形成原因和誤差類型完善解決方案。

（2）在對零部件進行加工時，操作人員要按照具體的要求調整機床位置和精度，可以采用風冷方法，有效控制零部件的熱變形，在提高其加工精度的基礎上，解決其中的位置誤差問題。還可以應用合適的刀具，預防在加工的過程中發生刀具變形等問題，可以按照被加工的零部件形狀，選擇和其相適的夾具。由于我國的零部件種類比較多，需要設計并采用專用夾具，以降低誤差的發生[4]。

（3）保證機床的定位精度。在對機械零部件進行加工時，機床的定位精度是保證零件質量的基礎，所以在對其進行加工時，需要注意其中的導軌和工作臺面等問題，選擇加工機床中的核心部件，保證機械加工工藝流程的完善性。例如，滾珠絲杠屬于機床中的核心部件，要選擇滾珠絲杠，并且還需要綜合分析滾珠絲杠本身的精度，最好選擇比較先進的滾珠絲杠技術，通過加強對軸向荷載和回轉速度等參數的控制，保證零部件應用的有效性。

3.3 分析熱變因素

機械加工設備在運行中會受熱，出現變形等問題，導致誤差的發生，所以在對相關的零部件進行生產時，需要提前按照要求積極做好溫度控制工作，實現對關鍵部位溫度的有效控制和實時監測。在保證溫度屬于正常情況下，開展加工工作，預防在具體的生產中出現溫度過高等問題。如果出現溫度過高，技術人員可以采用相應冷卻劑，或者是應用風冷方式對其中的溫度進行有效處理，在降低溫度的基礎上，為機器的穩定運行提供條件[5]。在此過程中，還可以在機器和部件之間適當添加潤滑油，主要目的是減少摩擦所出現的熱量。因此，要想更好地控制溫度，預防其對零部件加工精度的影響，要從工件熱變形和機床熱變形等多個角度出發，掌握工件熱變形的控制方式。操作人員在對零部件切削進行加工時，要合理應用切削液，不斷降低工件對表面溫度的影響，并且還需要采取有效方式，減少誤差的發生。此外，刀具的熱變形控制方式一般可以結合零部件的特性，合理應用切削刀具，控制加工的參數，可以積極做好刀具潤滑等工作，從多個角度出發，實現對加工過程的有效控制，結合不同的發熱源，應用熱源隔離方式，不斷降低熱變因素對零部件加工過程的影響。

3.4 減少外力因素，提高操作人員的綜合素質

機械在加工時不僅會受到內在因素影響，外力因素也會影響零部件和機械加工的有效性，比較常見的就是摩擦力和擠壓力，這兩種外力對零件加工精度影響是非常大的，并且在摩擦和擠壓下，零件的精準度并不能符合相關要求[6]。因此，在具體的機械加工中，需要降低外力因素，強化零部件精準度。在加工前，嚴格檢查相關機械設備的運行情況，在保證零部件穩固性的基礎上，減少外作用力，減少設備和零部件在接觸面上的摩擦力，更好地控制零部件的加工準確性和精度，確保其中的零件質量能夠符合相關的要求。此外，還需要提高操作人員的綜合素質，減少機械加工中的誤差發生率，更加嚴格地控制零部件在加工中的精度。

4 結語

由此可見，雖然我國的機械加工技術水平得到了有效提高，但是機械加工工藝還是會對零部件加工精度帶來一定的影響，導致零部件在生產中出現誤差。因此，需要完善機械加工工藝流程，減少內外界因素對零部件加工的影響，并控制其中的熱因素，將其中的誤差降到最低，優化零部件加工的流程，從而進一步提高我國機械制造的水平。