機械加工工藝對零件加工精度的影響及其控制

徐佳萍

浙江省湖州市南潯區(qū)巨人通力電梯有限公司 浙江湖州 313000

制造業(yè)是我國重點產(chǎn)業(yè)，機械加工工藝對于零件精度及其質(zhì)量有著較大的影響，尤其機械零件加工的精度和質(zhì)量是維持機械設備正常運行的重要基礎部分，但在零件加工的實際生產(chǎn)過程中常會受到內(nèi)在因素、熱變因素以及人為因素等各種因素的影響，因此對于工業(yè)企業(yè)而言，需要盡可能從各方面提高機械加工工藝水平，提高機械加工工藝對零件精度的控制作用，通過控制加工過程、加工溫度、優(yōu)化加工流程等為機械零件精度及其質(zhì)量提供可靠保障。

1 機械零件加工精度概述

1.1 機械加工工藝

機械加工工藝主要是指通過采取相關方法對毛坯以及生產(chǎn)過程中所涉及的機械零件與工件等部分展開加工與更改，按照規(guī)范的操作步驟和具體的數(shù)據(jù)標準加強毛坯與零部件之間的吻合程度[1]，形成符合實際生產(chǎn)標準的機械加工流程。機械加工工藝對于毛坯的打磨以及零部件加工精度有著十分嚴格的要求，通常是先對零件進行初步的粗加工，再用更加高精度的精密儀器打磨其細節(jié)部分，通過精密的計算和制造進行精加工，最終達到預設標準。產(chǎn)品從制造到完成，其加工后的生產(chǎn)檢驗過程也是必不可少的重要環(huán)節(jié)，相關工作人員需要對加工后的零件對標檢測，淘汰超出誤差范圍的零件，并對合格產(chǎn)品進行預包裝。另外機械加工流程的嚴謹與標準關系到零件生產(chǎn)加工的精度和質(zhì)量，而零件加工精度的控制又受內(nèi)在因素、設備因素以及受力因素等各方面因素的影響，控制過程十分復雜，因此更加有必要嚴格規(guī)范機械加工工藝及流程。

1.2 零件加工精度

不同零件其加工精度也有著不同的要求和標準，一般來說，企業(yè)在進行零件加工時所參照的基本是國際零件生產(chǎn)加工標準，并且零部件加工的精度一般分為三類，主要是尺寸、形狀和位置三個維度的精度。零件加工精度主要是指零件在經(jīng)歷了從粗加工到精加工的調(diào)整過程后會更加與預先設計的數(shù)據(jù)相匹配，誤差越小說明零部件加工的精度越高。

2 機械加工工藝對零件加工精度的影響因素

經(jīng)過對我國制造業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營現(xiàn)狀調(diào)查研究可知，現(xiàn)階段機械加工工藝對零件加工精度主要會產(chǎn)生內(nèi)在、應力和熱變?nèi)齻€方面因素的不同程度的影響。

2.1 內(nèi)在因素

機械加工工藝對零件加工精度存在內(nèi)在因素的直接影響，主要表現(xiàn)在設備、系統(tǒng)及工作人員操作三個方面。第一是設備方面，機床設備是機械加工工藝操作的基礎，也是零部件加工的必備工具，為零件加工的精度起到基礎保障作用，因此設備本身的質(zhì)量、運維和保養(yǎng)情況也會對零部件加工精度產(chǎn)生直接影響[2]，尤其是當機械加工設備存在幾何精度誤差時也會導致零件加工精度出現(xiàn)較大誤差，另一方面機床設備由于經(jīng)歷長時間操作或是機床設備中傳動鏈存在老化等硬件設施不足的問題會對零件加工的弧度和角度等產(chǎn)生影響，從而造成位置變化，導致零件加工精度誤差較大。并且機械零件加工通常屬于規(guī)模較大的組合型機械，這種組合型機械通常是由多個機械部分組成，機械在日常運行中由于磨損也會造成部分機械存在縫隙，導致零件加工精度難以控制。第二是在系統(tǒng)方面，由于編輯系統(tǒng)自身的設置不規(guī)范以及編程程序問題都會對機械零件加工的精度造成影響[3]，因此需要在日常工作中及時優(yōu)化和更新系統(tǒng)數(shù)據(jù)及設置。第三是在工作人員的操作方面，機械零件加工精度對于工作人員的操作規(guī)范和操作順序有著較高的要求，尤其是零部件在精加工的過程中涉及的環(huán)節(jié)和需要的人員較多，如果某個環(huán)節(jié)的工作人員出現(xiàn)操作失誤也會對零件加工精度造成較大影響。

2.2 應力因素

機械零件加工中較為常見的影響因素之一就是應力因素，即因受力變形而導致的零件加工精度出現(xiàn)誤差。其中受力變形主要是由于機械設備中的零部件以及刀具和工件等各個部分的剛度和夾緊力不同，導致其會發(fā)生一定程度上的變形，尤其是對于薄壁零件來說其精度更會受到突出影響，除夾緊力外，工件還會由于受到機械加工中的慣性力、重力、傳動力以及切削力等各種作用力的影響，從而導致其加工精度難以控制。

2.3 熱變因素

零件在機械加工過程中主要會受到刀具、工件以及機床設備本身所導致的熱變形。首先刀具熱變方面，零件在機械加工過程中難免會由于所用材料的尺寸與零件實際需要的尺寸不符而需要利用專門的刀具進行機械切割，并且這種切割并不是一刀到位，而是需要反復調(diào)整以使其更加符合所需要的零件尺寸和要求，這種反復調(diào)整反復切割的過程就會導致機械刀具在反復摩擦的過程中而產(chǎn)生大量熱量，從而引起零件的變形，影響其加工的精度；其次是工件熱變方面，工件熱變大多發(fā)生在所需要加工的零件自身長度較長的情況下，由于長度較長并且精度要求較高的零件在機械加工和打磨過程中由于受材料自身體積影響容易出現(xiàn)工件表面溫度過高的現(xiàn)象[4]，但工件內(nèi)部的溫度卻又較低，這種內(nèi)外溫差較大的情況就會導致所加工的零件發(fā)生嚴重的形變；最后是由機械設備本身由于熱量較高而產(chǎn)生的熱變，零件在機械加工過程中，機床與其他構件在工作中由于相互作用會產(chǎn)生大量的熱量導致機床溫度升高，機床在高溫狀態(tài)下會導致其部分結構由于高溫而更加緊密，但相應的也會導致另一部分結構之間產(chǎn)生間隙，從而影響零件加工的精度，再者機床溫度的升高也會導致機床運行速度的降低，在一定程度上會導致機床過度磨損從而影響機床的質(zhì)量和使用壽命，也會影響零件加工的品質(zhì)。

3 零件機械加工精度的優(yōu)化措施

3.1 合理選擇和使用機械加工設備

由于設備是零件機械加工的基礎和物質(zhì)保障，因此為提高零件機械加工精度水平首先就需要合理選擇和使用符合要求的機械加工設備，一方面在采購零件機械加工所必需的設備時不僅需要充分考察和調(diào)研設備廠自身的實力、口碑以及生產(chǎn)資質(zhì)等條件，其次要對設備質(zhì)量和工作效率進行嚴格的檢驗，尤其需要著重檢查設備自身所存在的誤差，從而挑選出最符合要求的設備，提升零件機械加工的工作效率和質(zhì)量，為零件加工精度的提升保駕護航。最后，對于已經(jīng)購進并投入使用的機械設備也需要采取科學合理的管理，在日常工作中了解并記錄機械設備的運行和使用情況，尤其需要統(tǒng)計零件機械加工中出現(xiàn)的誤差數(shù)據(jù)，便于與其他數(shù)據(jù)信息相結合進行研究分析，不斷優(yōu)化機械系統(tǒng)編輯，縮小誤差，提高零件機械加工精度。

3.2 科學控制加工溫度

由于零件機械加工精度會受到機械加工過程中刀具、工件以及機床設備熱變形因素的影響，因此為提高零件機械加工精度有必要從科學控制加工溫度入手。針對刀具熱變形對零件機械加工精度的影響，工作人員需要選擇質(zhì)量較高并且更加耐高溫的刀具對需要加工的零件進行切割，同時要注意對刀具做好潤滑和降溫，避免刀具由于反復切割而產(chǎn)生大量熱量；針對工件熱變形，工作人員需要結合實際加工的情況對工件采取冷水降溫的形式降低工件表面溫度，縮小工件內(nèi)外溫差，同時要在進行工件切削時要注意合理運用切削液，并結合誤差補償法等各種方法降低由熱變形導致的誤差[5]；針對機床設備及其結構熱變形，相關工作人員需要根據(jù)實際零件機械加工過程中的不同人員采取包括潤滑或隔離熱源或增加散熱等方式進行降溫處理，穩(wěn)定機床設備溫度，從而提高零件機械加工精度。

3.3 減少外力對零件加工的干擾

零件機械加工過程中通常會受到機械的夾緊力、重力、慣性力和摩擦力等各種力的作用而影響其加工精度，因此為提高零件機械加工精度就需要減少外力對零件加工的干擾和影響。首先，工作人員在進行零件機械加工操作之前需要對機床等設備進行檢查和調(diào)整，降低設備壓力；其次，由于零件機械加工過程中設備不可避免地會發(fā)生反復摩擦而導致摩擦力隨著加工工作的推進而逐漸增大，因此工作人員需要定期或不定期對機床及道具等相關設備做好日常管理和維護，通過打磨來有效減輕設備與零件之間的摩擦力，提高零件機械加工的精度和質(zhì)量。

3.4 加強對零件加工幾何尺寸的控制

在零件機械加工過程中影響其加工精度的關鍵就是幾何尺寸的掌控，因此有必要加強對零件加工幾何尺寸的控制。

首先要嚴格控制原始誤差。雖然在零件的機械加工過程中難免會在零件與機床之間存在客觀誤差，這種誤差雖然無法完全消除，但是可以盡量降低，從而提高零件的加工精度，這就需要全面分析誤差形成的原因以及誤差存在的類型，從而有針對性的制定相應措施。比如在零件加工過程中需要根據(jù)加工的實際情況來調(diào)整集成設備的位置和幾何尺寸，同時為降低加工誤差還可以通過結合風冷與水冷兩種降溫形式控制零件加工過程中的溫度，降低熱變形帶來的誤差影響。又比如除了選擇合適的刀具外，還可以根據(jù)零件的尺寸選擇與之相匹配的夾具，從而在最大程度上控制位置誤差，提高零件加工精度。

其次是要科學設計機床的核心部件。機床的核心部件如導軌和給進系統(tǒng)等，包括機床工作臺的水平和垂直程度等各種細節(jié)上的設置和調(diào)整都會對零件加工的精度產(chǎn)生較大的影響，因此在加工過程中需要根據(jù)實際加工的零件特定和尺寸以及所加工零件對于精度的要求來合理設計機床的核心部件，比如對于加工精度要求較高的零件可以選擇較為成熟和先進的滾珠絲杠支撐，并結合以與之相適應的固定和支撐方式。

最后是要對整個零件機械加工過程進行實時監(jiān)控，便于及時發(fā)現(xiàn)零件加工過程中存在的各項問題并及時采取相應措施加以解決，另一方面，通過實時監(jiān)控還有助于收集加工過程中出現(xiàn)的各種誤差，并將其實時傳輸至終端系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)分析，并對其采取誤差補償，提高精度。

3.5 加強維護和保養(yǎng)機械設備

結合上述分析的機床、刀具、工件等各項設備對零件機械加工精度的影響，為避免設備因出現(xiàn)脫落、銹蝕或是破損等問題影響零件加工的質(zhì)量和精度，則有必要對相關設備進行定期的維護和日常保養(yǎng)，比如針對加工機床，則需要從其主軸、傳送帶以及刀具和夾具等各個方面進行全面、系統(tǒng)、深入的維護和保養(yǎng)，通過制定合理的機械設備的維護制度，及時更新設備及其數(shù)控系統(tǒng)，推動設備及系統(tǒng)及時跟上時代發(fā)展和零件加工精度提升的要求，最重要的是要在新設備的采購以及新系統(tǒng)的編程安裝時都要對其參照規(guī)范標準進行檢驗，確保機械設備的使用壽命和運行安全、穩(wěn)定，為零件加工精度提供保障。

3.6 創(chuàng)新加工工藝

創(chuàng)新是發(fā)展的動力，為有效控制機械加工工藝對零件加工精度的影響就需要結合現(xiàn)階段信息化時代發(fā)展的特點，通過利用自動化技術對零件機械加工過程加強監(jiān)管，不斷引進新技術和新資源，提高零件機械加工的精度和質(zhì)量。首先，技術人員可以通過利用自動化信息技術結合零件加工信息，技術反饋加工過程中的誤差數(shù)據(jù)并采取誤差補償法來有效控制加工誤差；其次，技術人員還可以通過利用現(xiàn)代化信息技術和大數(shù)據(jù)技術建立零件機械加工數(shù)據(jù)庫，結合計算機技術實時收集、分析和處理零件機械加工過程中產(chǎn)生的各項數(shù)據(jù)并將其分類儲存，便于操作人員隨時調(diào)取數(shù)據(jù)信息，為零件機械加工方案的制作和調(diào)整提供數(shù)據(jù)支撐，降低內(nèi)在因素如設備和系統(tǒng)等對零件機械加工精度的影響[6]。最后，為激發(fā)技術人員的創(chuàng)新力和創(chuàng)新意識，企業(yè)可以通過鼓勵技術人員不斷學習新型零件機械加工的新技術，結合實際的機械加工工藝創(chuàng)新的激勵措施，將技術人員的創(chuàng)造力與其薪資待遇等個人利益相結合，激發(fā)技術人員的創(chuàng)新動力和創(chuàng)新熱情，營造企業(yè)良好的創(chuàng)新氛圍，推動機械加工工藝不斷完善和優(yōu)化，從而提高零件機械加工精度和品質(zhì)。

3.7 加強對操作人員的培訓

操作人員的機械加工技術水平是影響零件加工精度的直接因素，因此需要通過制定嚴格的操作人員管理制度來規(guī)范零件加工操作流程，首先所有的技術人員及相關工作人員需要進行專業(yè)的崗前培訓，針對重大設備操作的人員更是需要持證上崗，并且加強對相關工作人員的培訓，為其創(chuàng)造良好的學習和提高技術水平的環(huán)境，同時強化管理考核制度，通過月度考核、年度考核等多種考核形式以科學的考核指標對工作人員的額操作標準和工作情況進行抽查，一旦發(fā)現(xiàn)違規(guī)操作的人員必須立即采取措施加以整治，從根本上為零件機械加工的精度和質(zhì)量的提高奠定人才基礎。

4 結語

綜上所述，機械加工工藝對于零件加工精度和質(zhì)量存在由設備、系統(tǒng)和操作人員技術等引起的內(nèi)在因素、機械加工過程中產(chǎn)生的慣性力、摩擦力和傳動力等受力因素和刀具、工件和設備在工作過程中產(chǎn)生的熱變形因素等三大因素影響，為加強對機械加工工藝的控制，提高零件加工精度和質(zhì)量，則需要針對上述三大因素，通過合理選擇和使用機械加工設備、科學控制加工溫度、減少外力對零件加工的干擾、創(chuàng)新加工工藝和加強對操作人員的培訓和管理等措施不斷優(yōu)化零件加工流程和機械加工工藝水平，保障零件機械加工精度和質(zhì)量。