機械制造工藝對加工精度的影響及控制措施

陳錦麟

云南機電職業技術學院 云南 昆明 650000

引言

機械加工工藝對零件的加工精度具有決定性影響。當前的市場對零件的精度提出了更高的要求,因此需要高度重視加工工藝,并積極優化加工流程,充分利用現代機械加工工藝,提升零件的加工精度。在具體加工工程中,還需要對可能出現的各種問題進行預測,通過提前制定防范措施,降低失誤造成的影響,進一步推動我國制造業的發展。

1 機械加工和零件加工精度概述

1.1 機械加工

機械加工工藝指的是操作人員利用機械設備,按照相應的項目需要加工產品時采用的方法和處理流程。在具體加工時,通常會將零件加工分為粗加工和精加工兩個階段,從而更好地滿足精度方面的要求。

1.2 零部件加工精度

機械加工制造的水平決定了其所制造的零部件的加工精度,在加工的過程中需要充分考慮是否符合圖紙的要求,通過采取相應的措施做好加工精度的控制。但在實際加工中,誤差不可消除,因此需要將誤差控制在合理的范圍內,確保加工零件的總體質量。

2 影響零件加工精度的主要因素

當前,機械加工的過程中,影響零件精度的因素較多,不同因素造成的影響程度有所不同,具體體現在以下幾個方面:

2.1 工藝系統自身誤差

機械加工涉及的機床、夾具、刀具、工件組成加工工藝系統。如果加工過程中工藝系統自身精度就不夠,自然就不能加工制造出合格產品。另外,工藝系統中的機床、夾具、刀具在使用過程中會存在磨損問題,其中刀具的磨損最為明顯突出,這種磨損程度隨著使用頻率的提升會越來越嚴重,最終對零件加工精度產生影響。

2.2 數控程序

采用數控設備加工時,數控程序本身的精確程度會對加工結果產生直接改變。在實際加工時,一般會依照零件加工要求對數控機床程序進行編制,但如果編程原點、切削方式、切削要素等選擇或者控制不當,都會造成精度誤差,影響到加工精度。

2.3 受力受熱變形

加工零部件時需要對其固定,這時就會用到夾具,固定完成后才能進行后續環節的操作。在這一過程中,夾緊力和刀具的切削力會導致零件出現不同程度的變形。加工時,由于刀具與零件的接觸作用,也會產生一定的溫度應力,這種效應積累之后,也會出現不同程度的高溫變形。

2.4 殘余應力的影響

零件加工時會產生一定殘余應力,而當零件外部實際荷載減小甚至完全消失時,會產生一個反向應力。無論冷熱加工,都會導致這種現象的發生。隨著應力的加強,這種殘余的應力也會引發新的變形問題。

3 應對措施

就機械加工當前存在問題,為了進一步提升生產加工的精度,確保生產質量更好地滿足市場要求,需要做好以下幾個方面的工作:第一,嚴格控制加工流程;第二,減少外力的干擾;第三,合理控制加工溫度;第四,創新加工工藝;第五,全面做好機械設備的養護工作。

3.1 嚴格控制加工流程

在零件加工之前,需要充分考慮加工的需要,遵循相應的加工原則。為了有效避免機械設備質量和幾何精度誤差因素對工件的影響,需要在設備入廠時根據相應的標準和工藝需要對工件進行嚴格檢驗,確保設備符合加工要求。之后需要根據加工的具體方案做好試生產工作,目的在于更好地了解機械加工的調試情況。對于試生產過程中發現的問題,需要保證在批量生產前做好調整,通過嚴格控制機械加工流程,確保機械加工工藝和流程能夠符合工件的加工精度要求,同時還能節約工程的生產成本,降低零件的廢品率。零件加工主要分為兩個階段:第一個階段是將材料做成粗產品的粗加工階段,第二個階段就是對粗產品進行精細加工階段。針對零件加工的不同階段采用不同精度的機床設備。

利用機床進行零件加工時,需要按照精度要求對零件的不同形狀和不同表面類型進行加工制作,這就需要多種類型的刀具相互配合。刀具的選擇十分講究,每一種刀具都有自己獨特的功能,因此針對零件的不同形狀和不同表面類型,需要綜合考慮各方面因素進行分析和選擇。選擇好刀具后,按照使用的先后順序由小到大的排列刀具編號,通過合理設置加工流程,做好編程設計工作,控制刀具的加工順序、切削范圍、切入與切出、切深與移動速度、是否加注冷卻液等加工參數。隨后在整個實際加工過程中需要全面考慮各類因素,做好應對各類具體情況的控制措施,及時調整不足,不斷提升加工零件的表面特性,確保加工零件的各項精度及表面粗糙度。

3.2 減少外力的干擾

在工件加工的過程中,工藝生產精度容易受到摩擦力、擠壓力等因素的影響,因此在正式進行生產前,需要專業的技術人員對加工使用的安裝夾具進行檢查測定,及時做好修正工作,通過測試,確保安裝夾具對零件施加的夾緊力在合理的范圍之內。對于機械加工而言,摩擦力不可避免,因此需要設定好摩擦力的控制參數,根據機械設備的生產特點,及時對作用面進行打磨,從而有效減少外力的干擾。外力的影響可以采取相應的措施進行調整,但不能消除,在實際生產中,經驗豐富的生產人員能夠通過調整機械加工工藝系統,對外力進行相應的轉移處理,從而降低加工造成的負面效果,提升工藝加工的靈活性。

3.3 合理控制加工溫度

在機械加工中工藝系統內部溫度過高不僅會影響零件精度,還會降低機械設備的使用壽命,增加故障的發生率,難以確保機械設備的正常運行。因此操作人員需要及時采取有效措施控制機械加工系統中產生的熱量。比如,數據機床在高速旋轉的過程中,主軸及刀具在切削工件時會釋放大量的熱量,這些熱量作用于零件上會出現不同程度的形變問題,為了避免這種現象的出現可以在系統內部增加冷卻循環機制,利用冷卻機制降低加工制造過程中產生的熱量,合理控制機械加工的溫度,不僅能夠減少工件形變,還能延長機械設備的使用壽命,確保零件的加工精度能夠滿足相應的標準。

3.4 采用創新加工工藝要注意

由于創新加工工藝能夠降低能耗,提高加工效率,近年來也被廣泛采用,具有廣闊的開發前景,但是需要注意的是無論采用哪種加工工藝,都必須要以保證加工質量為前提,在此基礎上實現的節能、環保、增效才具有確實的意義,比如干式切削加工法。

干式加工主要指的是在機械加工的過程中,盡量少的使用切削液的加工方式。這種加工方式并不是一種新穎的加工理念,在具體的工業生產中已經投入了一定的時間,至今已經發展出多種類型,具體包括干式車削、干式銑削、干式螺紋加工、齒輪加工等等。由于在干式切削加工中幾乎不用使用切削液,環保、節能、增效的效果非常明顯。干式切削加工由于沒有使用冷卻切削液,因此在加工過程中產生的大量熱量也需要進行處理。散熱不夠及時,就會導致溫度升高、機床受熱不均勻,導致出現熱變形的問題,不但影響機床的使用壽命,同時對于工件的加工精度也會造成不利影響。因此在應用干式切削加工技術時,需要為機床配備相應的冷卻系統,并且需要具備良好隔熱性能,及時有效地散發熱量。

3.5 采用補償法和轉移法

①補償法,就是刻意的制造出一種新的人造誤差,用新的人造誤差去抵消當前的原始誤差。原始的正誤差用人造的負誤差來抵消,而負的原始誤差用人造的正誤差來抵消。如大型機床設備龍門銑床,銑頭的重量過大會使橫梁產生彎曲變形。可采用誤差補償法,在刮研橫梁導軌時故意將導軌刮成“向上凸”的幾何形狀,來抵消橫梁因為銑頭自重而產生的下垂,從而達到標準要求。

②轉移法,這種方法是采取措施將誤差轉移到不影響加工精度的部位。在大型龍門銑床的結構中也可以采用轉移法來轉移變形部位。如在橫梁上再安裝一根承重的附加梁,用附加梁來承受銑頭的重量,橫梁就不再承重,將橫梁的變形轉移到了附加梁上。這樣一來,附加梁的受力變形對加工精度不會造成影響。

3.6 采用高精度多軸設備

目前、四軸加工中心已經隨處可見,我國也已經能夠自行研發制造五軸加工中心和車銑復合設備。采用這樣的多軸設備進行加工,不僅可以在加工時減少工件裝夾次數、減少工序數量、提高生產率,還可以有效的減少基準不重合誤差,以及安裝誤差的累積,從而有效的提高加工精度;配合工業機器人的應用更能夠極大的降低人類勞動強度,一定會是未來機械加工制造業發展的一個重要方向。

4 結語

綜上所述,零部件的加工精度越來越受到人們的重視,尤其是在高精制造領域,對于零部件的材質和尺寸都具有非常高的要求。機械加工過程中受到的影響因素較多,不同因素都會對工件最終的精度和生產質量造成不同程度的影響。對此,我國需要加大研究力度,積極創新,加快新技術的研發,積極優化生產流程,推動我國機械行業的進一步健康發展。