機械加工工藝對零件制作精度的影響及控制措施

王修亮，楊 濤

（延邊職業技術學院，吉林 延邊 133000）

隨著機械制造加工技術的進步與發展，在推進各行業發展方面起著重要作用，在這樣的背景下對零件加工精度提出更高的要求。機械零件加工時一批次會生產很多零部件，受到各類因素影響會出現質量問題，直接影響到機械設備質量。所謂機械加工工藝即零件毛坯改造過程中選擇的加工工藝，以滿足標準要求。機械加工工藝需要更改毛坯形狀、尺寸等，因此會影響到零件加工精度，甚至會給加工單位造成經濟損失。這就需要全面了解各方面因素，通過分析影響加工精度的因素，調整機械加工工藝，提高零件加工質量。

1 機械加工工藝與零件制作精度的分析

1.1 內涵分析

1.1.1 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細加工兩個階段，從而更好地滿足精度方面的需要。

1.1.2 零部件加工精度

零部件的加工精度在很大程度上決定了機械設備制造質量，零部件加工時依據實際需求進行，通過采取相應的措施做好加工精度的控制工作。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。

1.2 具體要求

加工機械零部件，要求達到極高精度要求，確保達到較高的整體配合度，為機械整體性能實現提供保障。采用機械加工工藝，將通過各類加工設備、技術改變工件尺寸大小、幾何形狀和性質等，要求達到機械零部件制造參數標準。

而零部件加工劃分為前期、中期、后期，流程煩瑣，從材料選擇到設備環境等各方面因素存在都會干擾加工質量。所以在完成零部件粗加工后，需要開展進一步精加工，結束加工后需要開展質量檢查，確認加工誤差在規定范圍內，可以滿足后續規范性組合要求。嚴格按照機械生產相關標準進行零部件加工，需要考慮機械加工工藝帶來的影響，進而采取有效措施提高零部件精度。

2 機械加工工藝對零件制作精度的影響

當前，機械加工過程中，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 零件定位偏差

零件加工時如果定位不準出現偏差，就會影響到零件加工效果。機械加工作業時經常出現沒有按照設計圖紙準確定位零件而出現誤差的情況，也就是定位誤差，這種誤差較為常見，任何一種零部件加工時都可能出現。傳統定位作業時通過定位調整方式保證精度，但這種定位調整方式本身存在誤差，容易造成偏差出現，繼而影響到零件加工質量。

2.2 零件加工誤差

機械加工時設備需要運轉，運轉過程中則會產生摩擦力，受到摩擦力影響設備會出現相對位移，繼而造成零件加工誤差的出現。這類誤差主要體現為以下幾點。

2.2.1 加工設備的主軸產生誤差

主要因為主軸轉動速度與角度不均衡造成的，出現這種情況后不但會出現加工誤差，還會磨損機械設備，情況嚴重時直接影響到后期零件加工；出廠方通常會對設備進行精度標定。但因為實際生產時需要采用較多大型機械加工設備，需要在現場安裝，同時安裝流程較為煩瑣，導致各部分裝配容易出現錯差，導致設備幾何誤差較大。如主軸為機床核心動力源，旋轉狀態將直接影響刀具和工件相對位置大小，安裝時存在偏差將導致主軸回轉時發生中心軸線偏離問題，繼而引發較大幾何誤差。發生這一情況，將導致使用機床加工出的全部零部件存在精度值下降問題。

2.2.2 導軌原因造成誤差

機械設備正常運行的基礎設備就是導軌，經過長時間使用后導軌難免出現磨損，如果不能及時更換，難免會影響到零件加工質量，造成零部件偏差的問題。

2.2.3 傳動鏈造成誤差

機械加工設備中傳動鏈起到能量傳遞的作用，如果運行時出現兩端不同步的情況，就會造成設備磨損，繼而引發誤差，最終影響到零部件加工質量。

2.3 零件幾何誤差

所謂幾何誤差，即工作人員進行零件加工時，不規范操作刀具或夾具造成的。

2.3.1 刀具造成的誤差

零件加工時操作刀具，沒有發現刀具的磨損，直接影響到加工質量。或是刀具選擇不當，選擇的刀具與設計要求不符合，造成幾何誤差的出現。

2.3.2 夾具影響造成誤差

技術人員進行機械加工時，沒能熟練應用夾具，出現機械設備與刀具之間存在孔隙，受到這種情況影響會造成幾何誤差出現，影響零件加工質量。

2.4 出現變形誤差

機械加工時生產與制作的零件本身存在較低的輕度系數，實際加工時容易出現變形等情況，這也是常見的一種加工誤差。如在發動機氣缸蓋加工方面，機械系統持續運行一段時間后，可能出現刀桿和外圓車刀剛度不一致問題，引發刀桿結構變形，最終導致缸蓋表面精度下降問題。而該部件加工精度低，將引發汽車燃燒室密閉性下降問題。

2.5 殘余應力影響

機械零件加工時任何一個環節都有可能發生摩擦現象，出現摩擦意味著溫度升高，熱力影響到加工系統也會發生熱變情況。當機械零件出現變形后，會直接影響加工設備零件與刀具，不利于加工精度提升。實際中熱變形難以避免，但機床、刀具頻繁發生熱變形，與工藝合理性有直接關系。如刀具進給參數不合理，將導致切割產生的摩擦熱量過多，引發零件變形問題。而刀具材質不同，受熱后產生的變形并不相同，未能選擇適合的刀具，將引發更大熱變形，嚴重影響加工精度。此外，使用的機床難以與加工零部件匹配，如零部件過長，引發機床局部升溫，就會導致零部件內外溫度線型較大，降低零件加工精度的同時，導致機床結構被破壞。

3 機械加工工藝對零件制作精度影響的控制措施

就機械加工當前存在的問題，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。

3.1 做好直接誤差控制，提高零件加工質量

客觀角度分析直接誤差包括兩部分，即定位誤差與制作誤差，直接誤差相比于其他誤差來說控制難度較大。設備加工人員可以采取有效措施控制與減小直接誤差。

（1）加工技術人員作業開始前，需要做好相應準備工作，全面分析機械加工過程中存在的直接誤差，制定相應的預案，盡量降低誤差與制作誤差的概率，確保零部件加工的質量。

（2）實時監控機械加工作業全過程，及時修復部分出現直接誤差的零件。如薄壁零件加工時，這些零部件容易出現磨損誤差，針對這類情況，技術人員可以在吸盤上提前打磨所需要的工具與零件，直到符合設計圖紙要求為止。通過這種方式加工的零部件精度較高，且有著極強的剛度，實際使用時不容易出現變形情況，大幅度提升零件加工質量。

3.2 嚴格控制加工流程，減少外力的干擾

3.2.1 做好加工流程控制

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，降低零件的不合格率。此外，通過合理設置銑床加工流程，做好編程設計工作，及時調整不足，確保銑床加工零部件表面的光滑性。

3.2.2 避免外界因素干擾

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零件需要的機械設備進行檢查，及時做好修正工作，通過測試，確保機械設備對零件施加的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，做好偏差補償與轉移

3.3.1 控制好加工溫度

通過合理控制機械加工溫度，可以保證設備加工精度。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，打磨零件會釋放大量的熱量，這些熱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使用冷水給機械設備降溫，或者在系統內部增加冷水循環機制，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，不僅能夠節約用水，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。此外，一旦加工過程中出現高溫情況，就會造成零件變形，最常見的方式就是使用冷水降溫。

3.3.2 采用補償法和轉移法

（1）補償法，就是刻意地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，而原始的負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。

實際零部件加工時雖然技術人員可以控制誤差，但卻無法完全消除誤差，針對這類誤差需要分析其成因，及時采取補償措施，避免這些誤差引發的后果，通過誤差補償提高加工質量。加工人員需要及時補償機械誤差，因此切入點選擇零件誤差出現的初始點，通過增加材料的方式改善零件加工過程中出現的誤差，達成補償機械誤差與加工、生產過程中的零件誤差，提高零部件加工的準確性，雖然這種方式可以補償機械加工零件的誤差，但也會造成成本增加，需要進一步完善補償、無償的措施。

（2）轉移法，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。

實際中零件加工過程中，經常會出現前一批零件加工各項指標滿足設計要求，緊接著另一批零件卻出現較大誤差，直接影響到機械加工作業的整體質量。針對這種情況，機械加工人員可以引入誤差分組方法，將機械誤差造成的負面影響控制在最小氛圍內，具體操作為：加工人員按照誤差相似性原理將需要加工的原材料進行分組，接著工作人員縮小每一小組內的機械誤差。通過這種誤差分組方式，采取針對性的處理措施，有效降低與控制設備加工過程中出現的誤差，控制材料成本，實現提高機械企業效益的目的。

3.4 發揮信息技術作用，提高零件加工效率

3.4.1 網絡協同技術

針對傳統機械工程操作而言，不僅消耗時間、需要大量勞動力，而且產出效率低下。但是隨著現代科技的發展、技術的進步，網絡信息技術開始應用于日常生產生活的各個領域，機械工程也不例外。將網絡信息技術和機械工程發展相融合，不僅大幅度提升生產效率，同時節約成本，提升現有資源的利用率，而且對產業發展有極大推動作用。

比如，在開展機械試驗時，相關工作人員可以借助計算機網絡協同技術，針對相關數據和操作進行實時監控，掌握其動態變化的基礎上，方便工作人員針對數據和結果展開分析和核對，針對異常情況能夠及時發現并糾正，提升試驗數據準確性的同時，加快試驗進度，確保機械性能的穩定提升。

3.4.2 模擬樣機技術

在傳統機械工程發展中，針對樣機的制作大多是按照圖紙設計要求進行組裝，在組裝完成后再對其現有性能進行多次試驗和設計改進，整個過程不僅消耗時間，而且需要花費大量精力，但有時付出和收獲還不一定成正比，導致機械性能一直無法取得預期效果。

而且，針對試驗階段的樣機制作和設計而言，很多地方還不成熟，性能尚不穩定，這對試驗及操作人員生命安全造成一定威脅。但是模擬樣機技術完全不存在上述隱患，并且能夠針對上述問題進行有效回避。模擬樣機技術不僅能針對現有數據展開模擬和分析，同時通過電腦驗算以及反復試驗，針對各項數據缺陷進行完善，最終設計出最完美的方案，實現樣機性能的有效提升，甚至在整個試驗過程中，對其中的風險進行有效規避，而且還能幫助設計者尋找最佳替代材料，降低設計制作成本，全面提升機械工程的研發效率。

3.4.3 評價系統

在現代機械工程研發過程中，還需要針對整個機械產品的使用效果進行系統、科學且有效的評價，如此才能推進機械工程的快速發展，實現環境保護和經濟效益的全面提升。因此，針對整個研發過程而言，必須設計一套完整的、具有針對性的評價系統，能夠按照機械工程發展需求推進研發過程及結果，并對此展開有效評價，在保證機械工程研發成果的基礎上提升研發效率，推動研發速度。

另外，整個評價系統的設置一定要科學，能夠解決當前機械工程發展所面臨的實際問題。對此，相關工作人員在針對研發系統進行更新以及完善時，一定要遵循機械生產效率以及綠色環保理念，對所有指標進行有效融合，得到一個完整且有效的評價體系標準，確保各項評價指標的科學性以及客觀性，推動機械工程逐漸向綠色發展指標靠攏。

4 結束語

總之，零件加工過程中的誤差不可避免，但卻可以采取措施降低誤差，將其控制在允許范圍內。需要根據實際情況分析影響零件加工精度的因素，對加工各環節進行嚴格控制，提高工件加工質量與效率。加工技術人員要綜合考慮各方面因素，減少加工誤差，利用實時補償、分化誤差等方式控制誤差，進一步提高零件加工精確度。此外，要及時總結歸納各類影響因素，提前制訂預控方案，提高零部件加工質量。