機(jī)械加工工藝對(duì)零件加工精度的影響及改進(jìn)研究

王長(zhǎng)江

（航空工業(yè)第一飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院西安飛豹科技有限公司，西安 710089）

在機(jī)械加工管理過(guò)程中，企業(yè)需要構(gòu)建信息化綜合管理系統(tǒng)，通過(guò)有效監(jiān)督和管控各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，降低質(zhì)量和安全問(wèn)題的發(fā)生概率。在分析和控制加工環(huán)節(jié)的精度影響因素時(shí)，主要是全面改進(jìn)主軸誤差、導(dǎo)軌誤差等問(wèn)題，以滿足產(chǎn)品的加工標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)際上，產(chǎn)品的加工精度會(huì)受到多元化因素的影響，因此企業(yè)需要從多個(gè)層面彌補(bǔ)生產(chǎn)缺陷，還要構(gòu)建智能化工藝系統(tǒng)，通過(guò)有效預(yù)防風(fēng)險(xiǎn)，保障各項(xiàng)工作順利開(kāi)展[1]。

1 機(jī)械加工工藝的應(yīng)用現(xiàn)狀

我國(guó)機(jī)械加工企業(yè)在更新原有工藝時(shí)，尚無(wú)法實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)的全覆蓋，導(dǎo)致技術(shù)的整體更新速度較慢。因?yàn)槿狈ψ銐虻馁Y金支持，再加上內(nèi)部管控水平較低，一定程度上影響了機(jī)械加工技術(shù)的發(fā)展，甚至?xí)?duì)產(chǎn)品的應(yīng)用品質(zhì)造成不良影響。在應(yīng)用機(jī)械加工工藝時(shí)，我國(guó)并未實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化操作，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)操作失誤、技術(shù)掌握不熟練以及技術(shù)操作不規(guī)范等問(wèn)題。產(chǎn)品生產(chǎn)對(duì)精確度的要求較高，但如果現(xiàn)有的工藝技術(shù)在應(yīng)用時(shí)無(wú)法滿足要求，會(huì)導(dǎo)致零件的應(yīng)用存在較多缺陷，最終降低產(chǎn)品的生產(chǎn)合格率[2]。

我國(guó)大多數(shù)企業(yè)采用人工與技術(shù)相結(jié)合的生產(chǎn)形式，各個(gè)作業(yè)環(huán)節(jié)會(huì)受到外界和人工因素的影響，出現(xiàn)產(chǎn)品摩擦、變形以及偏差度過(guò)大等問(wèn)題，對(duì)產(chǎn)品的具體應(yīng)用造成了不良影響。在對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行加工處理時(shí)，選用的機(jī)械設(shè)備型號(hào)不符合建設(shè)要求，也會(huì)增加質(zhì)量問(wèn)題的發(fā)生概率。此外，使用過(guò)程中設(shè)備會(huì)出現(xiàn)持續(xù)升溫的現(xiàn)象，導(dǎo)致工具出現(xiàn)變形問(wèn)題，甚至?xí)l(fā)產(chǎn)品的變形，導(dǎo)致產(chǎn)品內(nèi)部的縫隙變多，影響零件的應(yīng)用精度。企業(yè)管理生產(chǎn)尚未對(duì)各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的作業(yè)行為進(jìn)行全方位監(jiān)督，一旦出現(xiàn)比較嚴(yán)重的失誤，會(huì)對(duì)生產(chǎn)質(zhì)量和效率造成不良影響[3]。

2 機(jī)械加工工藝對(duì)零件加工精度的影響

當(dāng)前的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境激烈，企業(yè)為滿足產(chǎn)品結(jié)構(gòu)精度的需求，引進(jìn)了先進(jìn)的技術(shù)工藝和機(jī)械設(shè)備，提高了綜合生產(chǎn)水平。為控制產(chǎn)品制作期間的各種誤差，企業(yè)要控制各方面的干擾因素，尤其是設(shè)計(jì)誤差和加工處理誤差。這需要持續(xù)優(yōu)化和完善現(xiàn)有的工藝技術(shù)，進(jìn)一步提高產(chǎn)品的制作水平。設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)，設(shè)計(jì)人員要充分了解產(chǎn)品的特點(diǎn)和需求，綜合產(chǎn)品的尺寸，使圖紙中的數(shù)據(jù)信息更加準(zhǔn)確。在加工生產(chǎn)環(huán)節(jié)，工作人員需要正確考慮各個(gè)環(huán)節(jié)產(chǎn)生的誤差，保證數(shù)據(jù)誤差和加工偏差能夠始終處于標(biāo)準(zhǔn)范圍。通過(guò)提高產(chǎn)品的制作精度，確保產(chǎn)品在使用時(shí)能夠滿足各方面要求[4]。

2.1 受力影響

如圖1 所示，所有生產(chǎn)工藝的實(shí)施，都需要機(jī)械設(shè)備的輔助。機(jī)械設(shè)備與工件接觸的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一定的作用力，導(dǎo)致構(gòu)件出現(xiàn)比較嚴(yán)重的變形問(wèn)題，進(jìn)而引發(fā)產(chǎn)品應(yīng)用精度下降等現(xiàn)象。固定工件時(shí)，如果受到機(jī)械設(shè)備的擠壓，就會(huì)引發(fā)變形問(wèn)題，導(dǎo)致生產(chǎn)的產(chǎn)品不符合精度要求而成為殘次品。機(jī)械設(shè)備在進(jìn)行加工處理時(shí)也會(huì)受到外力作用的影響，雖然影響程度較小，但是如果設(shè)備出現(xiàn)了比較嚴(yán)重的老化問(wèn)題，各個(gè)構(gòu)件的作用力會(huì)突然增大引發(fā)設(shè)備故障，影響產(chǎn)品精度。加工處理時(shí)，需要仔細(xì)檢查所有的機(jī)械設(shè)備，避免外部作用力超出限定標(biāo)準(zhǔn)。監(jiān)督生產(chǎn)時(shí)，需要全面管控各項(xiàng)工藝的應(yīng)用形式，避免在實(shí)施技術(shù)的過(guò)程中出現(xiàn)缺陷問(wèn)題。例如，切削加工時(shí)需要降低殘余應(yīng)力的影響，避免生產(chǎn)誤差不斷增加[5]。

2.2 內(nèi)部影響

在進(jìn)行零件生產(chǎn)時(shí)，加工環(huán)節(jié)的影響主要表現(xiàn)在內(nèi)部環(huán)境方面，且難以徹底消除。生產(chǎn)過(guò)程中，各項(xiàng)工作的開(kāi)展難度較大。目前，內(nèi)部影響因素主要產(chǎn)生于機(jī)械設(shè)備。機(jī)械設(shè)備正常使用的過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)誤差問(wèn)題。即使是對(duì)零件進(jìn)行加工的車床設(shè)備，應(yīng)用時(shí)也存在一定的誤差，會(huì)對(duì)零件的加工水平造成一定的影響。因此，要保證機(jī)械誤差處于標(biāo)準(zhǔn)范圍，才能確保生產(chǎn)的零件的應(yīng)用精度符合市場(chǎng)需求。機(jī)械設(shè)備在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)內(nèi)部零件的老化和磨損問(wèn)題，導(dǎo)致設(shè)備的應(yīng)用誤差不斷增加。工作人員需要定期檢修機(jī)械設(shè)備，對(duì)設(shè)備進(jìn)行針對(duì)性維護(hù)，才能有效控制內(nèi)部誤差，延長(zhǎng)設(shè)備的應(yīng)用壽命。在進(jìn)行產(chǎn)品加工和處理的過(guò)程中，需要在現(xiàn)有工藝流程的基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行全面優(yōu)化，嚴(yán)格按照國(guó)家規(guī)范要求制定相應(yīng)的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，并且按照預(yù)期設(shè)定的程序進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)操作，避免應(yīng)用精度下降[6]。

2.3 熱變影響

在對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行加工和處理時(shí)，零件與設(shè)備之間會(huì)存在速度較高的摩擦情況，導(dǎo)致內(nèi)部生成大量熱量。在溫度持續(xù)變高的情況下，機(jī)械設(shè)備和零件、刀具之間可能出現(xiàn)一定的熱變形現(xiàn)象，導(dǎo)致加工精度不斷降低。實(shí)際上，加工環(huán)節(jié)的熱變形主要存在3 種形式。第一，刀具自身的變形，是指刀具在使用過(guò)程中因?yàn)槌掷m(xù)的摩擦出現(xiàn)溫度上升的情況。當(dāng)?shù)毒叩臒崃砍龀惺芟拗坪螅毒邥?huì)出現(xiàn)軟化和變形問(wèn)題，從而影響零件的生產(chǎn)水平和應(yīng)用精度。第二，工件的應(yīng)變問(wèn)題，與刀具的形變產(chǎn)生原因存在一定的相似之處。刀具與工件出現(xiàn)持續(xù)摩擦的現(xiàn)象是因?yàn)槭軣徇^(guò)多出現(xiàn)變形問(wèn)題，工件會(huì)因?yàn)槭艿酵獠繙囟鹊挠绊懗霈F(xiàn)形狀改變。這種現(xiàn)象的發(fā)生不僅會(huì)降低零件的自身精度，還會(huì)對(duì)生產(chǎn)質(zhì)量產(chǎn)生不良影響，導(dǎo)致工件出現(xiàn)嚴(yán)重的斷裂問(wèn)題。第三，變形問(wèn)題產(chǎn)生于機(jī)械設(shè)備。這種現(xiàn)象并非是因?yàn)槟Σ廉a(chǎn)生的負(fù)面效應(yīng)，而是因?yàn)闄C(jī)械設(shè)備一直處于高負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，使得內(nèi)部構(gòu)件熱量不斷提升且熱量處于持續(xù)發(fā)散狀態(tài)，對(duì)設(shè)備內(nèi)部連接與組合的區(qū)域產(chǎn)生了熱變形作用，導(dǎo)致加工精度出現(xiàn)比較嚴(yán)重的誤差[7]。

3 機(jī)械加工工藝及加工精度的改進(jìn)措施

3.1 做好設(shè)備的日常檢修和保養(yǎng)

要選擇合適規(guī)格和型號(hào)的機(jī)械設(shè)備類型，全方位檢驗(yàn)設(shè)備的運(yùn)用質(zhì)量和性能，保證設(shè)備在使用時(shí)能夠滿足各方面的要求。檢驗(yàn)設(shè)備時(shí)，要保證設(shè)備的應(yīng)用精度能夠符合生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。企業(yè)需要制定針對(duì)性的檢測(cè)與保養(yǎng)制度，定期巡查設(shè)備的應(yīng)用情況。一旦發(fā)現(xiàn)設(shè)備出現(xiàn)老化或者故障問(wèn)題，要對(duì)其進(jìn)行全面維修。如果問(wèn)題比較嚴(yán)重，需要更換設(shè)備。在制定保養(yǎng)制度時(shí)，可以根據(jù)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、使用頻率以及故障問(wèn)題的發(fā)生率，科學(xué)設(shè)計(jì)維修和養(yǎng)護(hù)期限，定期檢測(cè)所有零件，確保設(shè)備能夠始終保持高效運(yùn)行，滿足零件的加工要求[8]。

3.2 優(yōu)化生產(chǎn)流程

優(yōu)化生產(chǎn)流程時(shí)，要保證所有的操作行為標(biāo)準(zhǔn)化，降低生產(chǎn)環(huán)節(jié)的誤差影響。選擇物料時(shí)，要保證物料的型號(hào)符合操作要求，根據(jù)制作需求科學(xué)設(shè)計(jì)各項(xiàng)參數(shù)，在保證生產(chǎn)質(zhì)量的基礎(chǔ)上，盡可能控制成本，并制定針對(duì)性的風(fēng)險(xiǎn)防控機(jī)制，降低各項(xiàng)誤差的影響。企業(yè)需要從綜合層面制定科學(xué)合理的生產(chǎn)流程，從各個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)質(zhì)量和安全性問(wèn)題進(jìn)行預(yù)防。例如，在審核設(shè)計(jì)圖紙時(shí)，各部門的技術(shù)人員都要參與審核工作，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理設(shè)計(jì)圖紙存在的問(wèn)題。在進(jìn)行機(jī)械設(shè)備操作時(shí)，要制定相應(yīng)的使用規(guī)范，保證操作人員熟練掌握設(shè)備的使用方法，避免在使用過(guò)程中出現(xiàn)損壞設(shè)備的情況。實(shí)際生產(chǎn)中如果發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在誤差，可以計(jì)算誤差量，并且提取相關(guān)的參數(shù)數(shù)據(jù)，通過(guò)誤差補(bǔ)償?shù)姆绞絻?yōu)化現(xiàn)有的加工工藝，以滿足精度的生產(chǎn)要求[9]。

3.3 加強(qiáng)生產(chǎn)溫度的控制

生產(chǎn)產(chǎn)品時(shí)，熱變形問(wèn)題的發(fā)生概率較大，且各項(xiàng)工具的使用都會(huì)受到溫度的影響。工作人員在進(jìn)行精度控制的過(guò)程中，需要充分考慮溫度變化情況，通過(guò)有效調(diào)節(jié)溫度，避免引發(fā)超出標(biāo)準(zhǔn)的誤差問(wèn)題。一般情況下，刀具和工件出現(xiàn)變形問(wèn)題的概率較高，且這兩種問(wèn)題存在于表面。工作人員可以通過(guò)觀察形變情況進(jìn)行科學(xué)判斷，也可以通過(guò)人工降溫的方式對(duì)其進(jìn)行有效處理，如通過(guò)冷水沖刷。但是，如果機(jī)械設(shè)備內(nèi)部的運(yùn)行溫度升高引發(fā)了變形問(wèn)題，往往無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)。這是因?yàn)樵O(shè)備內(nèi)部存在比較嚴(yán)重的摩擦，或者設(shè)備處于超負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)且運(yùn)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng)引發(fā)的。此時(shí)，工作人員需要在設(shè)備內(nèi)部添加潤(rùn)滑劑，并且嚴(yán)格控制設(shè)備的使用時(shí)長(zhǎng)和運(yùn)行負(fù)荷。設(shè)備在工作一段時(shí)間后，需要對(duì)其進(jìn)行停機(jī)處理，確保設(shè)備得到充足的休息[10]。

3.4 降低外力的影響

控制生產(chǎn)精度時(shí)，要想降低外部影響，要有效控制加工環(huán)節(jié)的摩擦力、擠壓力等。工作人員要全面檢查設(shè)備，檢查其是否存在支撐水平下降和水平參數(shù)不穩(wěn)定等問(wèn)題，同時(shí)需要檢測(cè)工件與固定位置的緊固程度。在生產(chǎn)環(huán)節(jié)，工作人員需要制定相關(guān)措施，降低摩擦力對(duì)精度的影響。例如，可以通過(guò)打磨設(shè)備的工作區(qū)域，對(duì)工具進(jìn)行光滑處理，規(guī)避缺陷問(wèn)題的發(fā)生[11]。

3.5 實(shí)現(xiàn)精確定位

針對(duì)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的幾何精度誤差問(wèn)題，企業(yè)需要制定科學(xué)合理的使用規(guī)范，保證夾具等工具在使用過(guò)程中能夠?qū)崿F(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，以提高加工系統(tǒng)的誤差控制水平。針對(duì)磨損、內(nèi)部應(yīng)力作用以及熱變形等影響因素，要實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的控制效果。工作人員為了管控誤差，要引進(jìn)先進(jìn)的控制工藝，對(duì)其進(jìn)行持續(xù)更新和升級(jí)。例如：可以建立信息分析機(jī)制，全面提取和統(tǒng)計(jì)生產(chǎn)環(huán)節(jié)產(chǎn)生的所有參數(shù)數(shù)據(jù)，對(duì)不同干擾因素產(chǎn)生的影響進(jìn)行深入研究；可以根據(jù)實(shí)際誤差情況，對(duì)主要影響因素和次要影響因素進(jìn)行科學(xué)分類。在對(duì)各項(xiàng)因素進(jìn)行防控時(shí)，可以根據(jù)現(xiàn)有的生產(chǎn)流程，有針對(duì)性地控制影響因素。

3.6 構(gòu)建補(bǔ)償機(jī)制

生產(chǎn)期間，要保證誤差數(shù)據(jù)能夠滿足零件運(yùn)行要求。對(duì)于原始誤差，可以通過(guò)調(diào)整和優(yōu)化生產(chǎn)工藝實(shí)現(xiàn)誤差的補(bǔ)償或者偏移，提高產(chǎn)品的應(yīng)用精確性。工作人員需要選擇正確的補(bǔ)償方式，通過(guò)制造相對(duì)誤差有效調(diào)節(jié)誤差。通過(guò)調(diào)查和分析現(xiàn)有的誤差狀態(tài)，制定針對(duì)性的投資方案，用相應(yīng)的誤差數(shù)量彌補(bǔ)原始的誤差數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)目標(biāo)。

4 結(jié)語(yǔ)

機(jī)械加工工藝的應(yīng)用水平，對(duì)零件加工精度影響較大。企業(yè)需要加大資金投入力度，通過(guò)研發(fā)新型技術(shù)，為高效加工零件提供有效支持。例如，可以通過(guò)超精度研磨技術(shù)和切削技術(shù)的應(yīng)用，從本質(zhì)上全面防控加工精度的干擾。應(yīng)用這些技術(shù)可以增加與零件的加工接觸面積，降低加工缺陷問(wèn)題的發(fā)生概率。企業(yè)在管控加工環(huán)節(jié)時(shí)，需要根據(jù)不同環(huán)節(jié)的作業(yè)特點(diǎn)，制定針對(duì)性的控制措施，以促進(jìn)加工生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展。