機(jī)械加工工藝對零件加工精度的影響及控制的思考

楊興強(qiáng)

【摘要】在機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展下，機(jī)械加工工藝日益成熟，同時應(yīng)用領(lǐng)域?qū)α慵庸べ|(zhì)量也提出了更高要求。本文首先對機(jī)械加工工藝流程進(jìn)行分析，探討機(jī)械加工工藝對零件加工精度的影響作用，并針對其影響機(jī)制，提出幾點有效的零件加工精度控制方法，包括流程控制方法、溫度影響控制方法、機(jī)床設(shè)備改良方法和操作技術(shù)控制方法等。

【關(guān)鍵詞】機(jī)械加工工藝 零件加工精度 影響因素 控制方法

在零件技加工制造過程中，機(jī)械加工工藝對零件精度有直接影響，進(jìn)而會影響最終的產(chǎn)品質(zhì)量。在機(jī)械制造業(yè)發(fā)展過程中，機(jī)械加工工藝的每一次進(jìn)步和優(yōu)化，都使零件加工精度得到有效提升，關(guān)于機(jī)械加工工藝對零件加工精度影響的研究也受到了行業(yè)內(nèi)外的廣泛重視。從目前機(jī)械加工工藝水平來看，仍有較大的提升空間。應(yīng)積極分析零件加工精度的影響因素，并對機(jī)械加工工藝進(jìn)行優(yōu)化，從而滿足市場對零件加工精度的實際需求。

一、機(jī)械加工工藝流程分析

機(jī)械加工工藝流程可分為前期生產(chǎn)和后期加工兩大部分，在兩個階段的加工剛生產(chǎn)過程中，對機(jī)械加工工藝都有較高要求，需要實現(xiàn)從原材料到半成品、從半成品到成品生產(chǎn)過程的有效控制。此外，還要做好原材料運(yùn)輸和存放管理工作，避免對加工工藝過程產(chǎn)生影響。在此基礎(chǔ)上，通過做好工藝流程控制，使加工零件質(zhì)量達(dá)到生產(chǎn)要求。因此，機(jī)械加工工藝流程較為復(fù)雜，涉及的影響因素眾多，需要在充分了解各方面因素的基礎(chǔ)上，通過采取有效的技術(shù)措施，提高零件加工精度。比如對每一道工序的加工尺寸、工藝設(shè)備、溫度工藝條件進(jìn)行控制等。為滿足實際生產(chǎn)需求，數(shù)控編程技術(shù)等在機(jī)械加工過程中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，與其他工藝技術(shù)一同成為機(jī)械零件加工精度的主要影響因素。應(yīng)基于機(jī)械加工工藝流程，對每個環(huán)節(jié)和影響因素進(jìn)行有效控制，從而確保零件加工精度符合要求。

二、機(jī)械加工工藝對零件加工精度的主要影響

（一）幾何參數(shù)影響因素

幾何參數(shù)影響主要是機(jī)械加工工藝過程中應(yīng)各方面因素引起的幾何精度誤差。比如加工機(jī)床的自身誤差、機(jī)床刀具經(jīng)過長期使用后出現(xiàn)磨損等。這些問題的存在都會對零件加工精度產(chǎn)生直接影響。其中，機(jī)床自身誤差主要是由于機(jī)床在設(shè)計和制造過程中不滿足機(jī)械加工工藝要求導(dǎo)致的，對零件加工精度的影響作用十分顯著，會導(dǎo)致零件加工精度與生產(chǎn)要求出現(xiàn)較大偏差。比如在切削加工工藝中，機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)誤差會導(dǎo)致零件尺寸出現(xiàn)較大偏差，甚至導(dǎo)致零件形狀不符合要求。機(jī)床導(dǎo)軌精度如果不符合要求，在控制機(jī)件移動的過程中，就會出現(xiàn)相對位置偏差，改變刀具移動位置，進(jìn)而導(dǎo)致零件受損或加工精度下降。此外，用來固定零件的夾具也容易存在制造誤差、定位誤差和磨損誤差等，影響零件加工精度。

（二）熱變形影響因素

熱變因素是影響零件加工精度的主要因素之一，在機(jī)械加工工藝中，熱變因素主要是指機(jī)床熱變、刀具熱變和工件熱變等問題。比如工件出現(xiàn)熱變形問題，會對加工零件產(chǎn)生直接影響，對長度較長零件的影響尤為顯著。比如長度為2m的磨削絲杠，在每次磨削過程中，溫度會提升3攝氏度左右，進(jìn)而導(dǎo)致絲杠長度伸長0.07mm左右。而根據(jù)相關(guān)機(jī)械加工工藝要求，6級絲杠的長度誤差要求控制在0.02mm以內(nèi)，而工件熱變因素會直接導(dǎo)致零件加工精度不符合要求。因此，在機(jī)械加工工藝控制過程中，必須提高對熱變因素的關(guān)注。再比如，刀具如果出現(xiàn)熱變形，也會影響零件加工精度，或?qū)е铝慵軗p。其熱變形現(xiàn)象是由切削熱導(dǎo)致的。在機(jī)床加工生產(chǎn)過程中，容易受到內(nèi)外熱源影響，導(dǎo)致部分溫度快速升高。由于不同機(jī)床的人員分布不同，所以局部溫度升高現(xiàn)象也不均勻，對其進(jìn)行控制需要從機(jī)床結(jié)構(gòu)出發(fā)。

（三）數(shù)控技術(shù)影響因素

數(shù)控機(jī)床己經(jīng)在機(jī)械加工工藝中得到廣泛應(yīng)用，而且數(shù)控技術(shù)發(fā)展迅速，一直以提高零件加工精度作為技術(shù)發(fā)展目標(biāo)。與普通機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床在零件加工精度控制方面更有優(yōu)勢，但也需要注意數(shù)控機(jī)床可能帶來的加工精度影響。比如在數(shù)控編程過程中，需要合理確定編程原點。如果編程原點選擇不當(dāng)，會對零件加工精度產(chǎn)生較大影響。在數(shù)控編程過程中，數(shù)據(jù)處理會對零件輪廓軌跡等產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響零件的加工精度。在加工路線設(shè)計方面，如果設(shè)計不合理，不僅會影響零件技工精度，還會影響加工效率。此外，插補(bǔ)運(yùn)算也會對加工精度產(chǎn)生影響，當(dāng)系統(tǒng)累積誤差達(dá)到一定程度，就會導(dǎo)致機(jī)床發(fā)生位移或定位誤差。

三、零件加工精度的控制方法

（一）流程控制方法

在機(jī)械零件加工過程中，主要包含熱處理、車削、滾齒和清潔、防銹等工序。比如在起重機(jī)回轉(zhuǎn)零件的加工過程中，為滿足內(nèi)花鍵、外圓齒輪和兩軸承的加工精度要求，需要對各個工藝環(huán)節(jié)進(jìn)行控制和優(yōu)化。首先應(yīng)通過熱處理提高材質(zhì)穩(wěn)定性，減少工件變形問題。在車削過程中，應(yīng)校正夾緊左端，光平右端面，控制好鉆孔孔徑和深度。車內(nèi)槽和車花鍵孔等都要滿足圖紙要求，校正外圓與端面的跳動誤差，將其控制在0.02mm以內(nèi)，然后夾緊固定。在插內(nèi)花鍵時，應(yīng)夾緊左端，校正右端面與端面跳動誤差，將其控制在0.02mm以內(nèi)。確保高點位置和標(biāo)記方向一致，并將其夾緊固定，確保插內(nèi)花鍵滿足圖紙要求。在滾齒過程中，同樣需要校正裝夾，然后去除毛刺。經(jīng)過熱處理后，對內(nèi)花鍵、齒輪和兩軸承面的相互位置精度進(jìn)行控制。為確保零件加工進(jìn)入，還要對齒輪位置進(jìn)行校正，確保其符合圖紙要求。完成加工后，及時對零件進(jìn)行清潔和防銹處理，然后入庫存放。

（二）溫度影響控制方法

機(jī)械加工工藝的溫度因素對零件加工精度由較大影響，基于上述影響作用分析，應(yīng)從機(jī)床熱變、刀具熱變和工件熱變等方面著手，采取有效的溫度影響控制措施，提高零件加工精度。針對機(jī)床熱變問題，操作人員和技術(shù)人員可以通過對機(jī)床人員進(jìn)行分析，確定機(jī)床可能出現(xiàn)溫度升高的部位，并合理選擇散熱技術(shù)，對機(jī)械加工工藝流程進(jìn)行優(yōu)化，避免因局部過熱導(dǎo)致零件加工工藝受到影響。具體可以采用熱源隔離、機(jī)械構(gòu)件潤滑的措施，降低熱源對機(jī)床的干擾，消除因磨削、切削等內(nèi)部熱源引起的熱變形問題。此外，現(xiàn)場操作人員還可以采取強(qiáng)制冷卻方法，降低機(jī)床整體熱量。針對其部分升溫不均勻問題，可在適當(dāng)位置設(shè)置熱源，起到促使機(jī)床熱變穩(wěn)定的作用。針對刀具熱變形問題，應(yīng)通過合理選擇刀具材質(zhì)、型號，控制好刀具幾何參數(shù)，并做好刀具潤滑和冷卻工作，避免刀具出現(xiàn)熱變形。此外，還可以利用切削液或誤差補(bǔ)償方法，降低熱變形對零件加工剛產(chǎn)生的影響。

（三）機(jī)床設(shè)備改良方法

為降低機(jī)械加工工藝對零件加工精度產(chǎn)生的負(fù)面影響，需要對機(jī)械加工工藝的內(nèi)部因素進(jìn)行有效控制，合理設(shè)計零件加工過程，從零件結(jié)構(gòu)和加工精度要求出發(fā)，對機(jī)械加工工藝進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。首先應(yīng)加強(qiáng)對機(jī)械加工工藝內(nèi)部因素中各種設(shè)備問題的關(guān)注，根據(jù)零件加工要求進(jìn)行設(shè)備選型。并在加工前對設(shè)備進(jìn)行檢查，了解設(shè)備存在的自身誤差，在平時做好檢修和保養(yǎng)工作，避免因設(shè)備問題影響零件加工精度。此外還要關(guān)注于機(jī)械組合因素，加強(qiáng)對機(jī)械安裝施工質(zhì)量的控制，嚴(yán)格按照設(shè)計要求和工藝流程進(jìn)行機(jī)械安裝，確保各部分的組合良好。對于容易發(fā)生磨損的部分，應(yīng)定期進(jìn)行檢查，更換受損部件，從源頭上消滅零件精度的影響因素。一套良好的加工系統(tǒng)設(shè)備對產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量有重要影響。針對部分機(jī)械加工企業(yè)設(shè)備較為落后的情況，應(yīng)提高設(shè)備改良方面的投入，盡快更新機(jī)械加工技術(shù)設(shè)備。并增加設(shè)備研發(fā)投資，利用具有自主知識產(chǎn)權(quán)的設(shè)備和工藝提高企業(yè)競爭力，依靠零件加工精度獲得市場競爭優(yōu)勢。

（四）操作技術(shù)控制方法

在完善機(jī)械加工工藝系統(tǒng)和機(jī)床設(shè)備的基礎(chǔ)上，對機(jī)械加工操作技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化也是提高零件加工精度的主要途徑。針對目前使用廣泛的數(shù)控機(jī)床，在數(shù)控編程過程中，應(yīng)嚴(yán)格按照工藝流程圖和相關(guān)設(shè)計規(guī)范要求，結(jié)合零件加工生產(chǎn)的工藝條件，合理設(shè)計控制參數(shù)。在數(shù)控機(jī)床加工生產(chǎn)工程中，時刻關(guān)注于系統(tǒng)的警示信息，及時排除設(shè)備故障問題，為避免因人為設(shè)置和人工操作引起機(jī)械故障問題，在現(xiàn)場進(jìn)行操作的人員必須充分熟悉機(jī)械加工工藝流程，掌握操作流程圖，具備識別工藝問題的能力。為提高機(jī)械加工操作水平，加工企業(yè)必須重視操作人員的專業(yè)素質(zhì)培訓(xùn)工作。特別是在工藝流程優(yōu)化和設(shè)備更新時，應(yīng)盡快讓操作人員掌握先進(jìn)的加工剛生產(chǎn)技術(shù)，為零件加工生產(chǎn)質(zhì)量提供保障。通過科學(xué)的系統(tǒng)操作，降低外力因素干擾，根據(jù)系統(tǒng)實際運(yùn)行情況，及時加強(qiáng)系統(tǒng)剛度?；蛲ㄟ^降低負(fù)荷等方式，減少工件間的擠壓力和摩擦力，避免零件受到損傷。通過對系統(tǒng)運(yùn)行過程進(jìn)行及時調(diào)控，保證零件加工質(zhì)量。

四、結(jié)束語

綜上所述，機(jī)械加工工藝對零件加工精度有多方面影響，通過對機(jī)械加工工藝流程和具體影響因素進(jìn)行分析，可以為工藝流程優(yōu)化及加工精度控制提供依據(jù)。在此基礎(chǔ)上，從工藝流程優(yōu)化、設(shè)備升級、主要影響因素控制和操作技術(shù)優(yōu)化等方面著手，可以全面降低零件加工精度的負(fù)面影響，提高零件加工精度。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄭曉龍.機(jī)械加工工藝對零件加工精度的影響分析[J].南方農(nóng)機(jī)，2018.

[2]李崗.機(jī)械零件加工精度的影響因素及對策研究[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2018.

[3]周鑫.機(jī)械加工工藝對零件加工精度的影響及控制的探討[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2018，（02）.