機械加工工藝對零部件加工精度的影響研究

王東升，金衛(wèi)紅，佟圣旺

（中國石油集團渤海石油裝備制造有限公司遼河熱采機械制造分公司，遼寧 盤錦 124209）

所謂的機械加工工藝，實際上就是依靠機械加工方法更改毛坯，在不斷的打磨中，毛坯漸漸和零部件的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)變得匹配。機械加工手段對于毛坯的更改包括毛坯尺寸更改、毛坯形狀更改。機械加工在零部件加工中是最基礎(chǔ)的工藝技術(shù)，直接影響著最后的加工精度。越到位的機械加工工藝，越能保障零部件加工的精度和質(zhì)量。機械加工中，受限于多種因素限制，很多條件都會影響到零部件加工水平，成為機械加工重大損失。所以機械加工生產(chǎn)零部件的時候，一定要清醒的了解各種因素，完善加工工藝，保障加工準(zhǔn)確度和精度。

1 機械加工概念

在機械加工中，需要考慮的有加工工藝規(guī)程、加工工藝和流程。加工工藝流程就是加工零部件的步驟與環(huán)節(jié)，使用機械加工的方法更改毛坯，讓毛坯的各種屬性達到生產(chǎn)規(guī)定。一般就是更改毛坯的尺寸和毛坯的形狀。機械加工往往是從粗加工開始，隨后是精加工，最后是裝配和檢驗。在質(zhì)量達標(biāo)后開始包裝。加工工藝能夠讓毛坯成為所需要的產(chǎn)品，其需要很多的步驟。并且需要考慮的因素有很多，比如毛坯的加工工藝、數(shù)據(jù)規(guī)范、加工工序、粗糙度。加工工藝就是加工企業(yè)根據(jù)生產(chǎn)需要選擇的工藝文件。在加工生產(chǎn)的時候，加工企業(yè)并不是盲目選擇工藝的，而是要結(jié)合實際生產(chǎn)條件確定。該過程要根據(jù)實際操作方法和情況選擇工藝規(guī)程，并記錄好流程，制作工藝文件。文件要層層審批，以便為后續(xù)的加工提供指導(dǎo)。一般加工工藝就是加工工序內(nèi)容、加工工藝路線和加工設(shè)備情況。零部件加工流程可以為后續(xù)的生產(chǎn)提供很大幫助，關(guān)系到最后的加工準(zhǔn)確度和效果。

2 影響機械加工零部件加工精度的要素

對于機械行業(yè)來說，產(chǎn)品精度關(guān)系到企業(yè)的發(fā)展穩(wěn)定性。從條件契機的因素出發(fā)，可以看到，影響加工準(zhǔn)確度的條件包括外在條件和內(nèi)在條件。機械加工系統(tǒng)自身的幾何精度就是內(nèi)在因素，會對零部件加工造成十分直接的影響。

2.1 影響加工精度的內(nèi)在因素成因

在機械加工中，設(shè)備和系統(tǒng)本身的精度水平直接影響著最后的加工精度和加工效果。影響來自于3 個方面。第一個方面，因為一些機械加工系統(tǒng)出廠時候，生產(chǎn)過程精度問題遭到了忽視，所以機械加工系統(tǒng)本身自帶的問題影響到了最后的加工精度和效果。第二個方面機械加工系統(tǒng)安裝使用的時候，由于和機械系統(tǒng)安裝存在明顯差距，不夠精細的操作以及不夠準(zhǔn)確的定位都會導(dǎo)致零部件加工精度受到嚴(yán)重影響，比如夾具、刀具、機床出廠的時候，構(gòu)件誤差或是安裝使用時候出現(xiàn)問題，比如安裝不到位，沒有準(zhǔn)確定位、畸形化操作，甚至還有一些是因為夾具、刀具、機床使用過程中，出現(xiàn)問題，導(dǎo)致設(shè)備部位嚴(yán)重磨損，都會影響到最后的零部件加工效果。

2.2 機械加工系統(tǒng)幾何精度問題

受限于機械加工系統(tǒng)的自身工藝精度限制，比如有些機械設(shè)備在出廠的時候就已經(jīng)有誤差了，甚至在使用的時候，機械設(shè)備的操作不合理、安裝不到位，長時間使用也會影響到零部件加工質(zhì)量。誤差控制往往需要用到補償技術(shù)。比如智能化、自動化數(shù)控機床中都會配備用于校正的軟件。假設(shè)有機床誤差，只需要在軟件中將補償數(shù)據(jù)輸入其中就可以，也就是刀補，控制機床誤差，隨后就可以自動化運行數(shù)控機床。一般機床如果有磨損問題，就要用到校正數(shù)據(jù)搭配手動操作控制達成誤差補償要求。

3 影響零部件加工精度的外在條件

3.1 系統(tǒng)受力變形

機械加工系統(tǒng)運行的時候，受力變形是很常見的情況，其會導(dǎo)致形狀和位置發(fā)生比較大的變化話，影響到系統(tǒng)運行，甚至?xí)屜到y(tǒng)壽命所見。究其原因主要是這兩個因素導(dǎo)致的。第一個原因系統(tǒng)運行強度過大，系統(tǒng)運行的時候，系統(tǒng)的夾具、刀具一類小構(gòu)件往往要承擔(dān)高強度工作。雖然如今很多刀具的質(zhì)量已經(jīng)不錯，并且毛坯也大多選擇的是合金，操作中對刀具影響也比較小。但是高壓下，必然會導(dǎo)致刀具變形[3]。系統(tǒng)長時間運作，刀具就會位移以及形變。第二個原因，系統(tǒng)承受著過大的工作力度和加工零件相對力度，當(dāng)然部件和部件的摩擦也會影響到生產(chǎn)精度。

3.2 受力變形解決辦法

通過對系統(tǒng)運行中出現(xiàn)的受力變形特征進行分析，可以得到這樣幾種解決辦法：首先要做好薄弱部位和構(gòu)建的改進工作，提升系統(tǒng)剛度，保障系統(tǒng)擁有足夠的外受力抵御能力。這是減少受力變形最直接的辦法，能夠很好的控制變形問題。直白的說就是控制系統(tǒng)運行荷載量，減少系統(tǒng)外力。其次因為系統(tǒng)運行會產(chǎn)生切削應(yīng)力以及熱應(yīng)力等殘余應(yīng)力，這些應(yīng)力會讓系統(tǒng)發(fā)生形變。因此有必要退火處理熱處理零件，控制熱應(yīng)力，用這種方法增強工件剛度，保障其具備足夠的抗應(yīng)力能力。

3.3 機械加工系統(tǒng)運行熱變形

機械加工工藝運行的時候會受到很多力影響，外界的各種因素帶來的影響十分突出，簡單的說就是熱變形。這里主要就是機床構(gòu)件、機床本身、被加工零部件和刀具的熱變形。熱變形就是系統(tǒng)因為過熱出現(xiàn)的形變問題，和被加工零部件以及刀具被破壞存在運動關(guān)系、幾何關(guān)系，會直接影響到加工零部件精度。通常來說，因熱變形帶來的零部件加工誤差甚至能夠達到70%，是一個非?？植赖臄?shù)字。假設(shè)加工有著很高的精度要求，那么這個誤差顯然是無法保障生產(chǎn)的。機械生產(chǎn)的時候，熱變形問題成為了著重需要考慮的話題。一般會選擇使用潤滑油控制機床零部件摩擦的辦法，這種方式可以控制摩擦熱量。此外數(shù)控機床要及時更換切削液，選擇性能好的切削液及時帶走加工中出現(xiàn)的廢渣，也是控制加工熱量的一種做法。生產(chǎn)中搭配冷卻水控制溫度，吸收生產(chǎn)加工時候產(chǎn)生的熱量。

4 提高機械加工水平的建議

4.1 完善機械加工系統(tǒng)設(shè)備

如果生產(chǎn)企業(yè)能夠擁有一套高規(guī)格、高質(zhì)量機械加工工藝、加工系統(tǒng)，那么生產(chǎn)將會變得非常順利。近些年國內(nèi)并沒有投入非常多的資源用于開發(fā)各種現(xiàn)代化的生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)技術(shù)，其結(jié)果就是技術(shù)跟不上，加工系統(tǒng)達不到理想生產(chǎn)狀態(tài)和要求。對此有必要投入更多資金，企業(yè)應(yīng)做好對各種先進生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)設(shè)備的引入，提高加工水平。此外企業(yè)還要提高研發(fā)力度，做好人才培養(yǎng)工作，養(yǎng)成自主開發(fā)、自主研發(fā)人才。用科技創(chuàng)新技術(shù)，提高我國機械加工水平和能力。

4.2 制定合理、嚴(yán)謹(jǐn)加工流程

加工過程對于加工精度影響是非常顯著的，為了保障加工效果與加工質(zhì)量就需要結(jié)合實際，組織所有的維護人員、操作人員和技術(shù)人員一同協(xié)商和討論，選擇最合理、最科學(xué)的加工思路。產(chǎn)品設(shè)計工作人員應(yīng)當(dāng)從實際出發(fā)，根據(jù)實際加工條件、加工水平設(shè)計與自身企業(yè)相匹配的加工辦法。這樣才能夠減少加工工期，保障加工效益，讓企業(yè)生產(chǎn)出質(zhì)量和精度足夠穩(wěn)定的產(chǎn)品。

4.3 重視技術(shù)培訓(xùn)提升從業(yè)者素質(zhì)

不論是什么工作，人都是最核心的。當(dāng)前不少企業(yè)只考慮技術(shù)，忽視了設(shè)備與人的培養(yǎng)。而這其實才是影響生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效益最關(guān)鍵的因素。企業(yè)有必要予以生產(chǎn)人員、工作人員技能、專業(yè)性培養(yǎng)足夠關(guān)注度，打造一支素質(zhì)高、專業(yè)水平好的生產(chǎn)隊伍。只有在生產(chǎn)隊伍能力得到全面提升以后，我國機械加工產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)效率、生產(chǎn)水平才能夠提高，切實保障生產(chǎn)質(zhì)量、生產(chǎn)效益。

4.4 加強設(shè)備管理和養(yǎng)護

現(xiàn)如今很多生產(chǎn)線的生產(chǎn)內(nèi)容都是比較多元的，在加工過程變化的同時，形變種類也是有所不同的。導(dǎo)致加工出現(xiàn)精度問題的因素有非常多。但是不論是哪種問題，其實都可以用加強設(shè)備、系統(tǒng)管理和養(yǎng)護的做法進行處理。比如機床變形是因為機床長期運轉(zhuǎn)缺少養(yǎng)護所導(dǎo)致的。如果加工中機床運轉(zhuǎn)時間過長，使用頻率過高，那么機床就會出現(xiàn)熱變形。對此生產(chǎn)的時候，機床和刀具不僅要遠離熱源，同時也要做好隔熱保護。要根據(jù)生產(chǎn)的實際情況，比如多少分鐘過熱，制定生產(chǎn)思路，減少過熱帶來的影響。此外平時一定要多養(yǎng)護設(shè)備，定期檢查設(shè)備的生產(chǎn)問題。如有噪音或是生產(chǎn)的時候發(fā)現(xiàn)有毛坯件缺料、缺角就很有可能是因為出現(xiàn)了刀具偏移問題。此時停機處理，安排專業(yè)人士檢查設(shè)備，包括刀盤、刀具情況。一般來說還可以觀察切削液和潤滑液，如果切削液變色或異常味道應(yīng)及時更換。另外當(dāng)前很多數(shù)控機床都是自動化生產(chǎn)，但是不少企業(yè)為了控制質(zhì)量都會選擇半自動化，也就是人工按啟動按鈕，一般為幾十道或是幾道程序為一個間隔，工人按開始按鈕。每一個小環(huán)節(jié)都需要觀察生產(chǎn)問題，如有噪音必須及時停機檢修，這樣才能夠保住設(shè)備壽命，減少生產(chǎn)誤差。

5 結(jié)語

在機械加工工藝水平越發(fā)完善的今天，國內(nèi)加工技術(shù)、加工領(lǐng)域獲得了快速發(fā)展。為了全面提升我國零部件加工企業(yè)的生產(chǎn)能力、生產(chǎn)精度，減少不合格生產(chǎn)問題，保障企業(yè)取得足夠生產(chǎn)效益，提高生產(chǎn)加工企業(yè)社會市場競爭力，就需要投入更多資源用于研發(fā)和研究加工工藝，要控制好加工精度，減少零部件加工誤差帶來的負面影響。從內(nèi)在因素和外在因素兩個角度切入，準(zhǔn)確把握問題，消除安全隱患，提高生產(chǎn)效益。