機械零件加工精度的影響因素及改善措施探討

郭寶新 劉楊

摘要：機械零件加工過程中的加工工藝、加工誤差、內(nèi)應力等因素在一定程度上影響機械零件的整體加工精度，最終影響機械設(shè)備的加工精度、使用壽命和服務質(zhì)量。這就需要認真分析影響因素，并有針對性地找出相應的解決方案，以提高機械零件的加工精度。從加工過程系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)出發(fā)，分析了加工過程中可能影響零件加工精度的因素，提出了改進策略，供同行參考。

關(guān)鍵詞：機械加工;加工精度;影響因素;策略

0引言

在機械零件加工制造中，分析了影響機械零件加工精度的因素，在此基礎(chǔ)上，采取合理措施影響機械零件加工精度控制的因素，以提高機械零件的加工精度，保證機械設(shè)備的制造質(zhì)量和使用壽命。

1.??? 影響零件加工精度的內(nèi)在因素

影響零件加工精度的內(nèi)在因素主要為：機械加工藝系統(tǒng)本身的幾何精度。

1.1? 內(nèi)在因素產(chǎn)生的原因

由于加工部件是在機床的控制下對零件進行加工的，所以工藝系統(tǒng)的整體幾何精度與機床精度密切相關(guān)。如果機床本身的構(gòu)件存在精度問題，那么被加工零件的大小、形狀、比例等，都會可能出現(xiàn)偏差。如機床主軸，一旦其軸向或者徑向擺動出現(xiàn)問題，就有可能造成回轉(zhuǎn)誤差，進而導致被加工零件不符合相關(guān)精度標準;另外，如果機床在安裝時就出現(xiàn)了誤差，也會直接造成被加工零件精度不足。

機床在長期的運行使用后，一般都會出現(xiàn)一定程度的磨損，尤其是某些刀具在不斷的使用中，會出現(xiàn)嚴重不均衡的磨損現(xiàn)象，進而在切割加工時，零件精度偏差就不可避免的出現(xiàn)了。對于刀具來說，如果在制成出廠的時侯，就已經(jīng)存在有一定的誤差，其在實際使用過程中，通過對機床進行調(diào)整，就可以將這種誤差基本消除，對零件精度的威脅可以提前避免;但是，如果其在使用過程中出現(xiàn)磨損，那么刀具在機床上的相對位置就會出現(xiàn)變化，進而造成被加工零件的形狀、尺寸精度的下降。在整個加工工藝系統(tǒng)中，夾具是用來保持零件與刀具兩者的間距，實現(xiàn)刀具準確固定的構(gòu)件，它的誤差有兩個方面：即構(gòu)件出廠時夾具產(chǎn)品本身精度不夠、存在誤差;投入使用時，因操作不精細而出現(xiàn)的定位、安裝偏差，或者構(gòu)件在長期使用后，出現(xiàn)的構(gòu)件外表嚴重磨損，導致被加工零件出現(xiàn)精度不準現(xiàn)象。

1.2? 產(chǎn)生內(nèi)在因素的解決方案

對于上述機械設(shè)備在出廠時本身所存在的問題，以及在使用中因磨損而導致的誤差，在實際加工使用過程中，可采取一定的補償技術(shù)控制誤差，以保證構(gòu)件誤差在實踐中，能達到接受的范圍之內(nèi)。正常來看，在高精度的機床設(shè)備系統(tǒng)中，其會配置有相應的誤差補償控制構(gòu)件，使用單位以及工作人員能夠根據(jù)加工需求對其做一定的矯正。在某些自動化、智能化水平較高的數(shù)控加工機床中，配有專業(yè)的校正軟件，用以做機床各構(gòu)件磨損的技術(shù)校正，在實際生產(chǎn)實踐中，只需輸入相應補償數(shù)據(jù)，然后由軟件自運運行，即可實現(xiàn)參數(shù)修定。而對于一般的普通機床而言，其磨損校正只有通過參考校正尺數(shù)據(jù)、手動操作設(shè)置補償螺母來實現(xiàn)系統(tǒng)及構(gòu)件的誤差補償。

2.??? 影響零件加工精度的外在因素

2.1? 機械加工工藝系統(tǒng)運行過程中的受力變形

（1）系統(tǒng)運行中產(chǎn)生受力變形的原因

機械加工工藝系統(tǒng)的實際運行強度相對比較大，而且面臨著多方位受力的情況，各個部件在長時間內(nèi)處于受力狀態(tài)，導致其位置、形狀等，出現(xiàn)輕微形變。具體來說，諸如加工工藝系統(tǒng)中所用到的刀具、夾具等小構(gòu)件，在整個系統(tǒng)中相對位置的調(diào)整，多是在靜態(tài)條件下開展的。但是，隨著整個加工工藝長期受力發(fā)生的形變，這些部件原本的相對位置就有可能發(fā)生改變，進而導致構(gòu)件本身的工作軌跡發(fā)生變化，最終導致被加工零件的形狀、尺寸等精度受到影響。

（2）系統(tǒng)運行中產(chǎn)生受力變形的解決方案

對于上述原因?qū)е碌谋患庸ち慵认陆?，可通過調(diào)整工藝加工系統(tǒng)的受力情況，從而使系統(tǒng)受力減少這一途徑來實現(xiàn)。具體的操作方法有兩種：首先可以對工藝系統(tǒng)本身相對薄弱的構(gòu)件及部位進行改造，提升工藝系統(tǒng)本身的剛度，提高系統(tǒng)對外部受力的抵抗性能，切實防止加工系統(tǒng)因受力而發(fā)生形變，導致加工誤差。其次，可通過縮減整個工藝系統(tǒng)的載荷量，減少系統(tǒng)外力的大小，從根源上實現(xiàn)變形預防。

機械加工工藝系統(tǒng)在運行過程中，除了面臨多種力的影響，還會遇到不同種類的熱影響，進而出現(xiàn)形變，它會導致刀具與被加工零件之間的準確幾何關(guān)系、運動關(guān)系受到破壞，進而影響被加工零件的精度。因熱變形而導致的零件精度偏差，一般情況下會比較嚴重，在總誤差比例中能達到40%～70%，尤其是在精密度要求較高的零件加工以及大型零件的加工中出現(xiàn)精度偏差比例更高。具體來說有刀具熱變形、被加工零件熱變形、機床本身及其構(gòu)件的熱變形三種。

鑒于機床結(jié)構(gòu)中，軸承、齒輪、離合器等各部件在運行時因摩擦會導致床身表面的溫度增高，主軸及床身上發(fā)生彎曲等形變的現(xiàn)象，所以在生產(chǎn)實踐中，應盡量減少機床本身以及機床附近的熱源，或者采取一定的措施進行熱源隔離。比如，可以將熱源獨立設(shè)置，或者利用某些潤滑劑減少機床部件的摩擦。除此之外，在生產(chǎn)空間中添置制冷設(shè)備，以強制降溫的方式吸收生產(chǎn)運行中產(chǎn)生的熱量;或者對機床結(jié)構(gòu)進行適當調(diào)整，例如將變速箱內(nèi)的軸、軸承、傳動齒輪等部件調(diào)整為對稱結(jié)構(gòu)，使其散熱均勻，減少變形產(chǎn)生的可能性。

3.??? 結(jié)語

隨著國內(nèi)市場經(jīng)濟改革的日益深化，機械加工業(yè)也得到了飛速發(fā)展。在此背景下，相關(guān)的機械加工單位，有必要進一步加大精度研究力度，融合最新的管理理念，引進最新的信息控制技術(shù)，通過不斷地提升機械加工工藝水平，提高所加工零件的精密度，最大程度減小不合格產(chǎn)品的產(chǎn)生率，實現(xiàn)企業(yè)經(jīng)濟效益的增加和企業(yè)市場競爭力的增強。

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