探究機(jī)械加工工藝對(duì)加工精度的影響

摘 要：機(jī)械是人類生產(chǎn)的基礎(chǔ)，其不僅是物質(zhì)基礎(chǔ)，也是科技基礎(chǔ)。機(jī)械的精密程度越高，生產(chǎn)效率才會(huì)越高，所以要對(duì)提升加工精度加以重視。而機(jī)械加工的整體水平會(huì)影響到精度，并最終影響整個(gè)機(jī)械產(chǎn)品的性能。機(jī)械的精度一般會(huì)受到很多因素的影響，比如工藝幾何誤差、熱變形、受力變形等。努力去減少這些不利因素對(duì)加工精度的影響，是對(duì)機(jī)械加工工藝的探究中一個(gè)重要的方向。本文分析了一些機(jī)械加工工藝對(duì)于加工精度的影響因素，并提出了幾個(gè)可以提高加工精度的手段。

關(guān)鍵詞：機(jī)械加工工藝；加工精度

機(jī)械零件加工精度實(shí)質(zhì)上是指得到的零件各項(xiàng)參數(shù)與理想?yún)?shù)相符合的程度。機(jī)械加工工藝一般來(lái)說(shuō)，代表著工業(yè)生產(chǎn)和制造的實(shí)際情況和水平，如今在機(jī)械越來(lái)越精密化的背景下，機(jī)械加工工藝的流程也越來(lái)越復(fù)雜，所以機(jī)械加工工藝的過(guò)程中任何環(huán)節(jié)的問(wèn)題都會(huì)影響到加工精度。所以，要從改進(jìn)機(jī)械加工工藝入手，最終提升機(jī)械加工精度，提高加工效率，使工藝更加嚴(yán)格，從而增加經(jīng)濟(jì)效益。影響加工工藝的因素有很多，本文主要分析了機(jī)械加工工藝對(duì)加工精度的影響。

一、機(jī)械加工工藝簡(jiǎn)介

機(jī)械加工工藝，通常來(lái)講，就是在加工工藝的流程中，也就是在具體采用的使用工藝的過(guò)程中，通過(guò)一些合適的方法改變產(chǎn)品的幾何形狀、尺寸、相對(duì)位置和性質(zhì)等，通過(guò)這些方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品的加工，或者是半加工。

機(jī)械加工工藝生產(chǎn)過(guò)程中包含了許多的內(nèi)容，比如運(yùn)輸和保存原材料、毛坯制作的過(guò)程以及產(chǎn)品的熱處理等。加工過(guò)程就是改變?cè)牧系膸缀涡螤詈拖鄬?duì)位置等并將其變?yōu)槌善返倪^(guò)程。這是機(jī)械加工中的一個(gè)十分重要的環(huán)節(jié)。機(jī)械加工根據(jù)生產(chǎn)產(chǎn)品的數(shù)量和規(guī)模，大致可以分為單件生產(chǎn)、成批生產(chǎn)和大量生產(chǎn)三類。

機(jī)械加工工藝流程主要要做好選擇零件加工工藝路線、工序尺寸和機(jī)床設(shè)備等工作。而制定工藝路線主要堅(jiān)持的原則主要有三點(diǎn)：第一，保證先平面后孔的加工順序，以保證平面和孔的相對(duì)位置精度；第二，加工過(guò)程中，要將粗加工和精加工分開(kāi)加工，并注意順序，同時(shí)也要合理選擇設(shè)備和熱處理方法、時(shí)間等。

二、機(jī)械加工工藝對(duì)加工精度的影響

機(jī)械加工工藝對(duì)加工精度的影響，可以體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

（一）加工過(guò)程中的幾何誤差

在工藝系統(tǒng)的幾何誤差中，主要包括原理誤差，機(jī)床本身存在的誤差，制作刀夾具過(guò)程中產(chǎn)生的誤差以及調(diào)整誤差等。

1.原理誤差

原理誤差是指，在加工的過(guò)程中，可能因?yàn)椴捎玫牡毒哂兄嗨频男螤?，或者是有一些近似的成形運(yùn)動(dòng)，在此過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一些誤差，因而會(huì)不與理想的加工原理相同，也就不能進(jìn)行十分準(zhǔn)確的運(yùn)動(dòng)。但是在產(chǎn)生的誤差在允許范圍內(nèi)的情況下，也是可以滿足實(shí)際應(yīng)用的，甚至效果有可能會(huì)更好。

2.機(jī)床自身存在的幾何誤差

在機(jī)床自身存在的常見(jiàn)的幾何誤差大致可以分成制造誤差、磨損誤差和安裝誤差三種。而在這幾種因素中，制造誤差對(duì)精度影響比較大，并可以分成導(dǎo)軌誤差、傳動(dòng)鏈誤差和主軸回轉(zhuǎn)誤差。

制作誤差是無(wú)論在什么產(chǎn)品的制作過(guò)程中，都是難以避免的，機(jī)床也同樣如此。而且，在安裝和使用機(jī)床的過(guò)程中，因?yàn)榈鼗环€(wěn)和磨損等方方面面的原因，都有可能進(jìn)一步增加幾何誤差，從而影響零件精度。

導(dǎo)軌誤差是指，在機(jī)床移動(dòng)部件位置和運(yùn)動(dòng)確定的基礎(chǔ)上，引進(jìn)了導(dǎo)軌，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生了一些誤差。這些誤差一般來(lái)說(shuō)會(huì)影響到工件的加工精度。而比較常見(jiàn)的導(dǎo)軌誤差是扭曲度誤差、直線度誤差和相互位置誤差。從材料、結(jié)構(gòu)、保護(hù)裝置等方面入手，都可以盡量的減少導(dǎo)軌誤差。

傳動(dòng)鏈誤差，主要是在制造和安裝傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的過(guò)程中因?yàn)槟p而產(chǎn)生的，這種相對(duì)運(yùn)動(dòng)誤差產(chǎn)生于傳動(dòng)鏈兩端，所以叫做傳動(dòng)鏈誤差。實(shí)驗(yàn)證明，要讓傳動(dòng)鏈誤差減少，是可以通過(guò)減少傳動(dòng)鏈里的部件，或者是縮短傳動(dòng)鏈來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

零件表面的幾何精度受機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)誤差影響會(huì)比較大。該誤差可以有純徑向圓跳動(dòng)，軸向竄動(dòng)，純角度擺動(dòng)三種形式。在加工過(guò)程中，這種誤差是十分不容忽視的，工作中可以通過(guò)改善主軸組件的設(shè)計(jì)、制造和精度等來(lái)盡量的去減少這方面的影響。

3.刀、夾具制造誤差

機(jī)械加工時(shí)，加工精度會(huì)受到刀和夾具的制造精度和它們的工作條件影響。例如其本身的形狀和精度就可能會(huì)直接影響到零件的幾何形狀和精度。值得注意的是，加工精度不會(huì)受到單刃刀具的影響，但會(huì)隨其自身的磨損而改變。所以，在加工時(shí)，要密切注意檢查刀具在制作上的誤差情況。

4.調(diào)整誤差

加工的過(guò)程中，如果發(fā)現(xiàn)了機(jī)床、夾具、刀具等方面產(chǎn)生的誤差，都要及時(shí)地進(jìn)行調(diào)整，而在調(diào)整過(guò)程中，做出的工作也不可能完全準(zhǔn)確，也就是說(shuō)，會(huì)產(chǎn)生一定調(diào)整誤差。產(chǎn)生調(diào)整誤差的因素多樣，不同的調(diào)整方法也可能造成不同的誤差。

（二）受力變形造成的誤差

在高強(qiáng)度的加工過(guò)程中，工藝系統(tǒng)可能會(huì)在受力作用下產(chǎn)生一定的變形，這些變形很有可能會(huì)使本來(lái)調(diào)整好的刀具的位置或者零件的相對(duì)位置發(fā)生變化，從而使零件出現(xiàn)誤差，這樣就會(huì)導(dǎo)致加工精度下降。這種由受力變形產(chǎn)生的誤差可以分為工件剛度，刀具剛度和機(jī)床部件剛度三個(gè)方面。針對(duì)這種情況，我們可以通過(guò)降低系統(tǒng)的受力來(lái)避免或減少?？梢栽鰪?qiáng)整個(gè)系統(tǒng)的剛度，來(lái)增強(qiáng)對(duì)外力的抵抗，或者是降低整個(gè)系統(tǒng)的載重額度來(lái)防止出現(xiàn)變形的情況，這些都對(duì)提高加工精度有良好的作用。

（三）熱變形造成的誤差

在機(jī)械加工過(guò)程中，熱處理是十分重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，因?yàn)闊嵊绊懣赡軙?huì)導(dǎo)致熱變形，并破壞工具的幾何或運(yùn)動(dòng)關(guān)系?？刂坪脽嵊绊懙淖饔?，可以有效地保證加工精度，熱變形的影響主要體現(xiàn)在工件熱變形，機(jī)床熱變形和刀具熱變形對(duì)加工精度的影響上。

1.工件熱變形的影響

在精加工中，工件熱變形的影響比較大，尤其是對(duì)于長(zhǎng)度長(zhǎng)并且精度要求高的零件。要減少這些誤差，可以用切削時(shí)使用充分的切削液、誤差補(bǔ)償法、降低切削用量或粗加工后停機(jī)以待熱量散發(fā)等方法進(jìn)行精加工，減少熱變形產(chǎn)生的影響。

2.刀具熱變形的影響

連續(xù)切削時(shí)，剛開(kāi)始產(chǎn)生的切削熱很多，刀具的熱變形增加的也很快，隨后會(huì)變得緩慢或平衡。而為了減少刀具熱變形，要注意選擇切削用量和刀具的參數(shù)，并注意冷卻潤(rùn)滑的重要性。

3.機(jī)床熱變形的影響

在工作過(guò)程中，機(jī)床的各部分溫度都會(huì)逐漸升高。各部件各方面條件不同，升高的溫度也不同，因而可能會(huì)破壞機(jī)床原有的精度。我們可以通過(guò)減少產(chǎn)熱、增加散熱和控制環(huán)境恒溫的方法，實(shí)現(xiàn)熱平衡，從而減少其影響。

三、在機(jī)械加工中減少誤差提高精度的辦法

針對(duì)這些問(wèn)題，要更好地提高精度，可以采用一些措施來(lái)減少誤差，進(jìn)而提高機(jī)械技術(shù)整體水平。

（一）采取一定的補(bǔ)償技術(shù)

在機(jī)械加工過(guò)程中，在高精度的機(jī)床設(shè)備系統(tǒng)中，要配置誤差補(bǔ)償控制系統(tǒng)， 這樣單位或人員可以針對(duì)需求來(lái)進(jìn)行一定的矯正。比如用一些專業(yè)的矯正軟件或者在實(shí)際的生產(chǎn)實(shí)踐中，輸入相應(yīng)的數(shù)據(jù)，以及采用一些軟件編程等方法來(lái)解決。

（二）調(diào)整工藝系統(tǒng)的受力情況

為了對(duì)加工零件精度進(jìn)行控制，可以調(diào)整工藝系統(tǒng)的受力來(lái)保證系統(tǒng)受力均衡?？梢酝ㄟ^(guò)改造工藝系統(tǒng)中，比較薄弱的構(gòu)件，提升系統(tǒng)的剛度；也可以減少工藝系統(tǒng)的載荷量，或者減少工藝系統(tǒng)工作中產(chǎn)生的熱應(yīng)力，最終確保工作零誤差。

（三）引進(jìn)數(shù)控機(jī)床

傳統(tǒng)機(jī)械加工工藝技術(shù)水平低，為了提升加工的自動(dòng)化水平，可以引入數(shù)控機(jī)床，其信息處理能力與自動(dòng)化水平都極高，而且控制方便、精度高，可以極大地促進(jìn)提升機(jī)械加工工藝的操作精度。

（四）提升一線工人的素質(zhì)

產(chǎn)業(yè)工人的素質(zhì)不同，其技能素質(zhì)的水平對(duì)加工精度有著重要的影響。要培訓(xùn)一線工人的素質(zhì)技術(shù)，可以開(kāi)辦培訓(xùn)班，或者鼓勵(lì)工人合作自主研究如何提升加工精度。除此之外，也可以向工人們展示一些先進(jìn)成果，促進(jìn)其學(xué)習(xí)。總之要提高工人對(duì)操作流程的熟悉程度，進(jìn)而提高精度。

（五）做好流程圖的合理設(shè)計(jì)

加工工藝流程圖對(duì)于操作來(lái)講，具有指導(dǎo)作用。清晰完整的流程圖對(duì)于加工者是很重要的。在設(shè)計(jì)時(shí)，要綜合各種情況和因素，縮短操作流程，減少對(duì)加工精度的不利因素。

（六）優(yōu)化機(jī)械加工工藝

機(jī)械加工工藝是提升加工精度的基礎(chǔ)，只有提升機(jī)械加工工藝，才能從根本上提升加工水平，引進(jìn)先進(jìn)的加工工藝和設(shè)備，革新和全面提高加工工藝，以減少誤差，保證加工精度。

四、結(jié)語(yǔ)

隨著科技不斷進(jìn)步，我國(guó)的機(jī)械發(fā)展也在實(shí)現(xiàn)著越來(lái)越精準(zhǔn)的進(jìn)步，但機(jī)械加工生產(chǎn)領(lǐng)域仍然存在著問(wèn)題，我們需要解決這些問(wèn)題，來(lái)加工出精度更高的零件。為了提高我國(guó)機(jī)械的整體競(jìng)爭(zhēng)水平，要通過(guò)不斷的實(shí)踐去發(fā)現(xiàn)存在的問(wèn)題以及機(jī)械加工工藝對(duì)加工精度的影響，并融合先進(jìn)的理念和技術(shù)來(lái)有效提高產(chǎn)品精度，進(jìn)而改進(jìn)不足，保證機(jī)械加工的精度并提高其應(yīng)用能力。

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作者簡(jiǎn)介：

李占輝（1982-），男，安徽蚌埠人，本科，講師，研究方向：機(jī)械制造及其自動(dòng)化。