機(jī)械加工工藝對(duì)零件加工精度的影響及控制的探討

耿在丹

（鄭州工程技術(shù)學(xué)院開(kāi)放教育學(xué)院，河南 鄭州 450000）

機(jī)械零件的精度，一般指的是加工完成后的零件幾何參數(shù)與預(yù)期參數(shù)的符合度，符合度越高，加工精度越高，零件的加工精度直接會(huì)影響到機(jī)械的工作情況，所以在機(jī)械加工過(guò)程中，零件的加工精度一直是人們密切關(guān)注的問(wèn)題。想要保證零件的加工精度，就必須在每一步的加工工步中嚴(yán)格按照加工工藝規(guī)程來(lái)做。但是在傳統(tǒng)的機(jī)械加工工藝中，有許多不確定因素的影響，會(huì)導(dǎo)致零件的加工精度降低，如何在加工過(guò)程中降低這些因素的影響，就成為我們必須考慮的事情。

1 機(jī)械加工工藝及零件加工精度相關(guān)理論

1.1 機(jī)械加工工藝

想要知道什么是機(jī)械加工工藝，就必須先知道什么是機(jī)械加工工藝流程，所謂的機(jī)械加工工藝流程指的就是在機(jī)械加工過(guò)程中，毛坯件被加工成最后的零件所需要經(jīng)歷的步驟，而機(jī)械加工工藝就是在這些具體的步驟中加入對(duì)各個(gè)步驟的詳細(xì)參數(shù)，精確到每一步的半成品精度，從而保證最終的零件精度。簡(jiǎn)單點(diǎn)說(shuō)，機(jī)械加工工藝流程是主干，加工工藝是主干每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的枝椏，只有把主干和所有枝椏都做到最好才能得到最完美的零件。

1.2 零件加工精度

零件的加工精度，指的就是加工完成后的零件，其幾何參數(shù)與設(shè)計(jì)參數(shù)的符合度，符合度越高，零件的精度越高。一般而言，按照幾何參數(shù)的劃分，零件的加工精度又分為尺寸精度、形狀精度、位置精度。由此可見(jiàn)想要保證零件的加工精度，不僅對(duì)尺寸，還對(duì)形狀以及位置有很高的要求，這也就使得零件的加工精度所受的外界因素影響變得更多，為了保證零件的高精度，就必須要在機(jī)械加工工藝過(guò)程之中，降低這些因素帶來(lái)的不利影響。

2 影響零件加工精度的傳統(tǒng)機(jī)械加工工藝因素

2.1 內(nèi)部因素

影響零件加工精度的機(jī)械加工工藝因素之一就是其內(nèi)部因素，再具體一點(diǎn)就是生產(chǎn)工具不符合標(biāo)準(zhǔn)這一因素。我們都知道在機(jī)械加工過(guò)程中需要使用到各種類型的機(jī)床以及工具，但是這些機(jī)床以及工具會(huì)隨著長(zhǎng)年累月的使用而產(chǎn)生磨損，這一因素會(huì)很大程度地影響零件的加工精度。再其次就是設(shè)備本身出現(xiàn)了故障，導(dǎo)致加工精度下降，又或是工作人員的操作失誤，導(dǎo)致加工精度下降。還有，就是在零件的加工過(guò)程中，裝夾未達(dá)標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)該限制的自由度沒(méi)有限制住，從而導(dǎo)致加工精度下降。這些都是在加工過(guò)程中，由于設(shè)備故障而導(dǎo)致的問(wèn)題，統(tǒng)稱為影響零件加工精度的機(jī)械加工工藝內(nèi)部因素。

2.2 熱變因素

這一因素是我們?cè)诩庸み^(guò)程中需要大力避免但卻無(wú)可避免的因素。我們都知道這么幾個(gè)常識(shí)：摩擦生熱、熱脹冷縮。沒(méi)錯(cuò)，在機(jī)械加工過(guò)程中，需要大量使用切削，銑削，磨削等動(dòng)作，這些工序都會(huì)產(chǎn)生大量的熱，從而使得工件變形，雖然變形量微乎其微，但是哪怕是0.01的變化，最后都會(huì)導(dǎo)致零件的加工精度下降。所以我們一般都會(huì)在加工工序中加入噴灑冷卻液這一步驟，但是這一方法治標(biāo)不治本，會(huì)受熱變形的不僅僅是加工中的工件與刀具，還有各處運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)床部件，這些部位運(yùn)轉(zhuǎn)速度不一，產(chǎn)生的熱量也不一樣，產(chǎn)生的熱變形也就不一樣，這也就進(jìn)一步使得加工精度下降，這就是我們常說(shuō)的影響零件加工精度的機(jī)械加工工藝熱變因素。

2.3 受力因素

受力因素影響零件加工精度的方式方法與熱變因素差距不大，都是通過(guò)使零件以及機(jī)床部件變形從而使得加工精度下降。我們都知道在機(jī)床的加工過(guò)程中，工件是需要定位并夾緊的，所以在這一過(guò)程中，機(jī)床夾具與工件都會(huì)產(chǎn)生細(xì)微的擠壓形變，雖然改變量細(xì)微，但還是會(huì)對(duì)零件的加工精度造成影響。在機(jī)床的運(yùn)行中，電機(jī)施加的外力，也會(huì)使得機(jī)床部件變形，從而使得零件的加工精度下降。

3 影響零件加工精度的數(shù)控機(jī)械加工工藝因素

自從1952年第一臺(tái)數(shù)控銑床產(chǎn)生，機(jī)械加工行業(yè)便進(jìn)入了新時(shí)代——數(shù)控時(shí)代。相較傳統(tǒng)的手工機(jī)床，數(shù)控機(jī)床最為突出的優(yōu)點(diǎn)便是其卓越的可控性，這一優(yōu)點(diǎn)完全解決了人工操作帶來(lái)的不可控因素，大大提高了零件的加工精度。但是數(shù)控機(jī)床也并不是完美的，好的技術(shù)解決了一些傳統(tǒng)的問(wèn)題，但也帶來(lái)了新的麻煩。

3.1 編程原點(diǎn)選取對(duì)加工精度的影響

我們都知道，在數(shù)控加工中，需要建立坐標(biāo)系，再進(jìn)行編程，把機(jī)械加工轉(zhuǎn)換成代碼信息，從而降低人工操作帶來(lái)的誤差。但是這一切都是在坐標(biāo)系建立正確的情況下，所以作為坐標(biāo)系最為重要的一點(diǎn)——坐標(biāo)原點(diǎn)的選取，就顯得尤為重要。但是目前國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)床自帶的定位裝置精度并不是十分精確，高精度的定位裝置又不能普及到各式各樣的數(shù)控機(jī)床中，這就導(dǎo)致了編程原點(diǎn)選取對(duì)加工精度的影響。

3.2 編程程序?qū)庸ぞ鹊挠绊?/h3>

類比計(jì)算機(jī)中的編程，好的程序員能夠用更為精確而又簡(jiǎn)潔的語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)同樣的功能。在數(shù)控機(jī)床的加工中，編程程序的繪制同樣會(huì)給零件的加工精度造成影響，編程中尺寸公差的選擇錯(cuò)誤就是一個(gè)例子。另外，在數(shù)控加工中，加工路線的選擇也是一大影響因素，在程序中選擇不同的加工路線，加工余量不同，加工出的零件精度也會(huì)有不同，加工的效率也會(huì)有明顯的差別。

3.3 插補(bǔ)運(yùn)算對(duì)加工精度的影響

這方面對(duì)加工精度影響一般取決于系統(tǒng)選用的插補(bǔ)算法，常見(jiàn)的插補(bǔ)算法有直線插補(bǔ)圓弧插補(bǔ)以及復(fù)雜曲線實(shí)時(shí)插補(bǔ)算法。但是不論哪一種插補(bǔ)算法，都會(huì)在層層加工之下累計(jì)誤差，起初十分微小，但是當(dāng)累積量足夠大時(shí)，零件的加工精度就會(huì)大大下降，從而使得加工的廢品率大大提高。

3.4 軌跡擬合誤差對(duì)加工精度的影響

我們?cè)诩庸じ鞣N零件時(shí)，經(jīng)常會(huì)遇到不規(guī)則的曲線，但是在數(shù)控編程中，我們只能夠采用直線與圓弧相結(jié)合去擬合這一段曲線，因?yàn)榇蟛糠值臄?shù)控機(jī)床都不具備對(duì)復(fù)雜曲線的擬合功能，所以只能利用直線以及圓弧的插補(bǔ)算法去擬合這一軌跡。一般我們會(huì)用等距法等誤差法來(lái)減小軌跡擬合帶來(lái)的誤差，但是不可否認(rèn)誤差仍舊存在，所以當(dāng)使用軌跡擬合時(shí)，還是會(huì)引起零件加工精度的下降。

4 控制機(jī)械加工工藝對(duì)零件加工精度的影響因素

4.1 控制內(nèi)部因素對(duì)零件加工精度的影響

首先是機(jī)床的采買過(guò)程，必須采購(gòu)?fù)耆蠘?biāo)準(zhǔn)的機(jī)床與工具，在日常的加工過(guò)程中也要時(shí)刻注意工具與機(jī)床的維護(hù)。其次是機(jī)床內(nèi)部零件與工具的磨損問(wèn)題，如果是維修后可以符合標(biāo)準(zhǔn)的零件就進(jìn)行維修并二次利用，若是維修后也不能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)那就選擇換用全新的零件。

4.2 控制熱變因素對(duì)零件加工精度的影響

首先明確，熱變因素是無(wú)可避免的，所以只能在能夠控制的范圍對(duì)熱變因素進(jìn)行控制。最常見(jiàn)的就是在不影響加工的情況下加大冷卻液的投入使用。其次是在加工過(guò)程中把刀具工件的熱變量考慮進(jìn)去。最后加大機(jī)床的散熱功能，使得熱變因素對(duì)零件加工精度的影響變小。

4.3 控制受力因素對(duì)零件加工精度的影響

首先，加工人員應(yīng)在不影響加工的條件下，減小夾緊力，也可以在工藝流程的起點(diǎn)選用形變量更小的材料。其次，在加工過(guò)程中也需要密切注意工件與機(jī)床部件所受的擠壓，若是有明顯的形變，應(yīng)及時(shí)作出調(diào)整。

4.4 數(shù)控加工因素對(duì)零件加工精度的影響

我們已知的數(shù)控加工方面常見(jiàn)的對(duì)零件加工精度的影響因素有：編程原點(diǎn)的選擇、編程程序的選擇、插補(bǔ)算法的誤差、軌跡擬合的誤差。這一系列的影響因素也是可以通過(guò)人工刻意地調(diào)整去降低與控制的。關(guān)于編程原點(diǎn)帶來(lái)的誤差，只需要改進(jìn)數(shù)控機(jī)床中的定位裝置即可。編程程序、插補(bǔ)算法都可以通過(guò)不斷累積經(jīng)驗(yàn)、不斷學(xué)習(xí)、不斷進(jìn)步，一步步減小帶來(lái)的誤差。至于軌跡擬合帶來(lái)的誤差，只要減少運(yùn)行的工步，累積誤差量不超過(guò)臨界值就不會(huì)給零件的加工帶來(lái)很大的困擾。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，機(jī)械加工工藝對(duì)零件加工精度的影響大致分為傳統(tǒng)加工工藝與數(shù)控加工工藝方面的影響，而其中數(shù)控加工工藝雖然降低了人工操作帶來(lái)的各種內(nèi)部因素的誤差，但卻帶來(lái)了新的數(shù)控方面的影響因素?？偠灾慵母呒庸ぞ纫恢笔俏逸厵C(jī)械人的追求，不斷優(yōu)化傳統(tǒng)的機(jī)械加工工藝，減小已知影響因素對(duì)零件加工精度的影響，追求新式的、誤差更小的機(jī)械加工工藝才是我們立足當(dāng)下需要做的事情。