機(jī)械加工工藝對加工精度造成的影響分析

摘要：加工精度是判斷機(jī)械加工質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)。本文從機(jī)械加工工藝角度出發(fā)，討論機(jī)械加工工藝誤差產(chǎn)生的原因，分析加工精度的影響因素。

關(guān)鍵詞：加工精度；機(jī)械加工工藝；影響分析

1.機(jī)械加工工藝概述及其現(xiàn)狀

機(jī)械加工工藝是指通過一定的加工工藝流程處理，從而改變原材料的幾何形狀、尺寸、物理性質(zhì)以及相對位置等屬性，使原材料成為成品或半成品。機(jī)械加工對機(jī)械設(shè)備要求較高，不僅需要完備的基礎(chǔ)設(shè)備，如機(jī)床、夾具等，生產(chǎn)某些產(chǎn)品還需要特殊的機(jī)械設(shè)備。目前，很多機(jī)械加工工廠機(jī)械設(shè)備更新落后，缺乏新式設(shè)備，且加工技術(shù)常年沒有經(jīng)過改良；也有部分工廠忽視對設(shè)備的維護(hù)工作，往往是不出故障不維護(hù)。這些現(xiàn)象都對加工精度產(chǎn)生了極大的影響，降低了產(chǎn)品質(zhì)量。

2.幾何誤差對加工精度的影響

在進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)，刀具的維護(hù)情況以及原材料自身的制造精度會對其加工精度產(chǎn)生影響[1]。例如刀具自身磨損會使加工對象的表面形狀產(chǎn)生額外變化，產(chǎn)生誤差；而單刃刀具雖然不會對零件加工精度產(chǎn)生之間影響，但是零件自身磨損會影響其尺寸和幾何屬性，導(dǎo)致誤差產(chǎn)生。

制造過程中產(chǎn)生的誤差在任何產(chǎn)品中都是無法避免的，即機(jī)械加工機(jī)床本身就存在一定的誤差，影響了加工精度。同時(shí)，工廠在安裝和使用機(jī)床過程中，安裝不牢固或是磨損等現(xiàn)象進(jìn)一步加大了機(jī)床誤差，對加工精度產(chǎn)生影響。機(jī)床幾何誤差會隨著使用時(shí)間增加而不斷增大，若操作人員在使用過程中不注意維護(hù)和校準(zhǔn)，將會使加工產(chǎn)品出現(xiàn)嚴(yán)重的質(zhì)量問題。機(jī)床對加工精度影響最大的制造誤差主要分為三類：導(dǎo)軌誤差、主軸回轉(zhuǎn)誤差、傳動(dòng)鏈誤差。

2.1導(dǎo)軌誤差

引進(jìn)導(dǎo)軌方便了機(jī)床的運(yùn)動(dòng)，但是在機(jī)床移動(dòng)過程中難免會導(dǎo)致誤差產(chǎn)生。較常見的導(dǎo)軌誤差有扭曲度誤差、直線度誤差和相對位置誤差三種，工廠在實(shí)際操作中可以通過安裝保護(hù)裝置、潤滑導(dǎo)軌、更換材料等方面降低導(dǎo)軌誤差的影響。

2.2主軸回轉(zhuǎn)誤差

工廠在安裝機(jī)床主軸部件時(shí)，若安裝操作不夠謹(jǐn)慎，很容易導(dǎo)致主軸回轉(zhuǎn)誤差的出現(xiàn)。在主軸組件安裝中，加工的零件表面可能會在機(jī)床回轉(zhuǎn)的過程中產(chǎn)生誤差，主要表現(xiàn)為部件部件因純角度擺動(dòng)出現(xiàn)圓柱度誤差，端面受軸向竄動(dòng)則會出現(xiàn)平面度誤差，部件因純徑向圓跳動(dòng)發(fā)生圓度誤差，但是部件的斷面層不會受到影響。

2.3傳動(dòng)鏈誤差

機(jī)床傳動(dòng)鏈在安裝或使用過程中產(chǎn)生的磨損會在傳動(dòng)鏈兩端形成幾何誤差，降低加工精度。有相關(guān)研究實(shí)驗(yàn)表明，降低傳動(dòng)誤差可以通過減少傳動(dòng)鏈部件數(shù)量以及縮短傳動(dòng)鏈長度來實(shí)現(xiàn)[2]。

除上述誤差產(chǎn)生原因外，操作人員的操作本身也會導(dǎo)致幾何誤差產(chǎn)生。例如在校準(zhǔn)夾具、刀具、機(jī)床等設(shè)備過程中，不可能做到百分之一百的精確校準(zhǔn)，有時(shí)候校準(zhǔn)反而會導(dǎo)致新的誤差產(chǎn)生；也有一些操作人員在使用刀具的時(shí)候?yàn)閳D方便，不按規(guī)定使用近似的工具代替，導(dǎo)致誤差產(chǎn)生。為降低或消除該類誤差造成的影響，操作人員應(yīng)按照工藝標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法進(jìn)行校準(zhǔn)和操作，重視規(guī)定操作流程對加工精度的影響。

3.工藝系統(tǒng)物理性質(zhì)對加工精度的影響

工藝系統(tǒng)是由工具、夾具、機(jī)床以及工件組成的系統(tǒng)總稱。在加工過程中，工藝系統(tǒng)會受到壓力、重力、傳動(dòng)力、切削力、慣性等外力影響，導(dǎo)致彈性變形現(xiàn)象出現(xiàn)，使工件與工具之間的相對位置發(fā)生變化，從而產(chǎn)生誤差[3]。例如與機(jī)床、刀具相比，工件的剛度較低，因此在加工過程中會因?yàn)槭芰Ξa(chǎn)生變形現(xiàn)象；當(dāng)工件受力位置出現(xiàn)誤差時(shí)，就會導(dǎo)致工件出現(xiàn)截面大小不統(tǒng)一、呈鞍狀或鼓狀等形狀誤差。此外，在加工工件過程中，每一轉(zhuǎn)切削深度都會使切削力發(fā)生變化，反作用于工藝系統(tǒng)整體上，是工藝系統(tǒng)發(fā)生受力變形。若切削力變小，系統(tǒng)變形就會變小；若切削力變大則系統(tǒng)變形就會隨之增加，從而導(dǎo)致誤差復(fù)映現(xiàn)象的出現(xiàn)，原材料切削剩余量的不平衡，毛坯的圓度誤差、形狀誤差等都會經(jīng)由誤差復(fù)映出現(xiàn)延續(xù)到一整批產(chǎn)品中。該現(xiàn)象會使大批量零件加工生產(chǎn)中出現(xiàn)大量形狀誤差較大、尺寸不一的產(chǎn)品，對工廠造成較大的損失。

同時(shí)，加工過程中溫度的變化也會對加工精度產(chǎn)生影響。工藝系統(tǒng)溫度變化主要受到系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的熱量以及工件加工的溫度要求影響。根據(jù)科學(xué)研究表明，工藝系統(tǒng)在加工中熱變形引起的誤差占總誤差的50%左右，是最主要的誤差原因之一[4]。在切削工件過程中，若工件上下表面的溫差過大，工件上表面會拱起；而當(dāng)切削過程結(jié)束后，工件溫度下降，表面就會出現(xiàn)凹陷，導(dǎo)致工件平面出現(xiàn)嚴(yán)重誤差，影響產(chǎn)品質(zhì)量。針對這類問題，操作人員可以采用切削液，在切削過程中對零件表面降溫，將有助于減少該誤差的影響。

結(jié)語

綜上所述，機(jī)械加工工藝中產(chǎn)生誤差的原因類型多樣，且發(fā)生位置幾乎覆蓋了工件加工的整個(gè)過程，是必不可免的。但是我們可以通過相應(yīng)的對策盡量降低誤差對加工精度的影響。例如加強(qiáng)操作人員技術(shù)培訓(xùn)，引進(jìn)智能化、自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備改進(jìn)工藝系統(tǒng)，打造數(shù)控車間等手段，都是降低機(jī)械加工工藝誤差，提高加工精度的好方法。

參考文獻(xiàn)：

[1]安寶余.機(jī)械加工工藝對零件加工精度的影響及控制的探討[J].工程技術(shù)：全文版，2017（3）：230- 230.

[2]閆新和.機(jī)械加工工藝對零件加工精度的影響研究[J].工程技術(shù)：文摘版，2016（8）：263- 263.

[3]陳亮.淺談機(jī)械加工工藝對零件加工精度的影響[J].科技與創(chuàng)新，2016，35（15）：83- 83.

[4]崔立廣.淺談機(jī)械加工工藝對零件加工精度的影響[J].工程技術(shù)：引文版，2016（8）：264- 264.

作者簡介：

萬贛（1983年—），男，江西進(jìn)賢人，漢族，大學(xué)學(xué)歷，工程碩士，講師，研究方向：機(jī)械加工。