機(jī)械加工工藝對(duì)加工精度的影響

姚志強(qiáng)

（遼寧保利特種車輛有限公司，遼寧 撫順 113001）

1 幾何精度

零件加工完成之后，實(shí)際所具備的幾何參數(shù)，同理想?yún)?shù)之間的符合程度，就是零件的加工精度。符合程度越高，說明加工的精度越好。在工藝系統(tǒng)中，主要包括了三點(diǎn)內(nèi)容，分別是機(jī)床、工具和夾具，在對(duì)工藝品進(jìn)行切削加工的過程中，由于機(jī)床設(shè)備自身存在的問題可能會(huì)出現(xiàn)主軸回轉(zhuǎn)的誤差，從而導(dǎo)致零件在加工的過程中，出現(xiàn)了精度不足的情況。除此之外，機(jī)床主軸的徑向以及擺動(dòng)的方式，都會(huì)對(duì)于零件的加工精度產(chǎn)生不同作用的影響，而且機(jī)床在運(yùn)行的過程中也會(huì)出現(xiàn)使用年限過久和磨損程度過大等問題，這些問題都會(huì)對(duì)加工的精度產(chǎn)生一定的影響作用。對(duì)于刀具來說，刀具使用時(shí)間越長，磨損的情況就會(huì)越嚴(yán)重，如此就會(huì)改變刀具的相對(duì)位置，從而降低零件的精度。在加工工藝系統(tǒng)中，為了能夠固定零件要保障零件和刀具之間的距離，如此就需要夾具來發(fā)揮作用，而出廠時(shí)夾具在制造的過程中，產(chǎn)生的一定誤差是不可避免的，而且隨著夾具使用年限的增長，夾具的表面也會(huì)出現(xiàn)不同程度的磨損，如此也會(huì)對(duì)加工的精度帶來影響。

在分析了加工工藝系統(tǒng)中存在的誤差之后，相關(guān)的技術(shù)人員就必須針對(duì)誤差情況進(jìn)行控制和改良，要保障誤差出現(xiàn)在可接受的范圍之內(nèi)，在實(shí)際生產(chǎn)加工的過程中，由于機(jī)床精度的差異，從而導(dǎo)致精度不同的機(jī)床，應(yīng)該采用不同的控制技術(shù)來保障加工的精度，對(duì)于精度較高的機(jī)床來說，通常都安裝了補(bǔ)償裝置，可以根據(jù)零件的實(shí)際需要對(duì)誤差進(jìn)行矯正；在一些技術(shù)較為先進(jìn)的數(shù)控機(jī)床中，還針對(duì)各種零件的磨損情況，提供了補(bǔ)償和校正，操作人員可以將要補(bǔ)償?shù)臄?shù)據(jù)輸入到設(shè)備之中，軟件就會(huì)通過計(jì)算機(jī)計(jì)算的方式來制定出最為準(zhǔn)確和科學(xué)的補(bǔ)償數(shù)據(jù)；而一些普通的機(jī)床，只能通過人工測(cè)量補(bǔ)償?shù)姆绞?，來將誤差控制在科學(xué)的范圍之內(nèi)。

2 受力和形變

加工工藝系統(tǒng)中主要包含了三個(gè)部分，分別是機(jī)床、工具和夾具，在對(duì)工藝品進(jìn)行切削的過程中，這些加工部件會(huì)受到切削力，夾力和重力的共同作用，從而由于受力而產(chǎn)生一定的形變，導(dǎo)致在加工之前已經(jīng)調(diào)整好的刀具的位置不受人工控制得發(fā)生了改變，如此就會(huì)改變刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡，以至于加工后的產(chǎn)品與機(jī)械加工前設(shè)置好的相關(guān)參數(shù)有所誤差。除此之外，在工藝系統(tǒng)中所剩余的一部分應(yīng)力也會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的形變，例如，在對(duì)工件進(jìn)行熱處理之后所產(chǎn)生的應(yīng)力，切削加工時(shí)的殘余應(yīng)力等等，這些應(yīng)力因?yàn)樽陨淼男再|(zhì)，及時(shí)沒有在外力作用幫助之下，都會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)在受力的情況下發(fā)生形變。

我們?cè)趯?duì)工藝進(jìn)行了詳細(xì)的受力分析和比對(duì)之后發(fā)現(xiàn)，一旦應(yīng)力對(duì)加工系統(tǒng)造成形變之后相關(guān)操作人員可以通過相關(guān)的對(duì)策，按照一定的參數(shù)或者有針對(duì)性的對(duì)策降低工藝系統(tǒng)中所承受的力量，從而有效的保障了機(jī)械在加工時(shí)的精確度。而在實(shí)際操作的過程中，系統(tǒng)的剛度以及因機(jī)械工作而產(chǎn)生的負(fù)荷強(qiáng)度相關(guān)工作人員可以分別加強(qiáng)以及降低來解決加工過程中會(huì)出現(xiàn)的一系列的問題，用這樣的方式來保證生產(chǎn)的質(zhì)量和效率。而在生產(chǎn)的過程中，操作人員要時(shí)刻關(guān)注著系統(tǒng)剛度的變化，要不斷的加強(qiáng)工藝系統(tǒng)的剛度，而有效地保障連接表面的接觸剛度，合理優(yōu)化結(jié)構(gòu)以及裝夾和加工方式同樣有利于系統(tǒng)剛度的加強(qiáng)。

3 熱變形

機(jī)械加工的過程中由于機(jī)械一直處于工作狀態(tài)必然會(huì)產(chǎn)生熱量，而機(jī)械加工過程中的熱量分為很多種，這些熱量在加工初期并不會(huì)對(duì)機(jī)械加工產(chǎn)生什么影響。但是隨著機(jī)械加工的持續(xù)進(jìn)行，這些熱量必然會(huì)因?yàn)檫^高而對(duì)機(jī)械加工的質(zhì)量和精度造成影響。加工系統(tǒng)中參與工作的一些部件更會(huì)因?yàn)闇囟冗^高而產(chǎn)生變形，這種變形既是因?yàn)闊嵋彩且驗(yàn)殚L時(shí)間的磨損，而熱變形是主要的因素。系統(tǒng)部位熱變形主要表現(xiàn)在工件，機(jī)床以及刀具這三個(gè)主要參與加工的三個(gè)重要方面。

3.1 工件熱變形

在對(duì)加工精度產(chǎn)生影響的諸多的影響因素之中，影響最為嚴(yán)重的就是工件熱變形。尤其是針對(duì)一些精度要求較高的零件，會(huì)產(chǎn)生較為明顯的影響作用。例如，在對(duì)絲杠進(jìn)行磨削的過程中，如果絲杠的長度為三米，那么每進(jìn)行一次磨削工作，四杠的溫度就會(huì)上升，幅度大約在三度左右，此時(shí)絲杠就會(huì)發(fā)生熱變形，大約會(huì)伸長0.09毫米，對(duì)于六級(jí)絲杠來說，它的誤差范圍是0.02毫米之下，如此我們就會(huì)發(fā)現(xiàn)工件熱變形對(duì)于工件精度的影響程度之大。除此之外，在對(duì)工件進(jìn)行磨平的過程中，也會(huì)受到切削熱的作用，從而導(dǎo)致工件上下表面溫度產(chǎn)生明顯的差異，導(dǎo)致工件的中間部分向上凸起，凸起部分被切去之后，就會(huì)在凹面內(nèi)形成平面誤差。

要想降低由于工件熱變形而對(duì)工件精度產(chǎn)生的影響，工作人員就必須在實(shí)際的操作過程中，采用一切可以應(yīng)用的手段和方法來控制工件表面升溫的情況，也可以通過補(bǔ)償法來彌補(bǔ)誤差的缺失：為了在削割時(shí)減少因過度摩擦而產(chǎn)生的熱量可以提前降低切削用量和參數(shù)，或者是在裝夾工作時(shí)在工件的表面安裝工件夾，用以減少工件由于受熱表面溫度升高而產(chǎn)生的誤差，或者也可以通過暫停工作加工，等待熱量散去后再進(jìn)行加工工作的這種簡單的散熱方式，降低加工部件的負(fù)荷，降低熱量，減少熱變形的出現(xiàn)可能，來提升工件加工的精度。

3.2 機(jī)床熱變形

在零件加工的過程中，必不可少使用到的一個(gè)重要的工具就是機(jī)床，機(jī)床運(yùn)行的時(shí)候會(huì)，受到內(nèi)熱和外熱的雙重作用，從而導(dǎo)致機(jī)床的部分設(shè)備溫度升高。然而，由于每一個(gè)部位產(chǎn)生熱量的源頭不同，而且熱量的分布也較為分散，機(jī)床的結(jié)構(gòu)往往過于復(fù)雜，一個(gè)正常工作的機(jī)床通常由很多部分組成，而幾乎每一個(gè)部分都會(huì)參與工作。因此，機(jī)床不同的部位會(huì)出現(xiàn)不同的升溫情況，從而在機(jī)床整體形成一個(gè)不均勻的溫度分布，破壞了機(jī)床各部件在參與工作時(shí)候的協(xié)調(diào)度，從而導(dǎo)致機(jī)床之間的零件位置發(fā)生一定的變化對(duì)機(jī)床原有的精度造成破壞，進(jìn)而影響到機(jī)械加工的精準(zhǔn)度。而且，由于參與工作的機(jī)床的種類各不相同，這也就導(dǎo)致了這些熱量的產(chǎn)生根源也有所差異。

要想降低由于機(jī)床發(fā)生的熱變形而對(duì)機(jī)械加工精度產(chǎn)生的影響，可以采用多種方式，工作人員可以以散熱為根本出發(fā)點(diǎn)，對(duì)機(jī)床中發(fā)熱的源頭進(jìn)行有效檢查并且進(jìn)行隔離，從而將主機(jī)和熱源分離開來；或者可以采取潤滑的方式，減小摩擦性，來改變局部溫度過高的情況；工作人員也可以采用強(qiáng)制冷卻的方法，或者是有針對(duì)性的擴(kuò)大散熱的方式，對(duì)溫度過高的部分進(jìn)行降溫的工作。工作人員在工作的過程中，應(yīng)該要全面地注意機(jī)床各部件的溫度分布情況，同時(shí)能夠?qū)C(jī)床的結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的規(guī)劃，從而減少機(jī)床熱變形情況的發(fā)生，要將機(jī)床的熱變形發(fā)展控制在一定的范圍之內(nèi)，從而對(duì)加工的精度進(jìn)行有效的掌控。同時(shí)，加工時(shí)所處的環(huán)境也是影響到機(jī)床熱量產(chǎn)生的一大成因，故而操作人員應(yīng)該充分認(rèn)識(shí)到環(huán)境的影響，保證機(jī)床能夠保證好充分的散熱，減少熱變形的發(fā)生。

3.3 刀具熱變形

在加工的過程中，刀具是參與工作的一項(xiàng)重要內(nèi)容，主要對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行削割作用促使產(chǎn)品能夠形成一定的形狀。任何刀具在使用初期都很鋒利，隨著使用率的增多，刀具定然會(huì)變鈍。機(jī)械加工時(shí)所使用的刀具更是如此，在長時(shí)間的工作狀態(tài)下，刀具一次次地削割，磨損，是這么過程會(huì)產(chǎn)生極高的熱度，導(dǎo)致刀具變形，影響到機(jī)械加工的進(jìn)程和效率。所以對(duì)于刀具熱變形，相關(guān)工作人員要加以重視，確定刀具工作時(shí)所需要的參數(shù)和始終次數(shù)，在工作狀態(tài)或者高溫的時(shí)候注意給刀具進(jìn)行加水和降溫，對(duì)刀具進(jìn)行定期的檢查，及時(shí)對(duì)用鈍的刀具進(jìn)行磨鋒或者替換，確保刀具能夠保持穩(wěn)定的工作狀態(tài)，確保刀具的正常使用以及進(jìn)行加工作業(yè)。

4 總結(jié)

綜上所述我們可以發(fā)現(xiàn)，隨著我國社會(huì)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，我國的加工工藝也獲得了突飛猛進(jìn)的進(jìn)步，零件加工的精度也獲得了一個(gè)可靠的保障。因此，我們應(yīng)該加強(qiáng)技術(shù)的發(fā)展，不斷的提升加工的精度，明確掌握機(jī)械加工過程中會(huì)產(chǎn)生的各種影響加工的因素，及時(shí)地發(fā)現(xiàn)并提出解決對(duì)策，保證機(jī)械加工的穩(wěn)定進(jìn)行，從而為我國機(jī)械加工工藝的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。