機(jī)械加工工藝技術(shù)誤差分析及對裝配質(zhì)量的影響

梁艷豐

(婁底職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 婁底 417000)

0 引言

機(jī)械加工工藝屬于一個(gè)國家發(fā)展?fàn)顟B(tài)的重要指標(biāo)，想要從“中國制造”轉(zhuǎn)向?yàn)椤爸袊窃臁毙枰柚哔|(zhì)量水平的機(jī)械加工工藝作為支撐，從而提高機(jī)械加工綜合水平。機(jī)械加工的誤差控制簡單而言就是在機(jī)械加工期間，借助對機(jī)械加工工藝的優(yōu)化選擇、刀具的優(yōu)化選擇以及加工形狀的準(zhǔn)確控制，實(shí)現(xiàn)對機(jī)械加工效益的提升，提升加工的精確度與準(zhǔn)確度。一般狀況下，比較常見的機(jī)械加工工藝技術(shù)誤差控制是以工藝控制、刀具控制、程序控制等為主，借助這一些控制措施能夠?qū)崿F(xiàn)一定程度的加工工藝技術(shù)誤差優(yōu)化，對此，探討機(jī)械加工工藝技術(shù)誤差分析及對裝配質(zhì)量的影響顯得非常重要。

1 機(jī)械加工工藝技術(shù)誤差分析及對裝配質(zhì)量的影響

對于機(jī)械加工部件而言，工藝技術(shù)誤差是決定裝配質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)。部分機(jī)械零部件的強(qiáng)度比較低，再加上加工技術(shù)方面的缺陷與不足，導(dǎo)致自身變形問題不斷發(fā)生，此時(shí)便會(huì)衍生出一個(gè)連鎖型的反應(yīng)，導(dǎo)致機(jī)械零部件的裝配發(fā)生質(zhì)量缺陷或相關(guān)問題，從而導(dǎo)致最終裝配結(jié)果不理想[1]。比如，在內(nèi)圓磨床上加工零件時(shí)，經(jīng)常容易發(fā)生橫向的切入，主軸會(huì)因?yàn)橥獠康膲毫Χl(fā)生形變，此時(shí)加工的部件也會(huì)呈現(xiàn)出一定程度的誤差，導(dǎo)致機(jī)械生產(chǎn)衍生出比較嚴(yán)重的質(zhì)量問題。再例如，對于部分機(jī)械產(chǎn)品的材質(zhì)而言，其需要采用針對性的切削生產(chǎn)工藝，假設(shè)應(yīng)用的工藝技術(shù)不合理便會(huì)導(dǎo)致部件彎曲等大誤差問題發(fā)生。零部件發(fā)生形變的類型主要有2種，一種是熱變形，另一種是內(nèi)應(yīng)力變形。對于熱變形而言，其主要是因?yàn)榈毒咴谏a(chǎn)過程中的熱量而導(dǎo)致變形，切削期間所形成的熱量會(huì)導(dǎo)致刀刃與刀體發(fā)生變熱，此時(shí)刀頭伸長時(shí)會(huì)導(dǎo)致部件的尺寸發(fā)生改變。刀頭伸長的長度量和刀頭的長度、截面的大小以及刀片厚度等有著密切關(guān)聯(lián)性，此時(shí)還會(huì)導(dǎo)致機(jī)床發(fā)生熱變形，切削期間刀具與機(jī)床零件會(huì)發(fā)生摩擦，從而導(dǎo)致機(jī)床發(fā)生變形，形成誤差。

2 機(jī)械加工工藝技術(shù)誤差控制策略

2.1 幾何誤差

加工工藝系統(tǒng)一般按相應(yīng)的程序加工模具，但在加工過程中，加工模具的誤差往往受到機(jī)床主軸和刀具誤差的影響[2]。首先，機(jī)床主軸在加工過程中起著傳動(dòng)的作用。主軸的旋轉(zhuǎn)決定了加工與工件的相對位置，從而影響工件加工表面的整體平整度，主軸在加工過程中很容易發(fā)生回轉(zhuǎn)誤差，也就是主軸在不同時(shí)間的回轉(zhuǎn)軸線中偏離標(biāo)準(zhǔn)中心軸線，同時(shí)偏離形成的誤差會(huì)直接體現(xiàn)在模具上，主軸產(chǎn)生的回轉(zhuǎn)誤差主要其原因是主軸磨損、軸承配合度不高、主軸同軸度不高。為了有效防止主軸回轉(zhuǎn)誤差，必須嚴(yán)格按照要求完成主軸的裝配，并定期對主軸進(jìn)行潤滑和保養(yǎng)，減少主軸回轉(zhuǎn)誤差對于模具誤差的影響；其次，在刀具誤差方面。刀具的誤差會(huì)直接決定模具的加工工藝技術(shù)誤差，特別是在一些較為特殊的加工方式當(dāng)中，刀具誤差對工件的加工工藝技術(shù)誤差會(huì)呈現(xiàn)決定性的作用。刀具在切削的時(shí)候，切削刃、刀面、工件和切削所形成的摩擦力會(huì)促進(jìn)刀具的磨損。刀具磨損到一定程度后，工件表面粗糙度增大，切削顏色和形狀發(fā)生變化，形成振動(dòng)。刀具磨損將直接決定切削效率、加工質(zhì)量和成本。為了有效地改善刀具的安裝誤差和成形誤差，除使用對刀模板或?qū)Φ讹@微鏡外，還可以使用新的耐磨刀具材料，正確使用冷卻潤滑劑，從而降低刀具在加工過程中的磨損程度，延長刀具的使用壽命。

2.2 受熱與受力方面

機(jī)械的模具質(zhì)量將會(huì)直接決定機(jī)械加工的質(zhì)量以及機(jī)械的使用壽命。有一些汽車模具本身就存在材料的質(zhì)量問題。受熱與受力主要是呈現(xiàn)在刀具摩擦的過程中[3]。機(jī)械加工中刀具對工件進(jìn)行剪切的時(shí)候，切削和刀具摩擦?xí)纬纱罅康臒崃浚毒咴诟邿崃康沫h(huán)境之下會(huì)發(fā)生熱變形，同時(shí)不同材料的刀具在變形現(xiàn)象方面也有所不同，但是相同的是這一種變化都是由快至慢并最終趨向于穩(wěn)定。由于刀具熱變形，工件尺寸普遍增大，導(dǎo)致工件誤差不足。在加工過程中，要使用合適的刀具，注意切削程度，用冷卻來控制熱變形的發(fā)生，從而提高汽車模具的加工工藝技術(shù)誤差。在加工過程中，工件會(huì)因?yàn)榍邢餍纬傻臒崃恳蛩赜绊憣?dǎo)致熱變形的發(fā)生，同時(shí)工件的熱變形會(huì)對加工的誤差形成直接影響。減少工件熱變形的措施有2個(gè)方面，一方面是保障冷卻潤滑劑的合理使用，預(yù)防加工過程中溫度的過多提升。另一方面是對工件非加工的其它表面進(jìn)行預(yù)冷，從而減少溫度差異導(dǎo)致的熱變形狀況。另外，為了保障模具的整體誤差，還需要在材料方面實(shí)行相應(yīng)的保護(hù)。正確地選擇和使用檢測原材料是降低機(jī)械加工工藝影響因素的直接措施，同時(shí)也是提升產(chǎn)品質(zhì)量以及降低生產(chǎn)成本的有效途徑。在原材料選擇方面，必須選擇能夠滿足機(jī)械運(yùn)行需求的材料，同時(shí)需要將這一項(xiàng)工作當(dāng)做是核心管理工作。在材料的選擇方面，最核心的便是按照機(jī)械加工工藝產(chǎn)品的使用需求以及性能指標(biāo)等進(jìn)行選擇，不僅需要保障原材料的材質(zhì)以及價(jià)格，同時(shí)還需要優(yōu)先考慮綜合性性價(jià)比，也就是在材質(zhì)滿足基本要求的情況下選擇價(jià)格最優(yōu)的材料，并考慮材質(zhì)與性能等因素。想要有效地提升機(jī)械加工工藝的質(zhì)量，就必須嚴(yán)格掌控原材料的選擇關(guān)，將客戶的使用體驗(yàn)作為首要目標(biāo)，不能將目光放在經(jīng)濟(jì)效益方面，尤其是杜絕想要獲取經(jīng)濟(jì)效益而壓低價(jià)格的行為。

2.3 加工操作方面

首先，裝夾與調(diào)整。在機(jī)械加工的過程中，伴隨著工序的進(jìn)行對工件往往需要進(jìn)行多次裝夾或調(diào)整。但是在裝夾與調(diào)整的過程中，因?yàn)槭止げ僮鞯恼`差無法準(zhǔn)確控制，很難確保工件與刀具的相對理想位置狀態(tài)，裝夾調(diào)整中細(xì)小的偏差便會(huì)導(dǎo)致工件的加工量發(fā)生變化，從而導(dǎo)致模具的誤差擴(kuò)大，降低誤差。對此，在機(jī)械加工過程中，需要規(guī)范性操作，減少裝夾與調(diào)整的頻率及誤差，對于大批量的機(jī)械加工工藝，可以采用固定夾具或適當(dāng)?shù)妮o助工具對其進(jìn)行裝夾與調(diào)整，從而減少裝夾調(diào)整所呈現(xiàn)的誤差。其次，測量誤差。測量是工件加工過程中最為基礎(chǔ)的步驟，其可以確保工件在加工尺寸方面的合理性，同時(shí)給予相應(yīng)地調(diào)整。測量的準(zhǔn)確性將會(huì)直接決定加工模具的整體誤差，如果在測量過程中采用的測量方式不合理或無法正確使用測量工具，便會(huì)導(dǎo)致模具發(fā)生較大的誤差。為了減小這一誤差，必須規(guī)范性操作測量行為，確保量具的使用效果。

2.4 人為因素方面

因?yàn)槿藶椴僮鬟^多會(huì)導(dǎo)致誤差問題的增多，因此，在加工過程中，需要不斷提高自動(dòng)化程度和網(wǎng)絡(luò)化程度。在加工效率和加工質(zhì)量方面，要向網(wǎng)絡(luò)化、自動(dòng)化、發(fā)展方向發(fā)展。它不僅能顯著提高機(jī)械加工制造本身的加工效率，而且能更好地適應(yīng)和控制加工過程，自動(dòng)形成加工工藝的具體參數(shù)，實(shí)現(xiàn)電機(jī)參數(shù)的前饋控制和調(diào)整，相應(yīng)模型的自動(dòng)識(shí)別，實(shí)現(xiàn)簡化轉(zhuǎn)換和簡化操作，應(yīng)用自動(dòng)轉(zhuǎn)換和自動(dòng)人機(jī)界面。機(jī)械工程當(dāng)中的大多數(shù)系統(tǒng)都需要保持較高的穩(wěn)定性，同時(shí)具備較高的緊急應(yīng)對能力以及恢復(fù)能力，對于系統(tǒng)的頻率必須采取動(dòng)態(tài)化的控制模式，從而保障系統(tǒng)的安全性。變頻系統(tǒng)當(dāng)中應(yīng)用可編程的控制器和控制系統(tǒng)相結(jié)合的方式可以有效地改造以往的控制回路，并應(yīng)用可編程控制器的方式實(shí)現(xiàn)對控制系統(tǒng)的控制，從而確保系統(tǒng)本身的工作正常性。PLC控制系統(tǒng)屬于機(jī)械加工中的一種有效控制系統(tǒng)，是否可以正常運(yùn)行會(huì)直接決定整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性。PLC的數(shù)據(jù)輸入與輸出、正常啟動(dòng)、高速運(yùn)轉(zhuǎn)、中速運(yùn)轉(zhuǎn)、低速和輸入端口的連接是分離的，其能夠直接性地控制系統(tǒng)的啟動(dòng)以及初始化等操作功能，同時(shí)還能夠有效地控制系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的高速、中速以及低速之間無法有效組合的問題，進(jìn)而促使控制系統(tǒng)在工作過程中可以更好地實(shí)現(xiàn)多段化的速度控制效果，從而保障加工的整體誤差效益。

3 結(jié)語

綜上所述，為了更好地實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工工藝技術(shù)誤差的控制效益持續(xù)提升，需要持續(xù)性地提升機(jī)械加工期間操作人員的專業(yè)技術(shù)水平，同時(shí)做好工具、工藝以及程序水平的優(yōu)化，不斷完善加工企業(yè)內(nèi)部的管理相關(guān)體系，并提升加工技術(shù)的質(zhì)量水平，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工工藝技術(shù)誤差的縮小，促使現(xiàn)代化機(jī)械生產(chǎn)技術(shù)得到持續(xù)發(fā)展，推動(dòng)機(jī)械生產(chǎn)行業(yè)長遠(yuǎn)發(fā)展。