機(jī)械加工工藝對零件加工精度的影響

張淼閔

【摘 要】隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，機(jī)械加工產(chǎn)業(yè)對推動社會生產(chǎn)力的發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。而零件加工是機(jī)械加工中十分重要的內(nèi)容，在現(xiàn)代系統(tǒng)越來越復(fù)雜、零部件精度越來越高的情況下，市場對機(jī)械加工工藝提出了更高的要求。文章闡述了機(jī)械加工工藝和零件加工精度之間的關(guān)系，從受力變形、熱變形以及幾何誤差等角度，分析了機(jī)械加工工藝對零件加工精度的具體影響，針對這些影響因素提出了一些提高零件加工精度的建議。

【關(guān)鍵詞】機(jī)械加工工藝;零件;加工精度

1 機(jī)械加工工藝和零件加工概述

機(jī)械加工主要是指按照機(jī)械設(shè)計圖紙，利用現(xiàn)代技術(shù)，對機(jī)械結(jié)構(gòu)、部件、零件進(jìn)行加工的過程。在工業(yè)革命之后，人類社會機(jī)械加工技術(shù)全面進(jìn)步，極大提升了社會生產(chǎn)力。隨著現(xiàn)代社會高速發(fā)展，機(jī)械加工逐步向結(jié)構(gòu)復(fù)雜化、精細(xì)化的方向發(fā)展，涉及到的各類零件體積越來越小，精度要求越來越高[1]。顯然，傳統(tǒng)粗放式的機(jī)械加工方式，無法很好的保證零件精度。零件精度不足，容易導(dǎo)致零件無法與機(jī)械系統(tǒng)匹配，機(jī)械系統(tǒng)功能無法發(fā)揮出來。同時，會加劇機(jī)械磨損，影響機(jī)械使用壽命，能耗升高，嚴(yán)重時還可能引發(fā)生產(chǎn)事故。

2 機(jī)械加工工藝對零件加工精度的影響因素分析

2.1 受力變形

無論是半自動化加工還是全自動機(jī)械加工，基本上都涉及到對零部件材料的粗加工、精加工等環(huán)節(jié)，其中涉及到切割、切削、打磨及焊接、組裝等多個步驟。在整個過程中，如果零部件材料、本成品受到額外力的影響，很可能出現(xiàn)變形的情況，導(dǎo)致精度受到影響[2]。在現(xiàn)代機(jī)械加工中，導(dǎo)致零件出現(xiàn)受力變形的原因如下：其一，自動化加工系統(tǒng)中各個部件匹配度不足，或是受到外力的影響，導(dǎo)致其在運行中出現(xiàn)變形、位移的情況，進(jìn)而壓迫或磨損零部件材料，導(dǎo)致其發(fā)生形變或受到損傷。其二，在零部件的自動化加工中，對各個環(huán)節(jié)的加工強(qiáng)度控制不到位、參數(shù)設(shè)置存在誤差，都會導(dǎo)致實際加工出來的零件參數(shù)與設(shè)計要求存在差異。其三，加工環(huán)境出現(xiàn)異物，導(dǎo)致零件半成品磨損，也是影響精度的主要原因。

2.2 熱變形

在多數(shù)機(jī)械加工工藝實施的過程中，由于高速切割、摩擦，會導(dǎo)致零部件溫度升高，較高的熱量會影響加工系統(tǒng)及零部件本身，導(dǎo)致其精度受到影響。有相當(dāng)一部分金屬材料本身的熱脹冷縮現(xiàn)象比較嚴(yán)重，往往在高精度精細(xì)化機(jī)械加工中，需要對熱變形因素進(jìn)行考慮。如果這部分因素考慮不周全，金屬零件在加工中經(jīng)歷局部熱膨脹、再冷卻的過程，精度將難以得到保證。另外，對于一些金屬材料零部件來說，在不同環(huán)境溫度下進(jìn)行加工，也可能出現(xiàn)材料因溫度變化而出現(xiàn)尺寸不精的情況。如果在加工時沒有考慮環(huán)境溫度，或是沒有進(jìn)行設(shè)備預(yù)熱，都可能導(dǎo)致熱變形的情況出現(xiàn)。

2.3 幾何誤差

如今，基本上都是使用自動化數(shù)控設(shè)備加工零部件，顯然以數(shù)控機(jī)床為代表的加工設(shè)備本身的技術(shù)水平、應(yīng)用方式、日常管理等，都可能導(dǎo)致零件加工精度受到影響?？傮w來講，因加工設(shè)備導(dǎo)致的零件加工精度問題，可以總結(jié)為幾何誤差。例如，很多零件加工用到的數(shù)控機(jī)床都屬于大型組合型設(shè)備，涉及到多個機(jī)械部分和控制部分[3]。一方面，如果加工設(shè)備各個部分組裝質(zhì)量不到位，尤其是刀具、磨具安裝精度不足，都會導(dǎo)致實際加工精度受到影響;另一方面，技術(shù)人員在操控加工設(shè)備時，存在不規(guī)范的情況，比如參數(shù)輸入錯誤、操作流程錯誤等，都會導(dǎo)致系統(tǒng)幾何誤差的出現(xiàn)，影響零件加工精度。從數(shù)控加工機(jī)床的應(yīng)用角度來講，導(dǎo)致零件另外，任何機(jī)械加工設(shè)備的日常維護(hù)管理尤為重要，如果維護(hù)保養(yǎng)不到位，自動化加工系統(tǒng)本身長期運行下出現(xiàn)磨損、老化，會直接導(dǎo)致其打磨、切削能力和精度出現(xiàn)問題，使得加工精度無法達(dá)到要求。

3 精密機(jī)械零件高精度加工工藝技術(shù)

在零件加工中，受到工藝、環(huán)境的影響，零部件表面毛刺、雜質(zhì)及氧化物是影響精度的主要因素之一。隨著現(xiàn)代機(jī)械加工技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，我國相關(guān)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中已經(jīng)出現(xiàn)了一些新的高精加工技術(shù)，對提高零件加工精度，打下了可靠的基礎(chǔ)。這些技術(shù)主要包括：

①電化學(xué)加工技術(shù)。該技術(shù)主要是利用電流沖擊零部件半成品表面，可以迅速去除其表面的毛刺、雜質(zhì)，達(dá)到拋光的效果。將電化學(xué)技術(shù)應(yīng)用到現(xiàn)代機(jī)械零件加工中，可以作為精加工以及加工收尾階段的重要環(huán)節(jié)，可以全面提升零件的加工精度和品質(zhì)。

②磨粒流加工工藝。這種技術(shù)主要是利用高強(qiáng)度陶瓷粒對零部件進(jìn)行研磨或倒角加工，在科學(xué)設(shè)計的加工磨具當(dāng)中，可以實現(xiàn)對零部件的高精加工。在實際的機(jī)械加工中，通常用到的陶瓷磨粒有多種尺寸，可以滿足多種精度的加工需求。另外，國內(nèi)近年來還出現(xiàn)了一種全新的軟性聚合物承載磨料，可以根據(jù)零件材料、應(yīng)用要求，選擇研磨自身流經(jīng)表面特性，在提高零件精度的同時，提高零件的性能和功能價值。

③熱能工藝。針對部分受熱影響較小的零部件，利用可燃?xì)怏w燃燒產(chǎn)生的瞬間高溫，去除工件表面毛刺、氧化物，達(dá)到提高精度的目的[4]。由于熱能工藝應(yīng)用過程中產(chǎn)生的高溫是瞬間出現(xiàn)的，可以在去除零件表面雜質(zhì)的同時，不影響零件本身，也不會導(dǎo)致其產(chǎn)生熱形變。

4 提高機(jī)械加工工藝和零件加工精度的策略

4.1 構(gòu)建完善的加工系統(tǒng)

顯然，在越來越高的機(jī)械加工質(zhì)量要求下，有必要對機(jī)械加工工藝系統(tǒng)及設(shè)備進(jìn)行更新和升級。目前我國部分企業(yè)過于看重短期利潤，不愿意在機(jī)械加工系統(tǒng)方面投入更多的研發(fā)精力和資金，導(dǎo)致加工系統(tǒng)無法達(dá)到越來越高的加工精度要求。尤其是一些體積小、精度高、造型復(fù)雜的零件，采用傳統(tǒng)的機(jī)械加工設(shè)備，是肯定無法達(dá)到加工要求的。所以，相關(guān)企業(yè)需要加強(qiáng)相關(guān)技術(shù)研究，投入更多資金升級設(shè)備，積極創(chuàng)新機(jī)械加工工藝，為提高零件加工精度打下可靠的基礎(chǔ)。

4.2 優(yōu)化加工流程

任何零部件的加工之前，都涉及到零部件設(shè)計和加工流程設(shè)計兩個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，如果加工流程過長、涉及到的加工環(huán)節(jié)過多，會導(dǎo)致加工過程不可控因素過多，影響加工精度。為此，技術(shù)人員需要深入分析零件加工要求，基于對零件材料特性以及機(jī)械加工設(shè)備的全面了解，制定合適的加工流程[5]。在保證滿足加工要求的基礎(chǔ)上，簡化加工流程，這一方面可以提高零件加工精度，另一方面有助于縮短加工工期，提高企業(yè)效益。

4.3 做好誤差控制

在機(jī)械加工過程中，要嚴(yán)格確保加工系統(tǒng)各個部件安裝到位，以及加工系統(tǒng)的各類參數(shù)設(shè)定正確。檢查之后，再進(jìn)行試加工觀測，直到加工出來的零件達(dá)到精度要求，再投入正式生產(chǎn)。同時，要定期對機(jī)械加工系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，做好刀具磨損程度的監(jiān)測，及時更換易損件，進(jìn)一步降低加工幾何誤差。從長遠(yuǎn)來看，機(jī)械加工團(tuán)隊需要做好加工資料、數(shù)據(jù)的采集、整理和分析，基于大量數(shù)據(jù)進(jìn)行幾何誤差分析，逐步將機(jī)械加工系統(tǒng)調(diào)試到更優(yōu)狀態(tài)。

5 結(jié)束語

綜上所述，在我國機(jī)械加工產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展、加工質(zhì)量要求越來越高的背景下，傳統(tǒng)機(jī)械加工工藝及生產(chǎn)加工管理方式存在的不足逐漸暴露出來，對加工精度造成了較大的影響。為此，相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)一方面需要加大機(jī)械加工工藝研究、更新的投入，采用更先進(jìn)的機(jī)械加工技術(shù)，滿足高精度零部件加工的需求;另一方面，需要做好機(jī)械加工工藝流程的研究分析，排除機(jī)械加工過程的各類干擾因素，確保零件加工質(zhì)量達(dá)到設(shè)計要求。只有這樣，才能更好的提高零件加工質(zhì)量，滿足市場應(yīng)用及社會發(fā)展的需求。

參考文獻(xiàn)：

[1]文平.機(jī)械加工工藝對零件加工精度的影響及控制的思考[J].河北農(nóng)機(jī)，2020（1）：42.

[2]張朝國.機(jī)械加工工藝對零件加工精度的影響及控制[J].阜陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2020，31（1）：43-45.

[3]陳曉蓉，鄒星榮，杜京緯.機(jī)械加工工藝對金屬零件加工精度的影響及控制分析[J].科學(xué)與財富，2020（2）：325.

（作者單位：柏徳皮革（中國）有限公司）