機(jī)械加工對(duì)金屬零件加工精度的影響

陳亮

摘 要：機(jī)械制造行業(yè)對(duì)零件加工精度有著較為嚴(yán)格的要求，這就使得機(jī)械加工企業(yè)需要根據(jù)市場(chǎng)要求不斷完善機(jī)械加工技術(shù)。本文首先分析了機(jī)械加工精度的要求;其次從金屬零件加工的角度出發(fā)，詳細(xì)探討了機(jī)械加工精度的影響因素;最后提出相應(yīng)的解決措施，以期提供有益參考，全面提高金屬零件加工精度。

關(guān)鍵詞：機(jī)械加工;金屬零件;加工精度;影響因素

中圖分類號(hào)：TG659 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2021）31-0037-03

Influence of Machining on Machining Accuracy of Metal Parts

CHEN Liang

（Sinohydro Engineering Bureau 8 Co.，Ltd.，Changsha Hunan 410000）

Abstract： In the machinery manufacturing industry， there are strict requirements for the machining accuracy of parts， which requires the machining enterprises to continuously improve the machining technology according to the market requirements. This paper first analyzes the requirements of machining accuracy， and then discusses in detail the influencing factors of machining accuracy from the perspective of metal parts machining， and puts forward corresponding solutions， in order to provide valuable reference and comprehensively improve the machining accuracy of metal parts.

Keywords： mechanical processing;metal parts;machining accuracy;influencing factors

機(jī)械加工是利用機(jī)床通過預(yù)定的加工工藝改變毛坯的尺寸、形狀、相對(duì)位置、表面質(zhì)量等，使之形成符合圖樣要求的零件的過程。由于通過機(jī)械加工形成的零件往往不是單獨(dú)使用的，而是需要把多個(gè)零件裝配到一起形成特定用途的產(chǎn)品，因此機(jī)械加工精度不僅影響裝配的實(shí)施，對(duì)裝配精度也有很大的影響[1]。因此，必須加強(qiáng)機(jī)械加工中影響金屬零件精度的因素控制，降低零部件加工技術(shù)誤差，提升產(chǎn)品性能。

1 機(jī)械加工精度要求

機(jī)械加工是指按照設(shè)計(jì)圖紙，利用現(xiàn)代技術(shù)對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)、部件和零件等進(jìn)行加工。工業(yè)革命后，機(jī)械加工產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，社會(huì)生產(chǎn)力得到了顯著提升。但是，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和人們生活水平的提高，機(jī)械加工流程日益復(fù)雜，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)也更加精細(xì)。加工中會(huì)涉及許多細(xì)小零件的處理，對(duì)于尺寸精度的要求也更為嚴(yán)苛[2]。在此發(fā)展背景下，傳統(tǒng)的加工模式已經(jīng)不能滿足需求，難以保證零件的加工精度，甚至?xí)?dǎo)致零件投入使用后，不能與機(jī)械體系相互匹配，對(duì)機(jī)械系統(tǒng)功能造成影響。若機(jī)械磨損持續(xù)加劇，則會(huì)縮短其使用壽命，提升能耗，甚至?xí)l(fā)運(yùn)行故障。例如，部分零件加工存在缺陷，尺寸不精確，在運(yùn)行時(shí)會(huì)與其他零部件產(chǎn)生摩擦，造成局部溫度快速提升，從而降低系統(tǒng)運(yùn)行效率，加快組件老化損壞，造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。

對(duì)金屬零件機(jī)械加工特征進(jìn)行分析，影響零件加工精度的原因主要有兩個(gè)方面，即機(jī)械加工工藝與加工過程。若未對(duì)機(jī)械加工過程進(jìn)行全程監(jiān)控，對(duì)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行反復(fù)校核，就會(huì)引發(fā)零件加工精度問題。因此，必須注重機(jī)械加工工藝的應(yīng)用和過程管控[3]。

2 機(jī)械加工對(duì)金屬零件加工精度的影響

目前，隨著工業(yè)的發(fā)展，各領(lǐng)域?qū)饘倭慵男枨蟛粩嘣黾?，?duì)金屬零件的要求也越來越高。金屬零件機(jī)械加工方法主要有溶解、鉆削、車削、劃線、銑削、磨削等。研究機(jī)械加工技術(shù)對(duì)金屬零件加工的影響，有助于不斷提高金屬零件加工精度，為金屬器械的可靠運(yùn)行奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2.1 內(nèi)在因素

機(jī)械加工對(duì)零部件加工精度的內(nèi)在影響因素主要有3點(diǎn)。①工作人員的操作工藝與水平。加工前，工作人員需先進(jìn)行技術(shù)交底，按照零部件加工設(shè)計(jì)圖紙開展相應(yīng)的操作，保證最終成效。若工作人員的操作水平參差不齊，專業(yè)素養(yǎng)不足，不能完全按照?qǐng)D紙要求對(duì)零部件的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行控制，則易導(dǎo)致生產(chǎn)出的最終零部件不符合設(shè)計(jì)要求，需返工處理甚至棄用。②加工材料。因零部件的使用場(chǎng)景不同，性能要求也有所不同，若加工材料選擇不當(dāng)，則會(huì)對(duì)零部件使用功能的發(fā)揮造成不利影響，也會(huì)影響加工精度。③加工設(shè)備。機(jī)械加工設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)出現(xiàn)磨損，而磨損部位與磨損程度均是零部件加工精度管控的重要影響因子，若設(shè)備出現(xiàn)問題并存在技術(shù)誤差，則會(huì)增加零部件加工成本[4]。

2.2 外在因素

機(jī)械加工過程中，零部件加工精度的外在影響因素有3點(diǎn)。①受力狀態(tài)。為保證零部件加工效果，需按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行打磨，使其形狀、尺寸等均符合設(shè)計(jì)要求。若出現(xiàn)人為操作失誤或者是機(jī)械受力狀態(tài)變化，則會(huì)影響最終加工效果[5]。②受熱狀態(tài)。因加工設(shè)備在生產(chǎn)過程中需持續(xù)運(yùn)行，局部升溫會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，在此階段對(duì)零部件進(jìn)行切割，則會(huì)造成零部件變形，亦會(huì)引發(fā)零部件精度問題。③加工工序。因零部件類型多樣，加工工藝不同，生產(chǎn)程序也有差異，在加工前需根據(jù)生產(chǎn)需求選擇相應(yīng)的工藝與工序。若選擇不合理，則會(huì)對(duì)零部件的加工時(shí)間與精度造成影響。

2.3 機(jī)床誤差

機(jī)床是零部件加工中的重要工具，其工作原理是按照零部件的設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行調(diào)控，對(duì)零部件的原材料進(jìn)行系列處理，提高了零部件的加工效率和精度。但是因?yàn)榧夹g(shù)更迭，機(jī)床的數(shù)控編程也不斷更新，機(jī)床加工企業(yè)在應(yīng)用機(jī)床的過程中可能未注意機(jī)床性能的差異性，影響了零部件的加工精度[6]。機(jī)床對(duì)零部件加工精度的影響因素分析如下。

①機(jī)床導(dǎo)軌導(dǎo)向因素。在零部件加工過程中，機(jī)床操作人員會(huì)根據(jù)加工進(jìn)度和需求對(duì)機(jī)床導(dǎo)軌導(dǎo)向進(jìn)行調(diào)控，改變位置和方向。若機(jī)床導(dǎo)軌在垂直平面位移時(shí)出現(xiàn)誤差，則會(huì)影響零部件加工精度。②機(jī)床主軸因素。零部件加工時(shí)機(jī)床主軸不停回轉(zhuǎn)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)偏離。若偏離正常主軸線則會(huì)造成誤差，引發(fā)零部件加工質(zhì)量問題。③機(jī)床傳動(dòng)鏈因素。機(jī)床傳動(dòng)鏈運(yùn)行時(shí)位置會(huì)發(fā)生變化，也會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)位，這類問題會(huì)造成零部件加工過程中的技術(shù)誤差，不僅影響加工工序的正常進(jìn)行，也會(huì)導(dǎo)致零部件規(guī)格不精確。

3 提高金屬零件加工精度的措施

金屬零件精度直接依賴于機(jī)械加工工藝，加強(qiáng)機(jī)械加工技術(shù)控制十分關(guān)鍵。

3.1 提高機(jī)床、夾具、量具的精度

機(jī)床、夾具、量具精度直接影響金屬零件加工精度，必須做好以下幾項(xiàng)工作。首先，在機(jī)床檢驗(yàn)過程中，要重點(diǎn)關(guān)注其幾何精度，采用科學(xué)合理的方法進(jìn)行檢驗(yàn)。除此之外，在機(jī)床檢驗(yàn)過程中，還要重點(diǎn)關(guān)注導(dǎo)軌平面內(nèi)的直線度以及主軸軸徑的徑向跳動(dòng)等。如果在檢查過程中發(fā)現(xiàn)精度存在偏差，則需要按照要求及時(shí)做出調(diào)整，確保各項(xiàng)精度均符合標(biāo)準(zhǔn)要求。其次，要合理選擇夾具，夾具的選擇要結(jié)合加工件的性狀及尺寸等情況[7]。值得注意的是，要保證夾具的精度高于被加工件自身的精度。最后，要合理選擇量具。量具是保證加工質(zhì)量的關(guān)鍵，應(yīng)結(jié)合被加工件的測(cè)量要素，合理選擇量具。除此之外，還要合理應(yīng)用量具，注重對(duì)量具的保管，避免在應(yīng)用和保管過程中影響量具的精度，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)偏差。目前，金屬零件加工精度檢測(cè)方法有兩大類，分別是接觸式和非接觸式，具體檢測(cè)工具如表1所示。機(jī)器視覺檢測(cè)方法作為新型加工精度檢測(cè)技術(shù)，發(fā)展?jié)摿薮?，?yīng)用范圍廣泛，其檢測(cè)精度高且可持續(xù)工作。

3.2 合理選用切削用量

切削用量是影響加工精度的主要因素，因此要合理選用切削用量。切削用量的選擇，需要結(jié)合具體的加工階段。例如，在精加工階段，應(yīng)選擇較小的給進(jìn)量、較大的背吃刀量，與此同時(shí)還要盡量選用較高的切削速度;在粗加工階段，背吃刀量則應(yīng)盡可能大，但是切削不能一味追求高速，應(yīng)合理控制速度，還應(yīng)選擇盡量大的給進(jìn)量。原因是粗加工階段對(duì)加工精度的影響較小，該階段應(yīng)盡量提升金屬切除率[8]。

3.3 合理選擇刀具

目前，在機(jī)械加工過程中，硬質(zhì)合金刀具的應(yīng)用比較廣泛。與傳統(tǒng)的高速鋼刀具相比，硬質(zhì)合金刀具在耐熱性方面更占優(yōu)勢(shì)。但是，硬質(zhì)合金刀具也存在一定的局限性，主要體現(xiàn)在其韌性不足等方面。針對(duì)這種情況，應(yīng)結(jié)合不同的應(yīng)用需求合理選擇刀具[9]。例如，可以應(yīng)用高速鋼刀具進(jìn)行精加工，應(yīng)用硬質(zhì)合金刀具進(jìn)行粗加工。這樣不僅可以保證刀具符合加工需求，還能更好地發(fā)揮出刀具的優(yōu)勢(shì)和作用，保障車削工作的順利開展。除了合理選擇刀具之外，在車削過程中還要注重控制刀具的角度。刀具的角度是影響工件表面質(zhì)量的關(guān)鍵因素，因此應(yīng)給予高度重視，合理選擇刀具角度。具體而言，刀具角度的選擇應(yīng)從以下幾個(gè)方面入手。①如果工藝系統(tǒng)剛度合理，應(yīng)盡量減小主偏角，提升加工表面的光滑度;在工藝系統(tǒng)剛度較差（特別是當(dāng)工件的剛性不足）時(shí)，選用較大的主偏置角度防止工件表面產(chǎn)生變形和震動(dòng)。②副偏置角度的主要功能是減少副切削刃和副后刃面與工件已加工表面間的摩擦，從而避免切削震動(dòng)。副偏置角度的尺寸主要影響已加工表面的粗糙度，為減小工件表面的粗糙度，應(yīng)選用較小的副偏置角度。③刃傾角主要影響巖屑的流動(dòng)傾向。在粗加工時(shí)，刃傾角一般取負(fù)值;精加工時(shí)，刃傾角一般取正值。另外，在刃磨刀具的過程中，還需要在前刀面上磨出一個(gè)弧形斷削槽，在斷屑槽的作用下，使切削過程中所產(chǎn)生的切屑斷裂。這樣一來便可以更好地規(guī)避切屑磨損加工件表面的現(xiàn)象，保障加工表面的質(zhì)量。

3.4 提高工藝系統(tǒng)的剛度

首先要注重提高工件的剛度，更好地規(guī)避工件在受力情況下發(fā)生變形。其次，合理裝卡工件，避免夾緊變形現(xiàn)象[3]。

3.5 加工過程的冷卻

切割過程中會(huì)產(chǎn)生大量的切割熱源，因此工件也會(huì)因受熱變化而影響工件精度，特別是在加工薄壁零部件以及散熱條件較不好的零部件時(shí)尤其明顯[10]。因此，加工在車軸套、梯形螺紋時(shí)，工件會(huì)由于受熱變化而產(chǎn)生長(zhǎng)度偏差和齒距累積偏差等。在磨削過程中，采用切削液有效冷卻刀具，以增加刀具的使用壽命，改善機(jī)械加工效果。另外，切削液還能夠使工件快速冷卻，降低熱變形，以進(jìn)一步提高加工工件精確度。

4 結(jié)語

綜上所述，零部件加工精度與加工工藝密切相關(guān)。隨著我國(guó)生產(chǎn)工藝的不斷進(jìn)步，生產(chǎn)水平日益提升。但是零部件加工仍然存在質(zhì)量問題，因此必須對(duì)加工精度的影響因素進(jìn)行總結(jié)分析，提高管控措施的針對(duì)性，保證零件加工質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求，滿足市場(chǎng)應(yīng)用與行業(yè)發(fā)展要求。

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