加工工藝對機(jī)械零部件加工精度的影響及優(yōu)化措施

摘要：現(xiàn)代社會對機(jī)械零部件加工精度的要求越來越高，而要提高零部件加工精度，確保加工工藝科學(xué)合理性十分重要。當(dāng)下影響機(jī)械零部件加工精度的因素主要來自內(nèi)部與外部兩個(gè)方面，其中內(nèi)部影響因素有機(jī)械加工設(shè)備自身的誤差、機(jī)床加工設(shè)備磨損以及人員操作管理問題，外部影響因素有熱變形因素、受力因素，為了進(jìn)一步提高零部件加工精度，需要從降低外部因素對加工過程的影響、加強(qiáng)對加工溫度的管控以及強(qiáng)化加工工藝水平三個(gè)方面進(jìn)行加工工藝優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：加工工藝;機(jī)械零部件;加工精度;影響

中圖分類號：TH16 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-957X（2021）09-0123-02

0 ?引言

隨著現(xiàn)代社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，促使許多行業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)生了非常大進(jìn)步，機(jī)械制造行業(yè)為了滿足不同行業(yè)的發(fā)展需求，許多有用的、先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備被設(shè)計(jì)與生產(chǎn)出來，并廣泛運(yùn)用到許多行業(yè)領(lǐng)域中，為推動(dòng)各個(gè)行業(yè)發(fā)展做出了重大貢獻(xiàn)。然而當(dāng)下人們已經(jīng)不能夠滿足與機(jī)械設(shè)備完成相應(yīng)的動(dòng)作與功能，更希望機(jī)械設(shè)備擁有更好的應(yīng)用性能與安全性能。每一個(gè)完善的機(jī)械設(shè)備，其都是通過許許多多的零部件組合而成，所以，機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量與應(yīng)用效果的好壞受到每個(gè)零部件品質(zhì)與加工精度的影響，為了確保生產(chǎn)制造出的機(jī)械設(shè)備具有良好的穩(wěn)定性與可靠性，必須要加強(qiáng)各個(gè)零部件加工過程的檢查與管理，不符合使用需求的零部件，堅(jiān)決不能夠流入到裝配環(huán)節(jié)。與此同時(shí)，影響零部件品質(zhì)的重要因素是加工精度，精度較差的零部件，質(zhì)量往往也是不達(dá)標(biāo)的，為此應(yīng)當(dāng)要不斷提高零部件加工精度，尋找出影響零部件加工精度的主要因素，剖析原因，尋找解決方案，科學(xué)合理設(shè)置加工工藝，保證生產(chǎn)加工的零部件具有良好的加工精度。

1 ?機(jī)械加工工藝概述

1.1 機(jī)械加工工藝流程

機(jī)械加工工藝流程通常表示為進(jìn)行某個(gè)零部件加工時(shí)，實(shí)現(xiàn)從毛坯件到成品件的各個(gè)流程[1]。人們依托于加工工藝來調(diào)整毛坯件的外形尺寸，從而確保零部件尺寸精度，這其中涵蓋了粗加工與精加工，一般情況下，零部件先進(jìn)行粗加工，最后再進(jìn)行精加工。需要特別說明的是，這里的粗加工表示為對零部件毛坯件進(jìn)行簡單的切削加工，不需要保證零部件的加工尺寸與表面粗糙度等。在粗加工完成之后進(jìn)入到精加工工序，需要對零部件加工尺寸、粗糙度等參數(shù)進(jìn)行分析，保證加工完成的零部件能夠滿足圖紙要求，整個(gè)精加工過程需要耗費(fèi)較長的時(shí)間，加工成本也相對較高。

零部件在完成精加工以后，需要對完成的零部件進(jìn)行尺寸測量與檢測，通常該工作由專業(yè)的部門或者人員負(fù)責(zé)，當(dāng)檢測的零部件符合加工要求后，將其放置到成品區(qū)或者合格區(qū)，當(dāng)檢測的零部件不符合加工要求時(shí)，需要進(jìn)行二次加工與返修，對于不能返修的零部件做報(bào)廢處理[2]。

1.2 機(jī)械加工工藝規(guī)程

機(jī)械加工工藝規(guī)程通常表示為零部件在進(jìn)行生產(chǎn)加工前，根據(jù)零部件的具體加工要求制定的生產(chǎn)流程與計(jì)劃，并形成有參考意義的工藝文件，緊接著對這些工藝文件開展審批與查閱工作，進(jìn)而獲得機(jī)械加工工藝規(guī)程。工藝文件通常涵蓋了機(jī)械加工工藝在零部件切削加工中的加工流程、加工方式以及加工設(shè)備運(yùn)行狀況三個(gè)部分[3]。

2 ?機(jī)械零部件加工精度的影響因素分析

2.1 內(nèi)部影響因素

在零部件進(jìn)行加工過程中，內(nèi)部影響因素會對零部件加工精度產(chǎn)生重大影響，也是當(dāng)下影響零部件加工精度中十分普遍的一種因素，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

首先，機(jī)械加工設(shè)備自身的誤差。機(jī)械加工設(shè)備是一個(gè)十分緊密的設(shè)備，本身包含了十分復(fù)雜和多樣的零部件，這些零部件共同作用實(shí)現(xiàn)了機(jī)床的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，正常來說，盡管機(jī)床在生產(chǎn)加工與裝配過程中會產(chǎn)生參數(shù)誤差，但是這些誤差范圍都十分小，基本上可以不考慮，然而當(dāng)機(jī)床工作環(huán)境不穩(wěn)定或者受到一些外力時(shí)，就會使得誤差范圍擴(kuò)大，進(jìn)而產(chǎn)生機(jī)床加工精度不達(dá)標(biāo)的問題。例如，數(shù)控車床在安裝過程中，地基平整性不好，機(jī)床沒有安裝穩(wěn)固，在運(yùn)行時(shí)會由于震動(dòng)而產(chǎn)生一定的晃動(dòng)，也可能會出現(xiàn)數(shù)控車床內(nèi)部加工產(chǎn)生沒有安裝零部件特征進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，這些都會導(dǎo)致機(jī)床加工誤差較大，不能夠很好的保障加工精度[4]。

其次，機(jī)床加工設(shè)備磨損。機(jī)床在正常使用過程中，相互運(yùn)動(dòng)表面都會產(chǎn)生一定的磨損，可以說這樣的問題是不可避免的。此外當(dāng)機(jī)床長時(shí)間高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)或者使用操作不規(guī)范等時(shí)，會導(dǎo)致機(jī)床內(nèi)部零件磨損嚴(yán)重，就會使得誤差范圍擴(kuò)大。比如說數(shù)控車床在日常使用過程中，刀具的進(jìn)給機(jī)構(gòu)、換刀機(jī)構(gòu)以及刀具本身都是產(chǎn)生一定的磨損，尤其是在進(jìn)行一些難切削材料加工時(shí)，會導(dǎo)致刀具磨損速度過快，如果沒有及時(shí)更換新刀具，會導(dǎo)致加工尺寸超差，難以保證加工精度。

最后，人員操作管理問題。加工工藝的執(zhí)行還與設(shè)備操作人員的實(shí)際操作狀況有密切的聯(lián)系，假如加工機(jī)床操作人員擁有扎實(shí)的理論知識與實(shí)踐技能、豐富的加工經(jīng)驗(yàn)以及認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度等，就可以很好的避免人為因素對加工精度的影響。然而，從當(dāng)下機(jī)床設(shè)備操作人員實(shí)際狀況來看，許多工作人員對加工工藝流程不了解，不能夠深入領(lǐng)悟加工技術(shù)要點(diǎn)，加工過程中馬虎大意，必然難以保證零部件加工精度。比如說，一些操作人員在進(jìn)行零部件加工時(shí)，當(dāng)加工工藝與自身的經(jīng)驗(yàn)相矛盾時(shí)，往往會以自身的經(jīng)驗(yàn)為主，而沒有嚴(yán)格按照加工工藝來執(zhí)行，從而導(dǎo)致零部件產(chǎn)生加工精度誤差。

2.2 外部影響因素

外部影響因素一般表示為不是機(jī)械加工設(shè)備自身因素以及操作因素導(dǎo)致的加工精度誤差，出現(xiàn)這種問題的主要原因，是由于熱變形以及受力等原因產(chǎn)生的加工精度誤差。

首先，熱變形因素。機(jī)床設(shè)備在切削加工過程中，刀具會與工件表面產(chǎn)生直接的接觸，比如說進(jìn)行車削加工、磨削加工等，在此過程中都會出現(xiàn)較大的熱量，當(dāng)熱量較低、時(shí)間較短時(shí)，產(chǎn)生的熱量并不會對機(jī)床與工件產(chǎn)生一定的影響，然而當(dāng)機(jī)床設(shè)備處于長時(shí)間高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，會產(chǎn)生龐大的熱量，當(dāng)散熱不良時(shí)會造成大量熱量聚集，一方面會引起機(jī)床本身部分結(jié)構(gòu)件的熱變形，另一方面也會導(dǎo)致加工工件受熱產(chǎn)生變形，在這種情況下，機(jī)械加工設(shè)備既不能夠嚴(yán)格按照設(shè)定的路徑進(jìn)行加工，也容易產(chǎn)生加工操作不當(dāng)，降低零部件加工精度。

其次，受力因素?，F(xiàn)階段，要想實(shí)現(xiàn)機(jī)械零部件加工，依然需要與零部件進(jìn)行直接的接觸，在此過程中不可避免的會對工件產(chǎn)生一定的力[5]。一般來說，機(jī)床設(shè)備通過刀具進(jìn)行零部件切削加工或者磨削加工時(shí)，都會對零部件產(chǎn)生一定的擠壓破壞，即便加工工藝科學(xué)合理，操作規(guī)范，也會影響到零部件加工精度，不可避免的產(chǎn)生一些不合格品。當(dāng)設(shè)備操作人員在進(jìn)行加工參數(shù)優(yōu)化與調(diào)整時(shí)，沒有考慮到加工受力變形因素，會造成零部件加工不穩(wěn)定，產(chǎn)生較大的加工誤差。另外，機(jī)械加工操作也會產(chǎn)生應(yīng)力，盡管非常輕微，然而如果得不到有效管控，也會對零部件加工精度產(chǎn)生較大影響。

3 ?機(jī)械零部件加工精度優(yōu)化措施

3.1 降低外部因素對加工過程的影響

在進(jìn)行機(jī)械零部件加工時(shí)，外力會影響到零部件加工精度，主要有擠壓力、摩擦力等，當(dāng)有外力存在時(shí)，難以有效保證零部件加工精度，為了降低外部因素對加工過程的影響，可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行。第一，在進(jìn)行零部件加工前，操作人員應(yīng)當(dāng)要對加工設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行檢查，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)件運(yùn)動(dòng)阻力較大時(shí)，需要對其松緊度進(jìn)行科學(xué)合理調(diào)整，防止加工過程中對零部件產(chǎn)生力。第二，在進(jìn)行機(jī)械零部件加工過程中，必然會伴隨著摩擦力，比如說在開展零部件加工時(shí)，機(jī)床刀具與零部件接觸就會出現(xiàn)摩擦力，當(dāng)加工動(dòng)作持續(xù)進(jìn)行時(shí)，摩擦力還會不斷的增大，為了降低摩擦力對零部件加工精度的影響，應(yīng)當(dāng)要定期對機(jī)床設(shè)備表面進(jìn)行打磨，有效降低對零部件加工過程的影響，提高零部件加工品質(zhì)，確保零部件加工精度滿足圖紙要求。

3.2 加強(qiáng)對加工溫度的管控

正常情況下，機(jī)械零部件加工過程必然會產(chǎn)生熱量，并對加工精度產(chǎn)生較大的影響，為了降低加工熱量對零部件加工品質(zhì)的影響，必須要加強(qiáng)對加工溫度的管控[6]。在機(jī)床設(shè)備運(yùn)行過程中，當(dāng)溫度高于或者低于標(biāo)準(zhǔn)溫度范圍時(shí)，都會對機(jī)床運(yùn)行產(chǎn)生較大影響。在進(jìn)行零部件加工過程中，當(dāng)機(jī)床設(shè)備的轉(zhuǎn)速較高，會在較短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量的熱量，此時(shí)操作人員應(yīng)當(dāng)要增加冷卻液的流量，合理控制加工溫度。比如，當(dāng)零部件進(jìn)行磨削加工時(shí)，會由于不斷的摩擦產(chǎn)生大量的熱能，為了避免熱變形對加工精度的影響，需要使用冷卻液將溫度維持在正常范圍。

另外，零部件加工過程中產(chǎn)生的熱量，不僅會對工件產(chǎn)生熱變形，也會對切削刀具產(chǎn)生影響，當(dāng)?shù)毒邷囟壬仙^高時(shí)，同樣會對零部件加工精度產(chǎn)生較大影響，為此應(yīng)當(dāng)要采用適宜的物理方法控制刀具溫度，進(jìn)而提高加工品質(zhì)與加工速度。

3.3 強(qiáng)化加工工藝水平

一方面，在使用機(jī)械加工工藝時(shí)，技術(shù)與工藝等專業(yè)人員需要針對加工工藝制定出科學(xué)合理的工藝流程圖，充分考慮各方面因素，保證設(shè)計(jì)完成的加工工藝能夠消除外部因素對加工精度的影響，同時(shí)機(jī)床操作人員還應(yīng)當(dāng)要依照實(shí)際的加工需求，進(jìn)一步優(yōu)化加工流程[7]。在進(jìn)行零部件機(jī)械加工過程中，相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)要科學(xué)合理規(guī)劃零部件加工周期，在確保企業(yè)有合理利潤的前提下，不斷提高零部件加工品質(zhì)與速度。

另一方面，在實(shí)際開展機(jī)械零部件加工時(shí)，制定出更高級別和水平的加工工藝，也有助于提高零部件加工精度。所以，機(jī)械加工單位應(yīng)當(dāng)要不斷引進(jìn)先進(jìn)加工工藝系統(tǒng)，投入更多的人力和物力開展加工工藝研究工作，進(jìn)一步強(qiáng)化自身加工工藝水平。

4 ?結(jié)語

現(xiàn)階段，我國機(jī)械零部件加工水平不斷提高，加工工藝也逐步得到完善與優(yōu)化。零部件加工精度直接影響到機(jī)械產(chǎn)品的性能與穩(wěn)定性，保證零部件加工精度至關(guān)重要。零部件實(shí)際加工過程中受到內(nèi)部與外部因素的影響，工作人員應(yīng)當(dāng)要盡可能的避免外部因素對加工精度的影響，合理控制零部件加工溫度，提高加工工藝水平，確保零部件加工品質(zhì)與效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]邵會超.機(jī)械加工工藝對零件加工精度的影響及控制的探索與思考[J].科技風(fēng)，2019（05）：164.

[2]王冰.關(guān)于機(jī)械加工工藝對零件加工精度的影響分析及控制探討[J].湖北農(nóng)機(jī)化，2019（04）：52.

[3]郭紅.淺談機(jī)械加工工藝對加工零件精度的影響因素和控制措施[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2019（05）：113-114.

[4]楊洋，郭晶晶.關(guān)于機(jī)械加工工藝對零件加工精度的影響分析及控制探討[J].中外企業(yè)家，2020（11）：256.

[5]王麗君.基于精度要求下的特殊孔機(jī)械加工工藝及夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].微型電腦應(yīng)用，2019，35（07）：108-110.

[6]王雷，邱曉慶，鐘靈.數(shù)控加工工藝對金屬零件加工精度的影響及控制探究[J].世界有色金屬，2019（13）：275，277.

[7]程乾坤，杜春平.殘余應(yīng)力對零件加工精度的影響分析與工藝改進(jìn)——以鉗工加工燕尾槽為例[J].桂林航天工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2019，24（04）：497-501.

作者簡介：岳偉平（1989-），女，山東莘縣人，聊城大學(xué)東昌學(xué)院 助教，研究方向?yàn)橄冗M(jìn)制造技術(shù)、現(xiàn)代生產(chǎn)物流、數(shù)控技術(shù)、模具設(shè)計(jì)制造、3D打印等。