分析機(jī)械加工工藝對(duì)零件加工精度的影響

王玲

摘要：隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，機(jī)械加工產(chǎn)業(yè)對(duì)推動(dòng)社會(huì)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(lái)越復(fù)雜、零部件精度越來(lái)越高的情況下，市場(chǎng)對(duì)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(duì)零件加工精度的具體影響，針對(duì)這些影響因素提出了一些提高零件加工精度的建議。

Abstract： With the sustainable development of China's social economy， the mechanical processing industry has made an important contribution to promoting the development of social productivity. The processing of parts is a very important part of the mechanical processing， in the modern system is more and more complex， the precision of parts is more and more high， the market has put forward higher requirements for the machining process. This paper expounds the relationship between machining technology and machining precision of parts， analyzes the specific influence of machining technology on machining precision of parts from the angles of stress deformation， thermal deformation and geometric error， and puts forward some suggestions to improve machining precision of parts.

關(guān)鍵詞：機(jī)械加工工藝;零件;加工精度

0? 引言

在現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)環(huán)境下，機(jī)械加工關(guān)系到社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展。隨著現(xiàn)代機(jī)械加工技術(shù)不斷提高，各個(gè)產(chǎn)業(yè)中用到的機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，涉及到的零件越來(lái)越多，同時(shí)對(duì)零件精度也有非常高的要求。在機(jī)械加工過(guò)程中，多方面因素都可能影響零件加工精度，導(dǎo)致零件功能受到影響。因此，有必要從機(jī)械加工工藝的角度出發(fā)，對(duì)影響零件加工精度的因素進(jìn)行分析，并進(jìn)行積極改良，提高加工質(zhì)量。

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(jì)圖紙，利用現(xiàn)代技術(shù)，對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)、部件、零件進(jìn)行加工的過(guò)程。在工業(yè)革命之后，人類社會(huì)機(jī)械加工技術(shù)全面進(jìn)步，極大提升了社會(huì)生產(chǎn)力。隨著現(xiàn)代社會(huì)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(lái)越小，精度要求越來(lái)越高[1]。顯然，傳統(tǒng)粗放式的機(jī)械加工方式，無(wú)法很好的保證零件精度。零件精度不足，容易導(dǎo)致零件無(wú)法與機(jī)械系統(tǒng)匹配，機(jī)械系統(tǒng)功能無(wú)法發(fā)揮出來(lái)。同時(shí)，會(huì)加劇機(jī)械磨損，影響機(jī)械使用壽命，能耗升高，嚴(yán)重時(shí)還可能引發(fā)生產(chǎn)事故。比如，一些零部件本身尺寸精度不高，在運(yùn)行的過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致其所在的組件內(nèi)部磨損嚴(yán)重，導(dǎo)致局部溫度升高。一方面影響系統(tǒng)運(yùn)行效率，導(dǎo)致能耗提高，另一方面還會(huì)導(dǎo)致組件受損，甚至產(chǎn)生巨大的損失。顯然，導(dǎo)致零件加工精度受到影響的主要影響因素，來(lái)自于機(jī)械加工工藝和加工環(huán)節(jié)，工藝不精、流程不科學(xué)、管理不到位，都可能導(dǎo)致零件加工精度受到影響。所以，要從提升機(jī)械加工工藝水平入手，提高零件加工精度，這對(duì)提高我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)水平有重要的意義。

2? 機(jī)械加工工藝對(duì)零件加工精度的影響因素分析

2.1 受力變形

無(wú)論是半自動(dòng)化加工還是全自動(dòng)機(jī)械加工，基本上都涉及到對(duì)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(gè)步驟。在整個(gè)過(guò)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(dòng)化加工系統(tǒng)中各個(gè)部件匹配度不足，或是受到外力的影響，導(dǎo)致其在運(yùn)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(dòng)化加工中，對(duì)各個(gè)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(huì)導(dǎo)致實(shí)際加工出來(lái)的零件參數(shù)與設(shè)計(jì)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(shí)施的過(guò)程中，由于高速切割、摩擦，會(huì)導(dǎo)致零部件溫度升高，較高的熱量會(huì)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(duì)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(guò)程，精度將難以得到保證。另外，對(duì)于一些金屬材料零部件來(lái)說(shuō)，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(shí)沒(méi)有考慮環(huán)境溫度，或是沒(méi)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(dòng)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(lái)講，因加工設(shè)備導(dǎo)致的零件加工精度問(wèn)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(gè)機(jī)械部分和控制部分[3]。一方面，如果加工設(shè)備各個(gè)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(huì)導(dǎo)致實(shí)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(shí)，存在不規(guī)范的情況，比如參數(shù)輸入錯(cuò)誤、操作流程錯(cuò)誤等，都會(huì)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(lái)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(dòng)化加工系統(tǒng)本身長(zhǎng)期運(yùn)行下出現(xiàn)磨損、老化，會(huì)直接導(dǎo)致其打磨、切削能力和精度出現(xiàn)問(wèn)題，使得加工精度無(wú)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(guó)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(duì)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(duì)零部件進(jìn)行研磨或倒角加工，在科學(xué)設(shè)計(jì)的加工磨具當(dāng)中，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)零部件的高精加工。在實(shí)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(guó)內(nèi)近年來(lái)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(shí)，提高零件的性能和功能價(jià)值。

③熱能工藝。針對(duì)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(guò)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(shí)，不影響零件本身，也不會(huì)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(lái)越高的機(jī)械加工質(zhì)量要求下，有必要對(duì)機(jī)械加工工藝系統(tǒng)及設(shè)備進(jìn)行更新和升級(jí)。目前我國(guó)部分企業(yè)過(guò)于看重短期利潤(rùn)，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(wú)法達(dá)到越來(lái)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(wú)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(jí)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(jì)和加工流程設(shè)計(jì)兩個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，如果加工流程過(guò)長(zhǎng)、涉及到的加工環(huán)節(jié)過(guò)多，會(huì)導(dǎo)致加工過(guò)程不可控因素過(guò)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(duì)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(jiǎn)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 降低外力干擾

針對(duì)零件加工過(guò)程中可能受到的各類外力影響，要對(duì)加工過(guò)程進(jìn)行全面的模擬，明確可能影響加工精度的各種外部因素，再進(jìn)行針對(duì)性的處理。首先，在加工之前，需要對(duì)加工系統(tǒng)各個(gè)部件進(jìn)行全面的檢查，對(duì)安裝過(guò)緊、過(guò)松的部件進(jìn)行調(diào)整。其次，檢查加工系統(tǒng)內(nèi)部是否存在異物，做好日常的清理工作。然后，要檢查加工系統(tǒng)內(nèi)潤(rùn)滑劑是否充足，及時(shí)補(bǔ)充，避免系統(tǒng)運(yùn)行潤(rùn)滑不足而出現(xiàn)摩擦力增大的問(wèn)題。

4.4 做好溫度控制

前文提到，機(jī)械加工中的溫度因素對(duì)零件精度有較大的影響，為此，要做好機(jī)械加工過(guò)程的溫度控制。首先，要做好加工系統(tǒng)的散熱降溫處理，定期檢查散熱裝置是否正常運(yùn)轉(zhuǎn)，排除外部環(huán)境中影響散熱的因素。在高溫環(huán)境下，需要結(jié)合一些外部降溫措施，確保機(jī)械加工設(shè)備的運(yùn)行溫度處于正常范圍[6]。其次，要做好設(shè)備運(yùn)行速度的控制，通過(guò)溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)加工過(guò)程中刀具、加工件本身的溫度進(jìn)行監(jiān)控，一旦超過(guò)預(yù)警值，要及時(shí)做好調(diào)整。

4.5 做好誤差控制

在機(jī)械加工過(guò)程中，要嚴(yán)格確保加工系統(tǒng)各個(gè)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(cè)，直到加工出來(lái)的零件達(dá)到精度要求，再投入正式生產(chǎn)。同時(shí)，要定期對(duì)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(cè)，及時(shí)更換易損件，進(jìn)一步降低加工幾何誤差。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，機(jī)械加工團(tuán)隊(duì)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(yǔ)

綜上所述，在我國(guó)機(jī)械加工產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展、加工質(zhì)量要求越來(lái)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(lái)，對(duì)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(guò)程的各類干擾因素，確保零件加工質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求。只有這樣，才能更好的提高零件加工質(zhì)量，滿足市場(chǎng)應(yīng)用及社會(huì)發(fā)展的需求。

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