關(guān)于機(jī)械加工精度提升的工藝措施探討

鐘偉超

摘 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及科技的進(jìn)步，我國(guó)的機(jī)械加工技術(shù)也在日益革新，工件加工的質(zhì)量直接影響著工件的質(zhì)量，對(duì)工件影響最大的就是加工精度。然而在機(jī)械加工的過(guò)程中，難免會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題影響到工件的精度。所以，要不斷完善加工工藝，減少因?yàn)闄C(jī)械設(shè)備造成的誤差或者人為操作的錯(cuò)誤，提高機(jī)械加工精度。本文對(duì)影響機(jī)械加工精度的原因進(jìn)行分析，并提出一些提升加工工藝的措施。

關(guān)鍵詞：機(jī)械技工技術(shù)；加工精度；加工工藝

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.15.258

0 引言

通常情況下，人們認(rèn)為機(jī)械加工精度等同于機(jī)械的準(zhǔn)確度，但是事實(shí)上并不是如此，機(jī)械加工精度是指在機(jī)械加工之后，零件的實(shí)際幾何參數(shù)必須符合圖紙?jiān)O(shè)定的理想數(shù)值，一般是零件的幾何參數(shù)和理想數(shù)值之間的誤差越小越好，在幾何形狀的精度、尺寸的精度以及相互位置的精度等方面也要相得益彰。因此，為了減少誤差，謹(jǐn)慎的操控工作在實(shí)際的工作過(guò)程中非常重要。

1 機(jī)械加工精度的概念

機(jī)械加工精度包括尺寸精度、形狀精度和位置精度。尺寸精度指的是機(jī)械加工后零件的現(xiàn)實(shí)尺寸和零件尺寸的吻合程度；形狀精度是機(jī)械加工后的零件的實(shí)際幾何形狀和理想的幾何形狀的相符程度；位置精度是指機(jī)械加工后的零件表面之間的實(shí)際位置與理想位置的相符程度。

在同樣的生產(chǎn)方法和條件下加工的一批零件中，因?yàn)橐恍┰颍慵某叽?、形狀和相互位置難免也會(huì)存在一定的加工誤差，但是要在滿足要求的公差范圍內(nèi)，同時(shí)，也要采取合理的措施提高機(jī)械加工的生產(chǎn)效率和零件質(zhì)量。

2 影響機(jī)械加工精度的因素

2.1 定位誤差

第一，基準(zhǔn)不重合造成的誤差。設(shè)計(jì)基準(zhǔn)在機(jī)械加工中指的是在零件圖紙上確定零件某個(gè)表面尺寸和位置的基本標(biāo)準(zhǔn)，工序基準(zhǔn)是指在工序圖中用來(lái)確定本工序被加工表面加工后的尺寸和位置所依據(jù)的基本標(biāo)準(zhǔn)。在機(jī)械加工的過(guò)程中，基準(zhǔn)對(duì)產(chǎn)品有著直接的影響，所以，必須要選擇工件上的相關(guān)幾何要素作為加工時(shí)的定位基準(zhǔn)，誤差的大小受定位基準(zhǔn)和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的尺寸變化量影響，通常情況；下，尺寸變化量越小，誤差也會(huì)越小。下面是定位誤差計(jì)算中的合成法計(jì)算公式：△D=|△Y±△B |，公式中，△D是定位誤差；△Y是基準(zhǔn)位移誤差；△B基準(zhǔn)不重合誤差 [1]。

第二，定位副制造不準(zhǔn)確造成的誤差。工件定位面和夾具定位元件這兩部分構(gòu)成了定位副，這兩部分產(chǎn)生的誤差會(huì)導(dǎo)致定位副產(chǎn)生誤差。按一般情況來(lái)說(shuō)，夾具定位元件的實(shí)際尺寸是允許在規(guī)定的誤差范圍內(nèi)波動(dòng)的，不可能按照基本尺寸的生產(chǎn)的非常的精準(zhǔn)。出于定位副制造的不精準(zhǔn)和定位副之間的配合間隔造成的工件最大的位置變化量，被稱為定位副制造不準(zhǔn)確造成的誤差。圖1是一種夾具定位測(cè)量的示意圖。

2.2 刀具的幾何誤差

刀具是機(jī)械加工中直接應(yīng)用于工件塑性的工具，也是加工過(guò)程中最重要的工具，不同的刀具種類、質(zhì)量對(duì)加工精度的影響也不同，如果刀具的種類和材質(zhì)和工件不相符，對(duì)刀具的磨損會(huì)比較嚴(yán)重，從而造成零件的加工精度。而且，定制刀具和成型刀具的尺寸誤差會(huì)分別影響到工件的尺寸精度和工件表面的形狀精度。另外，夾具定位不準(zhǔn)確，不注意緊度和密度，安裝的時(shí)候有錯(cuò)誤等等都會(huì)影響夾具對(duì)零件的加工精度[2]。

2.3 加工的原理誤差

機(jī)械加工過(guò)程中的原理誤差可以分為兩種，一是采用相似的加工方法。為了使工件表面達(dá)到要求，一般需要在工件或者刀具的運(yùn)動(dòng)之間創(chuàng)建一定的聯(lián)系，如果這時(shí)采取了完全符合理論的標(biāo)準(zhǔn)的加工原理很有可能會(huì)造成機(jī)床或者夾具操作復(fù)雜，工作任務(wù)繁重，不能達(dá)到較高的加工精度。二是采用相似的刀具輪廓。在應(yīng)用成形刀具加工復(fù)雜曲面的時(shí)候，刀具的刀刃口是不可能完全符合理論曲線的輪廓的，這時(shí)一般會(huì)采用簡(jiǎn)單相似的線型，比如直線或者圓弧來(lái)代替理論曲線，這樣一來(lái)就會(huì)產(chǎn)生加工原理誤差[3]。

2.4 工藝系統(tǒng)受熱變形造成的誤差

在機(jī)械加工的過(guò)程中會(huì)有大量的熱量產(chǎn)生，工藝系統(tǒng)受熱指的是三個(gè)方面：一個(gè)是機(jī)床受熱，機(jī)床在運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中溫度比較高，溫度過(guò)高的情況下就會(huì)導(dǎo)致機(jī)床內(nèi)部的部件磨損程度加快，并且在這個(gè)過(guò)程中各部件很有可能偏離原來(lái)的位置，引起加工工件精度的誤差。二是刀具受熱引起變形，刀具在工作的過(guò)程中受高溫的影響，從而使其的鋒利性和堅(jiān)韌性有所下降，影響零件的表面切割。三是工件受熱變形，受熱工件在加工后冷卻到室溫時(shí)，尺寸大小會(huì)產(chǎn)生誤差，當(dāng)工件受熱不均勻的時(shí)候，加工冷卻后會(huì)造成外形誤差。因此，在受熱的情況下，對(duì)加工工件的影響比較大，特別是在非常精密的加工或者大型工件的加工中，會(huì)有更嚴(yán)重的影響。

2.5 工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差

工藝系統(tǒng)受力變形會(huì)產(chǎn)生誤差，通常是由一下幾個(gè)方面引起的：一是機(jī)床部件的剛度不夠；二是工藝系統(tǒng)的剛度對(duì)加工工件精度的影響；三是工件的剛度不足；四是刀具的剛度不足。所以，減少工藝系統(tǒng)變形，必須提高工藝系統(tǒng)的剛度。

2.6 機(jī)床的誤差

一般情況下，機(jī)床在制造、安裝和使用的過(guò)程中都難免會(huì)出現(xiàn)誤差，但是不會(huì)影響機(jī)床的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，這些誤差就叫做機(jī)床誤差。對(duì)加工精度造成的影響比較大的有兩種：第一種是主軸回轉(zhuǎn)產(chǎn)生的誤差，主要包括其徑向圓跳動(dòng)和軸向竄動(dòng)或者擺動(dòng)，對(duì)零件加工的精度有很大的影響。第二種是導(dǎo)軌誤差，在導(dǎo)軌的制造和安裝過(guò)程中都會(huì)產(chǎn)生誤差，或者是導(dǎo)軌的不均勻磨損引起的誤差[4]。

2.7 調(diào)整預(yù)測(cè)量誤差

通常在機(jī)械加工的過(guò)程中，對(duì)工藝系統(tǒng)需要不斷地進(jìn)行調(diào)整，這些調(diào)整工作不準(zhǔn)確很有可能會(huì)造成調(diào)整誤差。當(dāng)工藝系統(tǒng)的原始精度達(dá)到工藝要求但是沒(méi)有考慮到動(dòng)態(tài)因素的時(shí)候，加工精度會(huì)直接受調(diào)整誤差的影響，為了減小誤差，需要嚴(yán)格規(guī)范測(cè)量的方法和量具的精度，對(duì)加工過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行綜合性的考慮。endprint

2.8 工件殘余應(yīng)力造成的誤差

金屬一旦出現(xiàn)不均勻的體積變化，就會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力，如果零件的殘余應(yīng)力處于某種不穩(wěn)定的狀態(tài)，就會(huì)影響其內(nèi)應(yīng)力（不受外力作用而存在于零件內(nèi)部的應(yīng)力叫做內(nèi)應(yīng)力），加工精度也會(huì)受到影響[5]。為了減小實(shí)際運(yùn)作中所造成的磨損程度，適當(dāng)?shù)臒崽幚砟苁构ぜ暮穸群晚g度變化均勻，零件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)也會(huì)趨于平衡。

3 提升機(jī)械加工精度的措施

3.1 掌握現(xiàn)代化的加工技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，在機(jī)械加工企業(yè)中數(shù)控機(jī)床已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。數(shù)控機(jī)床是要求技術(shù)工人熟練掌握計(jì)算機(jī)技術(shù)與軟件操作技術(shù)，對(duì)加工過(guò)程中每一個(gè)環(huán)節(jié)的幾個(gè)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，如果出現(xiàn)誤差，應(yīng)該將檢測(cè)到的誤差的方向和程度作為依據(jù)，建立誤差的微量位移，從而對(duì)誤差進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償，提高加工的效率與質(zhì)量[6]。這種技術(shù)在控制誤差方面非常有效，有著明顯提高加工精度的作用。但是也存在缺陷，就是會(huì)受補(bǔ)償裝置慣性的影響，造成補(bǔ)償停滯或者落后。

3.2 減小原始誤差

減小原始誤差要從以下幾個(gè)方面實(shí)現(xiàn)：提高機(jī)械加工過(guò)程中使用的機(jī)床的幾何精度，以及量具、工具和夾具的精度；減少因刀具磨損、受熱受力變形、內(nèi)應(yīng)力造成的變形、工藝系統(tǒng)受力和測(cè)量等等產(chǎn)生的誤差；更深入的分析產(chǎn)生各種原始誤差的原因，并且采取具有針對(duì)性的措施進(jìn)行處理，從而達(dá)到減少誤差，提升加工精度的目的。另外，當(dāng)加工精密零件的時(shí)候，應(yīng)該最大程度的提高機(jī)床的幾何精度及其剛度和韌度，有效控制在加工過(guò)程中出現(xiàn)的受熱變形[7]。

3.3 補(bǔ)償原始誤差

工藝系統(tǒng)中出現(xiàn)的一些原始誤差，一般是采取補(bǔ)償原始誤差的方法進(jìn)行控制因誤差給零件加工帶來(lái)的影響。在實(shí)際操作中主要有兩種補(bǔ)償原始誤差的方法：一是誤差補(bǔ)償法，指的是用人為的方法制造出一些新的原始誤差，來(lái)補(bǔ)償原來(lái)的工藝系統(tǒng)中的誤差，但是二者需要大小相等，這樣來(lái)達(dá)到減少誤差，提高加工精度的目的。二是誤差抵消法，指的是通過(guò)利用一些原始的誤差，部分或者全部的抵消原來(lái)的原始誤差或者另外一種原始誤差，但是也需要和原來(lái)的原始誤差相等。

3.4 轉(zhuǎn)移誤差

轉(zhuǎn)移誤差在實(shí)質(zhì)上是轉(zhuǎn)移工藝系統(tǒng)中的誤差，一般是尺寸誤差，包括受力變形和受熱變形等等。轉(zhuǎn)移誤差在實(shí)際應(yīng)用中比較廣泛，如果機(jī)床精度達(dá)不到零件加工精度的標(biāo)準(zhǔn)，最常用的方法不是盲目的提高機(jī)床精度，而是在工藝系統(tǒng)上向解決的辦法，創(chuàng)造一些有利的條件，把機(jī)床的幾何誤差向不影響加工精度的方向轉(zhuǎn)移。另一種情況是如果確保磨削主軸錐孔和軸徑同軸度，不能單單靠機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)精度，而是要依靠夾具來(lái)保證。當(dāng)用浮動(dòng)連接工件和機(jī)床主軸后，就說(shuō)明機(jī)床主軸的原始誤差已經(jīng)被轉(zhuǎn)移了。另外，可以加強(qiáng)對(duì)機(jī)床的控制，做好定期保養(yǎng)和清理機(jī)床導(dǎo)軌，以及做好機(jī)床的安裝、維修工作，來(lái)提高機(jī)械加工的精度[8]。

3.5 均化或分化原始誤差

采用均化或分化原始誤差，可以提高一些零件的加工精度，對(duì)配合精度要求較高的零件表面，常常使用研磨工藝。誤差均化法就是在與工件相對(duì)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中對(duì)工件進(jìn)行少許切削，把高點(diǎn)逐漸消磨掉，使工件表面的誤差不斷地減小，最終使工件達(dá)到高精度的要求，實(shí)質(zhì)上就是把一些有密切聯(lián)系的表面進(jìn)行互相比較和檢查，在它們之間找到差異，然后把它們互為基準(zhǔn)進(jìn)行加工或者修正。分化原始誤差法，是將誤差反映規(guī)律作為依據(jù)，把工序的工件尺寸或者毛坯經(jīng)過(guò)測(cè)量按照大小分為若干組，每一組工件的尺寸在原來(lái)的基礎(chǔ)上縮小，縮小的范圍根據(jù)分的組數(shù)確定，然后按照各組的誤差范圍調(diào)整刀具相對(duì)工件的正確位置，使其尺寸分散范圍中心基本保持一致，從而縮小整批工件的尺寸分散范圍。

3.6 就地加工

對(duì)于一些很重要的工件表面，在裝配前不進(jìn)行精細(xì)加工，裝配后在對(duì)其自身使用的機(jī)床進(jìn)行精細(xì)加工，這種加工方式就是就地加工。就地加工的方法操作簡(jiǎn)單，沒(méi)有繁瑣重復(fù)的操作程序，而且適用范圍比較廣泛，能夠從整體上控制誤差，從而使整體達(dá)到最小誤差，在整體上提高機(jī)械加工的精度[9]。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)上文對(duì)影響機(jī)械加工精度的原因以及相應(yīng)的提升加工工藝的措施的探討可以得出以下結(jié)論：在機(jī)械加工過(guò)程中，難免會(huì)出現(xiàn)各種因素影響著零件加工的精度。當(dāng)出現(xiàn)誤差的時(shí)候，要深入的分析產(chǎn)生誤差的原因，對(duì)于一些無(wú)法避免的誤差，可以通過(guò)提升加工工藝將誤差縮小到最小的范圍內(nèi)。而對(duì)于一些可控的影響因素，可以通過(guò)提高技術(shù)和完善管理等手段，提高零件加工的精度。機(jī)械加工精度對(duì)機(jī)械的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和機(jī)械加工企業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展有著非常重要的作用。所以，提升機(jī)械加工工藝，做好相關(guān)的工作是勢(shì)在必行的。

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