機械加工工藝對零件加工精度的影響分析

潘帝池

（齊齊哈爾二機床（集團）有限責任公司，黑龍江齊齊哈爾161000）

0 引言

零件機械加工是指利用機械設備按照圖紙圖樣對毛坯的尺寸、外形、性能等進行改造使之達到合格零件標準的加工工程，加工工藝優(yōu)劣對工件質(zhì)量會產(chǎn)生直接影響。工件精度是評價工件質(zhì)量的重要標準，是指加工成型的零件的實際幾何參數(shù)與圖紙要求的理想幾何參數(shù)的符合程度，符合程度越高，加工誤差越低，零件精度越好，越有利于發(fā)揮零件性能，從而保證零件所裝配的器械質(zhì)量[1]。在零件加工過程中，存在諸多影響加工工藝的因素，這些因素會降低零件的加工精度。因此，掌握并重視這些影響因素，采取有效措施規(guī)避不利影響，提升零件加工工藝水平，對于生產(chǎn)高精度、高標準零件具有重要意義。

1 影響零件加工精度的加工工藝因素

1.1 加工參數(shù)誤差

機械加工零件現(xiàn)階段主要采用數(shù)控機床，不僅大幅提高了生產(chǎn)效率，零件精度也較傳統(tǒng)手工鍛造大大增強。不過零件加工數(shù)控技術目前尚未完全成熟，數(shù)據(jù)原點計算常存在參數(shù)誤差，導致零件加工本身存在幾何精度誤差。這種誤差被稱為原始誤差，幾乎難以避免，是導致零件實際尺寸不一的重要原因，實際零件加工中，必須將原始誤差控制在允許范圍內(nèi)，以確保零件質(zhì)量達標。

1.2 機械結構誤差

加工零件所用機械本身的結構會對機械生產(chǎn)出的零件精度造成影響，有些加工器械的機床、刀具、夾具等，在加工零件前本身就存在制造誤差，或是因為安裝不規(guī)范，而出現(xiàn)安裝誤差，由此所致的誤差被稱為靜誤差，其會直接導致生產(chǎn)出的零件與圖紙明顯不符，使加工精度大打折扣。

以刀具、夾具誤差為例，機械加工零件所用刀具和夾具的種類眾多，不同的刀具種類對零件精度的影響不一，其中鏜刀、車刀、刨刀等單刃刀具對零件加工的精度影響不大，但鉆頭、拉刀、槽銑刀等定尺寸刀具的尺寸與形狀會影響零件的尺寸與形狀精度，成型車刀、銑刀的形狀精度會影響零件表面幾何形狀精度。

再以機床主軸為例，機床主軸的回轉運動精度與刀具和零件的位置精度密切相關。從理論上講，主軸回轉軸心線固定不變，但由于部件受熱力等因素的影響，回轉軸心線位置產(chǎn)生變動，進而影響主軸撓度、軸頸圓度等，從而導致回轉誤差，直接影響零件加工表面幾何形狀精度。

1.3 受力與磨損

機械加工零件，通常是基于加工工藝標準，以數(shù)控技術確定各項參數(shù)后進行系統(tǒng)加工。然而，實際零件加工中，由于操控不當?shù)仍?，可能發(fā)生系統(tǒng)運行強度超出合理范圍的情況，使機械受力超出正常工作負荷，零件容易產(chǎn)生變形，進而影響整個零件加工系統(tǒng)的正常運轉。另外，物體間力的作用是相互的，以加工器械改造毛坯尺寸與外形使之成為零件的同時，加工器械本身也會出現(xiàn)磨損和消耗。磨損消耗的程度通常與加工器械的使用頻率、使用強度與使用時間成正相關[2]，一旦機械磨損過于嚴重，則很容易使加工的零件精度超出允許范圍，變成不合格產(chǎn)品。

1.4 熱變形作用

機械運轉加工零件，零件與加工部位摩擦，機械各組件間摩擦，過程中會產(chǎn)生大量的切削熱以及其他性能的熱量，會導致機床熱變形與零件發(fā)生熱變形，嚴重時甚至造成機床或零件的金屬部分融化。機床方面，如果主軸箱發(fā)生熱變形，會導致主軸傾斜，軸心線抬高，導軌也會發(fā)生彎曲改變，變得與前頂連心線不相平行，直接影響器械加工零件時的穩(wěn)定性，進而造成精度誤差。零件方面，不同方式加工零件產(chǎn)生的切削熱、傳給零件的熱量是不同的。通常車削加工產(chǎn)生的切削熱僅有不到10%傳給了零件，銑削和刨削產(chǎn)生的切削熱有約30%傳給了零件，而鉆削由于散熱條件不好，加之橫刃擠壓、排屑槽摩擦等原因，傳遞給零件的熱量可占到全部切削熱的50%以上[3]。而熱量可以造成伸長效應，也會影響工件加工的精度，導致誤差產(chǎn)生。

2 提高零件加工精度的加工工藝措施

2.1 規(guī)范管控零件加工工藝過程

機械加工零件通常都有嚴格的工藝流程，工藝中的各個環(huán)節(jié)均可能對零件的精度與質(zhì)量造成影響。因此，從整體出發(fā)加強對零件加工過程的管理與控制，提高機械加工的規(guī)范性與科學性，是提高零件加工精度的重要保證，對此可采取以下措施：（1）工廠加工零件，一定要選擇高質(zhì)量的加工機械，建議選擇知名品牌或是有生產(chǎn)實力的常見產(chǎn)品，以確保機械質(zhì)量，為零件精度達標奠定基礎，所有機械也必須在使用前進行檢查與校驗；（2）機械加工運轉期間，需要定期對設備進行全面檢查與重點檢查，確保設備性能始終處于正常狀態(tài)；（3）加強對零件加工過程的質(zhì)量監(jiān)管，做好定期質(zhì)量檢驗與抽檢工作，相關依據(jù)嚴格遵照國家標準。

2.2 有效分析并處理結構誤差

零件生產(chǎn)過程中不可能無誤差產(chǎn)生，而且零件精度要求高，制造費成本就會增加，因此一般的機械加工零件是允許存在合理的加工誤差的，只要保證零件加工精度達到要求即可。但是，對于加工機械存在的已經(jīng)嚴重影響零件精度的誤差，必須予以重視并有效處理。實際工作中，機械安裝與運轉要嚴格遵照相關操作標準，避免安裝誤差，并盡最大可能將工藝系統(tǒng)中的幾何誤差控制在最小范圍內(nèi)。另外，在使用機械系統(tǒng)化生產(chǎn)零件以前，一定要對機械本身的結構狀態(tài)及各個組件的性能進行系統(tǒng)檢查，一旦發(fā)現(xiàn)不合格的機床、刀具、夾具等，要及時換新，以確保機械性能，提高零件精度。

2.3 注重零件加工機械的維護與更新

零件加工機械的技術水平對零件加工的精度有著決定性影響，確保零件加工機械各組件質(zhì)量，是零件加工高精度的重要保證。加工機械受力與磨損會對零件加工精度產(chǎn)生不利影響，為了解決這一問題，避免不必要的原材料浪費，應該根據(jù)工件材料與加工要求，選擇合適的加工器械組材，特別是刀具，一定要確保其強度與硬度要高于所加工的零件。另外，應該在使用過程中注意定期對零件加工器械的各個組件進行有效維護與保養(yǎng)，例如刀具要準確刃磨、做好潤滑，以減少磨損，對于已經(jīng)達到報廢標準的組件，一定要及時更換，以防止繼續(xù)使用報廢組件而影響零件加工精度。

2.4 科學控制零件加工工藝溫度

針對熱變形作用對零件精度的影響，在機械加工零件過程中，采取措施及時、有效地消除器械運轉過程中產(chǎn)生的多余熱量，防止機床與零件變形十分必要，對此可采取以下措施：（1）控制零件加工環(huán)境整體溫度在較低水平，有條件的可采用強制式冷風，有助于及時散熱；（2）提高切削速度或者供給量，達到傳熱平衡，以控制傳入零件的熱量；（3）在切削區(qū)使用充足的冷卻液，均衡溫度場；（4）減少或者隔離熱源，例如盡量將熱源與機床分離，使用較小的切削用量，通過潤滑改善結構摩擦特性或使用隔熱材料，將粗、精兩道加工工序分開，以防止余熱繼續(xù)發(fā)生作用；（5）合理選擇機床部件裝配，采用熱對稱結構布置變速箱，使升溫均勻，防止零件彎曲變形；（6）及時對刀具和砂輪進行修正與刃磨等，以防止刃鈍而產(chǎn)生過多的切削熱與磨削熱。

3 結語

綜上所述，機械加工工藝中影響零件加工精度的因素眾多，其中加工參數(shù)誤差、機械結構誤差、受力與磨損、熱變形作用等，是影響零件加工精度的重要原因。因此，提升零件加工工藝水平，規(guī)范管控零件加工工藝過程，有效分析并處理結構誤差、注重零件加工機械的維護與更新，科學控制零件加工工藝溫度，對于提高零件加工精度具有積極作用。