探討機(jī)械加工中加工精度的影響因素與控制

恩施職業(yè)技術(shù)學(xué)院 胡志遠(yuǎn)

引言

在對(duì)機(jī)械進(jìn)行加工時(shí)，加工精度影響因素非常廣泛，其中 ，加工環(huán)境、機(jī)床設(shè)備、工作人員等都和精度有著密切聯(lián)系。在實(shí)際的加工中，為了提高機(jī)械產(chǎn)品整體精度，必須對(duì)影響因素加以分析、提前預(yù)防，才能確保加工過程不會(huì)出現(xiàn)差誤。

1 機(jī)械加工中加工精度的主要影響因素

1.1 機(jī)床設(shè)備因素

從當(dāng)前我國大多數(shù)的機(jī)械加工現(xiàn)狀來看，當(dāng)在對(duì)機(jī)械進(jìn)行加工時(shí) ，通常會(huì)使用到機(jī)床 ，但如果機(jī)床本身存在質(zhì)量問題 ，那么也會(huì)影響到加工精度。在時(shí)代進(jìn)步的同時(shí)，傳統(tǒng)機(jī)床已經(jīng)不能滿足當(dāng)代機(jī)械加工需求 ，其床弊端也逐漸凸顯。 比如，傳統(tǒng)機(jī)床在運(yùn)行過程中，容易出現(xiàn)主軸回轉(zhuǎn)誤差 ，機(jī)床的主軸在長時(shí)間運(yùn)行之后會(huì)遭到磨損 ，而主軸之間的間隙太大則最終導(dǎo)致徑向跳動(dòng)情況發(fā)生[1]。并且，傳統(tǒng)機(jī)床還極其容易發(fā)生導(dǎo)軌誤差情況，當(dāng)機(jī)床在運(yùn)行時(shí)發(fā)生導(dǎo)軌誤差會(huì)使得機(jī)床遭到磨損 ，最終的加工精度也無法得到保障 。傳動(dòng)鏈誤差也是傳統(tǒng)機(jī)床比較常見的問題之一， 該誤差就是指的機(jī)床內(nèi)部傳動(dòng)鏈前端與后端的傳動(dòng)元件相對(duì)運(yùn)動(dòng)誤差。該誤差主要是安裝失誤或運(yùn)行磨損導(dǎo)致的。進(jìn)入新時(shí)期，必須跟上時(shí)代進(jìn)步的步伐 ，更新傳統(tǒng)加工機(jī)床 ，從而在技術(shù)上保障加工精度。

1.2 加工環(huán)境因素

在機(jī)械加工過程中，所使用到的機(jī)床一般都是金屬材質(zhì)的，但金屬材質(zhì)有著熱脹冷縮的特點(diǎn)，當(dāng)加工環(huán)境溫度上下浮動(dòng)時(shí)不僅會(huì)影響到機(jī)床自身的精準(zhǔn)度，還會(huì)直接影響到機(jī)械設(shè)備的加工精度。而在機(jī)械產(chǎn)品加工時(shí)，所有的設(shè)備都處于運(yùn)行狀態(tài)，在熱源的影響下，勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生一定程度的熱變形，然而，因?yàn)闄C(jī)械產(chǎn)品受熱不均勻，最終導(dǎo)致各種結(jié)構(gòu)、材料的機(jī)械產(chǎn)品變形情況各不相同[2]。這也會(huì)直接損害到加工刀具和運(yùn)動(dòng)關(guān)系，最終引發(fā)加工誤差，這對(duì)于機(jī)械加工精度的影響力較大。并且，在機(jī)械加工的過程中所處的環(huán)境較為復(fù)雜，人員變動(dòng)情況也較大，熱源因素對(duì)加工精度負(fù)面影響非常大。有時(shí)，因?yàn)閮?nèi)外部的熱源原因，會(huì)得機(jī)械產(chǎn)品加工變形情況不受控，因此，還需對(duì)此加以重視。

1.3 工作人員因素

對(duì)于機(jī)械加工來說，工作人員起到的作用極為關(guān)鍵，最終的加工精度如何和工作人員有著直接關(guān)系 。 為了提高機(jī)械加工精度，企業(yè)在正式加工之前都會(huì)對(duì)工作人員進(jìn)行嚴(yán)格培訓(xùn) ，但從目前的加工現(xiàn)狀可以看出 ，只有少數(shù)企業(yè)達(dá)到了這一要求 ，大多數(shù)企業(yè)并沒有安排專業(yè)培訓(xùn)活動(dòng)，而是讓工作人員直接上崗。甚至在加工時(shí)，一些工作人員并沒有嚴(yán)格遵守加工標(biāo)準(zhǔn)和工藝流程 ，加工精度無法保障。不僅如此，我國當(dāng)前依舊有不少機(jī)械加工企業(yè)沒有加強(qiáng)投資力度，尤其是在人才引入上沒有引起重視，導(dǎo)致企業(yè)缺乏技術(shù)型人才 ，這也是機(jī)械加工精度不高的主要原因之一。要想提高機(jī)械加工的整體精度與質(zhì)量，就必須加強(qiáng)專業(yè)人才的引入與培養(yǎng)，人才是企業(yè)獲得發(fā)展動(dòng)力的主要來源[3]。

1.4 材料因素

在對(duì)機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行加工時(shí)，企業(yè)通常都會(huì)使用尺寸比較大的材料 ，而刀具在加工時(shí)會(huì)對(duì)多余的材料進(jìn)行切割 ，該過程會(huì)產(chǎn)生一定的熱量 ，當(dāng)熱量到達(dá)一定值時(shí) ，就會(huì)導(dǎo)致機(jī)械產(chǎn)品熱變形，加工精度也因此受到影響。在機(jī)械產(chǎn)品加工之后還要進(jìn)一步落實(shí)熱處理操作 ，而熱處理則會(huì)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，怎樣才能適當(dāng)?shù)南魅鯔C(jī)械產(chǎn)品內(nèi)應(yīng)力是機(jī)械加工企業(yè)值得關(guān)注的問題。與此同時(shí)，在機(jī)械產(chǎn)品加工中，被加工的零部件、機(jī)床以及刀具等都會(huì)被熱變形所影響 ，從而影響最后的機(jī)械加工精度。所以，在實(shí)際的加工中還應(yīng)盡可能地預(yù)防熱變形對(duì)精度帶來的影響，合理控制加工溫度。

1.5 技術(shù)因素

進(jìn)入新時(shí)期 ，對(duì)于機(jī)械加工精度提出的要求越來越嚴(yán)格 ，而在實(shí)際的加工中，所使用到的加工工藝通?？梢苑殖蓛蓚€(gè)部分 ，即前期、后期。在加工前期所使用的工藝必須滿足科學(xué)合理的要求 ，需通過CAM計(jì)算機(jī)軟件或UG計(jì)算機(jī)軟件等進(jìn)行仿真 ，在得出參數(shù)之后再加以修改，確保機(jī)械加工精準(zhǔn)度得以保障。而在機(jī)械加工后期則需進(jìn)行對(duì)應(yīng)的運(yùn)輸、保存、熱處理等操作[4]。結(jié)合我國實(shí)際情況 ，為了能夠提高機(jī)械加工精度，必須要引入全新的加工技術(shù)，這是確保加工精度的硬件保障。

2 機(jī)械加工中加工精度影響因素的控制策略

2.1 加強(qiáng)數(shù)控機(jī)床引入

近年來 ，數(shù)控機(jī)床在我國廣泛普及，也逐漸成為各類制造企業(yè)發(fā)展中不可或缺的生產(chǎn)設(shè)備。對(duì)于數(shù)控機(jī)床而言，精密性和復(fù)雜性是其特有的特征 ，它是機(jī)電一體化中的重要組成部分 ，又是當(dāng)前現(xiàn)代化機(jī)床的一個(gè)重要標(biāo)志。并且和傳統(tǒng)的機(jī)床相比較，數(shù)控機(jī)床有著更明顯的智能性特征 ，在將其應(yīng)用在機(jī)械加工中后優(yōu)勢(shì)也逐漸體現(xiàn)。數(shù)控機(jī)床不需要人工親自堅(jiān)守，只需要提前編制好對(duì)應(yīng)的程序，再輸入程序，數(shù)控機(jī)床就可以自動(dòng)完成加工操作。在降低人工成本的基礎(chǔ)上，還可以有效地提高運(yùn)行效率。同時(shí) ，數(shù)控機(jī)床還有著較好的精準(zhǔn)度 。由于是自動(dòng)化運(yùn)行的 ，和傳統(tǒng)的人力相比較精確度自然有所提高 ，為了更好地完成機(jī)械加工工作，就可以應(yīng)用數(shù)控機(jī)床達(dá)到這一目的。企業(yè)為了可以快速且高質(zhì)量地完成機(jī)械產(chǎn)品加工，就會(huì)同時(shí)從多個(gè)角度入手。通常情況下， 會(huì)通過回轉(zhuǎn)工作臺(tái)來完成加工操作 ，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)可以360度旋轉(zhuǎn)，并通過實(shí)際需求轉(zhuǎn)換到對(duì)應(yīng)的角度 ，方便技術(shù)人員加工[5]。 當(dāng)技術(shù)人員在完成機(jī)械產(chǎn)品一個(gè)面的加工工作之后 ，可以通過旋轉(zhuǎn)讓機(jī)械設(shè)備的另一面展現(xiàn)在面前，再進(jìn)行加工。這種多角度的加工大大改變了傳統(tǒng)機(jī)床加工方式 ，可以讓整個(gè)加工過程更加的便捷，在細(xì)節(jié)處理上也比較可觀。

2.2 合理控制加工溫度

從上述分析可以看出，在機(jī)械產(chǎn)品加工時(shí)所產(chǎn)生的熱能會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品熱變形 ，加工精度無法得以保障 ，因此 ，在實(shí)際的加工中，工作人員需合理的控制加工溫度 。在加工時(shí) ，工作人員需結(jié)合對(duì)應(yīng)的工藝環(huán)節(jié)來進(jìn)行控制，當(dāng)工藝環(huán)節(jié)不同時(shí)所使用到的溫度控制方法也不一樣 。例如 ，在對(duì)機(jī)械零件進(jìn)行打磨時(shí) ，通過摩擦?xí)a(chǎn)生熱量，針對(duì)這種情況 ，工作人員就可以使用冷水降溫法 ，在機(jī)械零件及砂輪上添加適宜的水分，從而避免熱變性 。 事實(shí)也證明，將加工溫度控制在合理范圍內(nèi)，可以有效預(yù)防出現(xiàn)熱變形情況[6]。

2.3 提高工作人員專業(yè)水平

在機(jī)械加工過程中，工作人員直接決定了最終的加工精度 ，而工作人員的專業(yè)水平高低則和加工精度密切相關(guān)，因此 ，企業(yè)必須提高工作人員的專業(yè)水平。對(duì)工作人員要進(jìn)行崗前培訓(xùn)，傳授給他們與時(shí)俱進(jìn)的機(jī)械加工技術(shù)知識(shí)理念 ，通過專業(yè)培訓(xùn)可以使工作人員明確機(jī)械加工要點(diǎn)及規(guī)范，保障最終的質(zhì)量與精度。 除此之外，在一些關(guān)鍵環(huán)節(jié)上 ，企業(yè)應(yīng)安排經(jīng)驗(yàn)比較豐富的工作人員 ，強(qiáng)化他們的加工理念， 以此來提高機(jī)械加工整體精度。 工作人員需具備專業(yè)的加工知識(shí)，知道各種類型、型號(hào)的機(jī)械產(chǎn)品對(duì)應(yīng)的加工工藝。同時(shí)，當(dāng)企業(yè)在引入全新的加工技術(shù)之后，還需灌輸工作人員安全加工意識(shí)和計(jì)算機(jī)專業(yè)素質(zhì) ，在培訓(xùn)時(shí)就應(yīng)傳輸工作人員安全意識(shí) ，培訓(xùn)工作人員遠(yuǎn)程控制等系統(tǒng)操作規(guī)范 ，從而在減少風(fēng)險(xiǎn) 、誤差發(fā)生的同時(shí) ，提高機(jī)械產(chǎn)品加工精度[7]。

2.4 引入計(jì)算機(jī)技術(shù)

經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展與進(jìn)步 ，帶動(dòng)了計(jì)算機(jī)技術(shù)的卓越發(fā)展 ，在機(jī)械加工中可以充分結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù) ， 提高最終的加工精度 。如 ，自動(dòng)化控制技術(shù)。 在自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用中，主要是由數(shù)控機(jī)床運(yùn)行來實(shí)現(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)的， 但在系統(tǒng)當(dāng)中還存在一個(gè)工業(yè)機(jī)器人配合的中心， 該中心的存在給機(jī)械加工提供了更優(yōu)秀的機(jī)會(huì)[8]。 正是因?yàn)楣I(yè)機(jī)器人配合中心，可以降低機(jī)械加工成本 、時(shí)間 ，讓整個(gè)工作更加連貫，從而大大提高機(jī)械加工成效。因?yàn)榻┠陙碛?jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展非?？焖?， 在人類的生活和工作中都有著特殊的意義 ，所以帶動(dòng)了自動(dòng)化控制技術(shù)的進(jìn)步 ，并在實(shí)踐中不斷得到完善。自動(dòng)化控制技術(shù)在機(jī)械產(chǎn)品加工中的使用，必須要安裝計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來輔助技術(shù)運(yùn)行。 控制系統(tǒng)和傳統(tǒng)的系統(tǒng)相比 ，其優(yōu)勢(shì)更多也更明顯 ，對(duì)小批量多品種的機(jī)械進(jìn)行加工時(shí)，自動(dòng)化控制技術(shù)更可以快速地完成 ，既節(jié)省了時(shí)間，降低了能耗，又有著較高的精度。如今，自動(dòng)化控制技術(shù)在機(jī)械加工領(lǐng)域中的出現(xiàn)越來越廣泛，在很多環(huán)節(jié)上都有涉及，企業(yè)也開始大范疇接受自動(dòng)化控制技術(shù)，發(fā)現(xiàn)技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，并和生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合，來達(dá)到增強(qiáng)機(jī)械加工精度的目的。

3 結(jié)語

在機(jī)械加工中，加工精度的影響因素較多，如機(jī)床設(shè)備 、加工環(huán)境、工作人員、材料、技術(shù)等，都成了制約加工精度提升的阻礙。在具體的加工中，可以通過加強(qiáng)數(shù)控機(jī)床引入、合理控制加工溫度、提高工作人員專業(yè)水平、引入計(jì)算機(jī)技術(shù)等對(duì)策，在對(duì)影響因素加以控制的基礎(chǔ)上，切實(shí)提高機(jī)械加工精度。