淺論機械加工工件變形的應對方法

摘 要：工件在機械加工過程中常會出現變形問題，由于工件受到內外熱源的影響，就會發生不同程度的變形，一旦變形發生可能會導致工件實際尺寸與設計圖紙不符，因此我們需要了解并掌握工件在加工過程中產生變形的因素以及變形的趨勢，只有這樣才可以盡可能避免因為工件變形而帶來的工件質量問題和不必要的損失，對于相關的技術人員來說，學習和積累相關的技術知識也是非常重要的。文章對在機械加工過程中工件經常出現的變形問題做出簡單分析，并提出一些減少工件變形的技術方法，以此來控制和改進工件的變形。

關鍵詞：機械加工；工件變形；應對措施

1 前言

在一些機械加工中，使用傳統的工藝往往會因為受到內外熱源的共同影響，致使工件的各個部分在不同的程度上有溫度的升高，工件一旦出現熱變形，對整個加工過程和加工精度影響非常大，特別是對于一些加工要求較高的精密工件來說，在發生熱變形之后所產生的誤差就會達到總體誤差的40%到70%，在進行切削時，切削所產生的熱量會傳遞給相對接觸的工件和刀具，切屑和周圍的介質物體也會吸收熱量。在不同情況下，根據圖紙的要求，所使用的切削方法及切削的用量不盡相同，所以百分比的分配比例也不是固定不變的，在車削加工時，切削所產生的熱量絕大部分都會被切屑帶走，而傳給工件的熱量也只占到總熱量的30%左右，當進行高速切削時，傳到工件的熱量會更少，只占到總產熱量的10%左右。具體的工件在加工時，因工件自身材料和結構的不同，會產生大小不同的變形。

2 熱變形

工件在受到不同熱源的影響下自身的溫度就會慢慢升高，與此同時還會向周圍的其他介質散發熱量，這些熱源的主要來源是切削時產生的熱量，因為切削力的大小是不斷變化的，作用在工件各部分的時間和具體位置都不相同，工作中各個部分的散熱條件也不相同，所以絕大多數的工件在加工之后，各個部分的溫升情況也不相同。

根據分子熱運動原理，微觀上工件在接收到熱源的能量傳遞后，各原子的熱運動增強，原子間的距離就會變大，所以在宏觀上我們就看到物體受熱膨脹。金屬發生熱變形時，主要是其內部的區域組織發生了變化累計產生的結果。當工件從高溫冷卻之后，其內部各部分的體積會發生變化，但是變化的非常不均勻，互相影響的結果導致內應力的出現。當內應力的大小一旦超過材料自身所能承受的強度極限，工件就會出現斷裂現象，如果內應力的大小超過工件本身材料的屈服極限但是并沒有達到強度極限時，在這種情況下就會出現塑性變形，如果應力的大小比材料自身的彈性極限小，那么就會以殘余內應力的形式就此存在于工件內部。若工件有一些部分被加工去除，就會破壞原來內部應力的平衡，這樣的情況下，工件也會發生變形。某些工件進行了熱處理后應力沒有完全釋放的情況下使用，就會受到內部應力以及外部載荷應力的雙重疊加，工件也可能因此而發生變形或者是斷裂，這樣的情況會影響到生產產品的正常使用，降低產品的質量，有損企業的效益和形象。

在機械加工的工作過程中，我們會遇到不同形狀的工件及各種各樣的裝夾方式，對于不同的裝夾方式，工件和夾具接觸面積的大小是不一樣的，從熱傳遞的原理中我們知道，工件自身的熱量通過夾具傳導的快慢速度也不相同；工件工作時各個部位的溫度也是不一樣的，這樣會導致工件各部分產生的膨脹值發生變化，進而發生熱變形現象。

3 應對熱變形的方法

3.1 多次加工

采取多次加工的工藝方法減少每次加工的加工量。一些特殊形狀的工件由于受到結構的限制，加工時一定會引起工件的變形從而導致不能符合圖紙要求，針對這種特殊形狀的工件無法消除變形的情況，我們可以采取更合理的工藝方法盡可能的減少變形。在結構上分析較易變形的工件，可在工藝過程中安排多次加工，加工余量的減小可以使零件的變形量減小，通過一些特殊工序在每個階段都留有一定的加工余量，逐步加工，進而減少每次加工時的加工量，在進行精加工時基本上不會產生影響工件尺寸的變形。當所加工的工件是開口的或者加工的余量不是對稱的時候，我們就要考慮到工件在進行加工時會發生變形，所以在進行粗加工時一定要讓應力能夠提前釋放出去，這樣在精加工階段就不會影響到工件的精度了。

3.2 進行人工校形

雖然在正常的機械加工過程中，我們都會使用各種方法手段來減少和盡量避免加工過程中出現的變形，但是這些變形往往是我們無法避免的，一旦發生了較大的變形并且變形量已經超出我們的設計要求，為保證工件后續還可加工就需要采取人工校形，當工件在變形敏感區發生變形之后，其內部的晶粒排布非常規則且處于平衡狀態，為了能夠保證變形量不超出設計要求，我們只能通過外界的作用力來改變內部結構，可以通過鉗工校形方案來降低減小工件會出現的變形。

3.3 消除內部應力

工件之所以會產生一定程度的變形都是因為機械加工導致的內部應力破壞的結果，如果想要重新回到平衡狀態，內部的應力就會迫使工件自身發生變形，在發生變形之后，應力的分布也不是很穩定，為了能夠進行后續的再加工，減少后續加工過程中的變形，我們可以采用一定的熱處理工藝手段，盡最大可能的在加工之前就消除掉工件內部原有的殘余應力，以保證工件自身的平衡性和穩定性，便于繼續再加工。

4 結束語

通過上述我們對零件加工的過程進行了分析，工件會因為切削產生的能量發生熱傳遞后而產生變形，發生熱變形會影響加工的精度，為了減少加工過程中出現的熱變形現象，我們一定要采取恰當的措施進行補救，降低溫升減少熱變形是最有效的措施，在安排工藝的過程中也要多加注意，加工之前盡可能消除殘余應力，采用合理適當的工藝方法進行補償和改進，以最大限度的減少變形帶來的加工誤差。

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