闡述機械加工工藝對零部件精度的作用

摘要：機械加工質量以加工精度作判斷，精度即加工后的零件幾何形狀、尺寸、相互位置及與設計參數的結合程度。機械加工精度受許多因素影響，本文通過對機械加工工藝系統的分析來討論加工工藝對零部件精度的影響，以采用有效措施提高加工精度。

關鍵詞：機械加工；加工工藝；零件精度

機械加工工藝指以參考工藝流程進行操作，以特定方法對生產對象的尺寸、幾何形狀、性質與相對位置做改變，從而得到半成品或半者半成品。工藝流程即工藝過程，與設備條件、產品數量、人工素質等因素關聯。機械加工工藝的過程內容豐富，比如，原材料保存、毛坯制造、熱處理零件等。

一、 加工工藝系統的幾何誤差對零部件精度的影響

（一）機床主軸的回轉誤差

機床的主軸傳遞了加工的主要動力，主軸的旋轉情況決定著刀具和工件的相對位置，它影響著工件加工表面的平整程度。主軸在加工過程中容易產生回轉誤差，即主軸在不同時刻的回轉軸線偏離標準中心軸線，偏離產生的誤差會將直接在其加工的零部件上得到體現。主軸產生回轉誤差的主要因素有：主軸的磨損，主軸軸承的匹配，主軸的同軸度等。為了消除主軸的回轉誤差，要嚴格按照要求完成主軸的裝配，定期做好主軸的潤滑保養工作，縮小主軸回轉誤差對零部件精度的影響。

（二） 導軌和傳動系統的誤差

機床的導軌是加工過程中位置移動的基準，只有導軌的各方面性能保持正常才能保證加工過程中進給、切削、退刀等位移的準確性。導軌的安裝質量在一定程度上制約著工件的加工精度，并且導軌在長期加工使用中產生的磨損將使加工誤差不斷增加，因此零部件的誤差一部分是來自于導軌的誤差。.零部件的誤差還來自于機床傳動系統的誤差，傳動系統的誤差是指機床內聯系傳統鏈中首末元件之間的相對運動產生的誤差。

（三）刀具的精度

刀具的精度也影響著零部件的加工精度，尤其在一些特殊的加工方式中刀具的精度對工件的加工精確起著決定性作用。刀具在切削過程中，切削刃、刀面與工件、切屑產生強烈摩擦，使刀具磨損。當刀具磨損達到一定值時，工件的表面粗糙度值增大，切屑顏色和形狀發生變化，并伴有振動。刀具磨損將直接影響切削生產率、加工質量和成本。

二、 加工工藝系統的受熱、受力變形對零部件精度的影響

（一）刀具的熱變形和受力變形

機械加工中刀具對工件進行剪切使其變形過程中，切屑與道具摩擦產生大量的熱量，刀具在高溫的條件下發生熱變形，不同材質的刀具變形情況不同，相同的是這種變化都由快到慢最終趨于穩定。由于刀具的熱變形，工件被切削的尺寸往往會增多，導致工件的精度不準確。在加工工藝過程中，必須要選擇合適的刀具，注意切削量，并使用冷卻液來控制刀具的熱變形，提高零部件加工的精度。

（二）工件的熱變形和受力變形

加工過程中，工件受切削產生熱量的影響同樣發生熱變形，并且工件的熱變形對加工精度的影響非常大。例如在刨床上加工長方體錘頭的上表面時，加工表面受到刨刀擠壓形成切屑并且溫度迅速升高，然而工件下表面溫度較低，工件在受熱不均勻的條件下發生熱變形，中部彎曲、上表面凸起，造成切削量過多進而影響了工件的精度。減小工件熱變形主要措施：一方面可以對工件非加工表面進行預熱，減小溫差造成的熱變形程度；另一方面使用合適的冷卻潤滑液，防止加工產生的過高的溫度。

（三）機床本身的熱變形和受力變形

工件的加工是工件、刀具和機床的整體系統配合下完成的，機床本身在這個系統中首先受到加工時產生熱量的影響，其次還受到自身運轉產生熱量的影響。機床的受熱變形主要表現為局部部件形狀改變，各部件相對位置偏移。例如傳動皮帶受熱后長度發生變化，出現打滑現象影響主軸轉速；軸類、齒輪類元件受熱彎曲，導致主軸傾斜打破了原來的相對位置等情況都影響了加工精度。要想消除這些不良的影響必須根據產生熱量的來源，采用降溫處理。

通過提高機床受力部位剛度，減小其受力變形的可能性可以有效地控制機床受力變形，減小它對加工精度的影響。

三、機械加工工藝對零部件加工精度的影響

從機械加工的工藝流程來看，對于零部件加工精度的影響主要分為以下兩個方面：

（一）加工工藝系統本身對精度的影響

如果機械加工系統本身的精度得不到保證，那么他加工出來的產品的精度也就無從談起了。通常來說，機械加工設備在出廠時都會對其加工精度進行標定，但是在加工設備的運輸和反復使用之后，它本身的最小加工精度會出現一定程度的偏移，如果不能及時修訂，就會對零部件的加工精度帶來巨大的影響。其次是機械加工輔助設備的磨損和安裝問題帶來的加工精度的影響，在機械設備中大量的使用刀具、夾具和其他輔助設備，這些設備在實際的加工活動中，都會發生磨損、位置偏離甚至是斷裂，這些加工過程中的異常對零部件加工精度的影響是致命的。于此同時，這些輔助設備的按照精度也是一個重要的影響因素。再者是加工工藝本身的誤差累計，初加工和精加工的工藝排序、加工基準面的合理選擇、夾具的合理布放、加工尺寸的準確測量、加工過程中的誤差補償以及在數控機床加工中的加工程序的編譯審核、誤差補償數據庫的及時更新、手動操作帶來的非受迫性誤差等等都會帶來不可預計的精度誤差。

（三）外界因素對于零部件加工精度的影響

通常來說工件受力變形和熱變形對于零部件加工精度的影響也是十分巨大的。由于工件材料不均勻、加工進給量過大或者加工工藝不合適等原因都會造成在實際加工中出現不同程度的工件受力變形的現象出現，輕微的受力變形會降低工件的加工精度，較大的受力變形會使得工件直接作廢甚至會損壞加工設備，通常來說通過提高工件本身的剛度和強度、合理分配加工進給量、注意熱應力和切削應力的消除，能夠最大限度的降低受力變形現象的出現概率。熱變形也是機械加工中常出現的加工問題，它會使得工件的加工尺寸發生變化，從而無法獲得精確的測量值，加工精度也就的不到保證，常見的熱變形包括加工刀具熱變形、工件熱變形、機床本身和夾具熱變形，這些都會使得加工系統的坐標位置發生變化，在實際加工中，要嚴格注意加工過程中的潤滑和冷卻工作，通過合適的降溫處理，將會大大降低熱變形的出現概率。

（三）殘余應力對加工精度的影響

殘余應力分布在機械加工的各個環節，包括毛胚鍛造成型、焊接和機加工等，通常是由于工件本身的結構較復雜或者是工件各部分厚薄不均造成在局部出現應力集中的現象，這尤其體現在加工長軸工件時，會由于殘余應力的影響而出現嚴重的軸不對中的現象，通常來說采取相應的失效處理可以消除大部分的殘余應力，通過合理設計工件外形，避免出現應力集中點，可以最大限度的降低殘余應力對零部件加工精度的影響。

四、結語

機械加工工藝過程中存在著諸多不良因素，它們在不同程度上影響著零部件的加工精度。通過對加工工藝認真仔細地分析，找到各種誤差、變化和不合理的操作，采取針對性措施盡量消除不良因素的影響，并將客觀存在的因素控制合理范圍之內，零部件的機械加工精度將會逐漸提高。