芻議機(jī)械加工工藝對(duì)加工精度的影響

張偉

摘 要：機(jī)械零件加工精度是指被加工零件的相互位置、幾何形狀、尺寸大小與理想幾何參數(shù)間的關(guān)系。機(jī)械加工精度的影響因素包括幾何精度、受力變形、熱變形等。該文主要從上述三方面，淺析機(jī)械加工工藝對(duì)加工精度的影響，以提高零件加工的精度。

關(guān)鍵詞：幾何精度 受力變形 熱變形

中圖分類(lèi)號(hào)：TG506 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）04（a）-0058-01

1 機(jī)械加工工藝的概況

機(jī)械加工工藝是指根據(jù)加工工藝流程，采取相應(yīng)的加工方式對(duì)生產(chǎn)對(duì)象的尺寸大小、幾何形狀、相對(duì)位置等進(jìn)行改變處理，如此把生產(chǎn)對(duì)象加工成所需的半成品或者成品，而加工工藝流程往往視設(shè)備條件、產(chǎn)品數(shù)量、人工素質(zhì)等而定。機(jī)械加工生產(chǎn)包括原材料的運(yùn)輸與儲(chǔ)存、毛坯的制造、零件的熱處理等環(huán)節(jié)，而加工工藝過(guò)程是指對(duì)原材料的尺寸大小、幾何形狀、相對(duì)位置等進(jìn)行直接性改變的過(guò)程，此乃機(jī)械加工的關(guān)鍵性環(huán)節(jié)。機(jī)械加工包括大量生產(chǎn)、成批生產(chǎn)、單件生產(chǎn)三大類(lèi)型。機(jī)械加工工藝路線的制定必須堅(jiān)持“優(yōu)先加工基準(zhǔn)面、分精粗加工、優(yōu)選加工設(shè)備”等原則。機(jī)械加工工藝規(guī)程的制定流程為：明確加工的工藝線路→測(cè)量出各工序的實(shí)際尺寸→明確各工序的加工設(shè)備。根據(jù)機(jī)械加工工藝的基本概況可知，機(jī)械加工精度的影響因素很多，比如幾何精度、受力變形、熱變形等。本文主要從幾何精度、受力變形、熱變形三方面，分別淺析機(jī)械加工工藝對(duì)加工精度的影響，以提高機(jī)械加工的精度。

2 機(jī)械加工工藝對(duì)加工精度的影響

2.1 幾何精度的影響

機(jī)械加工工藝系統(tǒng)由夾具、刀具、工件、機(jī)床等組成，而工藝系統(tǒng)內(nèi)各組成部分的幾何精度均會(huì)對(duì)零件的加工精度造成或多或少的影響。就機(jī)床的影響而言，如果機(jī)床自身的制造精度存有誤差，那么零件的幾何形狀、相對(duì)位置的精度亦會(huì)出現(xiàn)誤差，此外如果機(jī)床的安裝未能到位或者磨損程度較重，那么同樣也會(huì)對(duì)零件的加工精度造成影響。就刀具的影響而言，零件加工過(guò)程，刀具與工件間始終保持著直接接觸的關(guān)系，如此刀具的磨損程度定會(huì)相當(dāng)嚴(yán)重，而如果繼續(xù)使用此種被嚴(yán)重磨損的刀具，那么定會(huì)對(duì)零件的加工精度造成影響。就夾具的影響而言，零件加工過(guò)程，先固定零件后加工的加工順序要求必須控制好夾具的誤差，即夾具制造過(guò)程產(chǎn)生的誤差、使用過(guò)程產(chǎn)生的安裝誤差以及定位誤差、長(zhǎng)期使用過(guò)后的磨損誤差。針對(duì)上述情況，該文認(rèn)為必須從以下方面進(jìn)行控制，以規(guī)避幾何精度對(duì)加工精度的影響：落實(shí)好檢驗(yàn)工作，以規(guī)避夾具、刀具、機(jī)床等自身存有誤差；采用針對(duì)性的補(bǔ)償技術(shù)就磨損程度較輕的部分進(jìn)行修正，或者更換掉磨損程度較重的部分；操作人員必須提升自身工作能力，切實(shí)控制好安裝誤差的出現(xiàn)，同時(shí)必須對(duì)工藝系統(tǒng)的幾何精度進(jìn)行定期或不定期的檢查，如此提高零件的加工精度。

2.2 受力變形的影響

零件的加工精度不僅受到加工系統(tǒng)的幾何尺寸的影響，同時(shí)也受到受力變形的影響，即運(yùn)行設(shè)備對(duì)零件的加工過(guò)程，各種力定會(huì)作用到工藝系統(tǒng)，而當(dāng)此作用的時(shí)間超出既定范疇，那么工藝系統(tǒng)便會(huì)出現(xiàn)變形現(xiàn)象，如此刀具的運(yùn)行軌跡以及夾具與刀具的相對(duì)位置均會(huì)發(fā)生改變，進(jìn)而對(duì)零件的加工精度造成影響。針對(duì)上述情況，本文認(rèn)為必須從以下方面進(jìn)行控制，以規(guī)避受力變形對(duì)加工精度的影響：用高強(qiáng)度的零件替換掉工藝系統(tǒng)內(nèi)剛度較弱的部分，如此提高工藝系統(tǒng)的整體剛度或者降低工藝系統(tǒng)的變形程度；采用針對(duì)性的方法來(lái)降低工藝系統(tǒng)的載荷量，如此降低工藝系統(tǒng)的變形程度，例如采用受力小的夾裝方法來(lái)規(guī)避工藝系統(tǒng)的變形。除此以外，工藝系統(tǒng)的殘余應(yīng)力亦會(huì)對(duì)零件的加工精度造成影響，而零件加工過(guò)程的熱處理以及切削均會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力，如此勢(shì)必造成工藝系統(tǒng)變形。針對(duì)此種情況，本文認(rèn)為必須從下列方面進(jìn)行控制：增強(qiáng)零件的剛度，以抵抗加工過(guò)程產(chǎn)生的殘余應(yīng)力；就被熱處理的工件事先進(jìn)行退火處理，以控制殘余應(yīng)力的產(chǎn)生量；優(yōu)化工藝流程，以免粗精加工順序出錯(cuò)影響到零件的加工精度。

2.3 熱變形的影響

零件加工過(guò)程往往會(huì)經(jīng)歷若干環(huán)節(jié)，例如磨、銑、車(chē)等，而此過(guò)程定會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，如此勢(shì)必導(dǎo)致工藝系統(tǒng)熱變形的產(chǎn)生，進(jìn)而影響到零件的加工精度。下文主要從機(jī)床、刀具、工件三方面，淺析熱變形對(duì)加工精度的影響：就工件的熱變形而言，工件的熱變形對(duì)零件的加工精度起著直接性的影響，而此種影響定會(huì)隨著零件加工精度要求的增高而變大。針對(duì)此種情況，常用的控制方法包括：零件加工過(guò)程，適當(dāng)使用冷卻液，以控制零件的表面溫度；減少單次切削量，以控制單次熱量的產(chǎn)生量或者增加熱量的散發(fā)量；粗加工后，先停機(jī)散熱后精加工。就刀具的熱變形而言，刀具的熱變形往往由切削過(guò)程所產(chǎn)生的熱量所致，而零件加工過(guò)程，連續(xù)切削作業(yè)定會(huì)使刀具的熱變形經(jīng)歷猛增、緩慢、平衡三大階段。針對(duì)上述情況，常用的控制方法包括：優(yōu)選刀具；合理確定切削用量；充分冷卻以及潤(rùn)滑刀具。就機(jī)床的熱變形而言，機(jī)床作為零件加工的必要設(shè)備，而機(jī)床工作過(guò)程，零件加工過(guò)程產(chǎn)生的熱量以及外部環(huán)境均會(huì)對(duì)機(jī)床造成影響，從而導(dǎo)致機(jī)床的整體溫度升高，外加機(jī)床具有熱源不同、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、分布不均的特點(diǎn)，因此各部件溫度的差異性定會(huì)使機(jī)床產(chǎn)生不均溫度場(chǎng)，進(jìn)而對(duì)機(jī)床的幾何尺寸產(chǎn)生破壞作用，如此影響到零件的加工精度。針對(duì)上述情況，常用的控制方法包括：減少產(chǎn)熱量，即采用改善或者隔離熱源的方法來(lái)減少產(chǎn)熱量；增加散熱量，即采用冷卻的方法來(lái)吸收加工過(guò)程產(chǎn)生的熱量；快速實(shí)現(xiàn)機(jī)床的熱平衡狀態(tài)或者維持環(huán)境溫度的恒定狀態(tài)，如此規(guī)避機(jī)床的熱變形影響到零件的加工精度。

3 結(jié)語(yǔ)

盡管我國(guó)機(jī)械加工工藝已經(jīng)取得較大的精度，但機(jī)械加工生產(chǎn)領(lǐng)域存在的問(wèn)題依然相當(dāng)突出，比如文中提及的幾何精度、受力變形、熱變形對(duì)零件加工精度的影響。因此，零件加工過(guò)程，必須就影響到零件加工精度的各項(xiàng)因素進(jìn)行嚴(yán)格控制，同時(shí)就常見(jiàn)的影響因素進(jìn)行重點(diǎn)控制，如此提高零件的加工精度。

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