試論影響機械加工工藝精度的因素

鄭凱

(沈陽飛機工業(集團)有限公司,遼寧沈陽 110000)

試論影響機械加工工藝精度的因素

鄭凱

(沈陽飛機工業(集團)有限公司,遼寧沈陽 110000)

零件的加工過程會受到很多因素的影響,加工精度也會隨之發生改變。不同的機械加工工藝會大大影響零件的加工精度,提升加工藝的整體質量就能夠保障零件的加工精度。本文簡單介紹了機械加工工藝中的幾何精度、受力變形和熱變形對加工精度的影響。

機械加工工藝 加工精度 研究

1 幾何精度影響加工精度

零件的加工精度是指零件完工后的實際幾何參數(尺寸、形狀和相互位置)對理想幾何參數的符合程度，符合程度越高，加工精度就越高。工藝系統包括機床、工件、工具和夾具，在進行切削加工時，機床由于自身制造工藝存在問題，有可能存在主軸回轉誤差等，從而造成被加工零件的形狀以及位置精度不足，機床主軸的徑向以及軸向擺動對于加工要求不同的零件會產生不同程度的精度影響，此外，機床安裝過程中存在的問題以及長期使用過程中的磨損，都會對零件的加工精度產生影響。刀具隨著使用時間的延長，磨損現象會十分明顯，這種不均勻的磨損會使刀具的相對位置發生改變，從而使得零件的精度大幅度下降。在整個加工工藝系統當中，為了將零件進行有效的固定，使其保持和刀具之間一定的位置，就需要使用夾具，夾具的誤差主要包括出廠時的制造誤差以及在使用過程當中產生的定位誤差和安裝位置不準確造成的誤差，此外，隨著使用時間的增加，夾具表面也會發生磨損，從而影響零件間的加工精度。

對加工機床、刀具以及夾具進行誤差分析后，操作人員必須通過有效的補償技術對誤差進行控制，使其在可以接受的范圍之內!在實際加工生產中，機床的精度各不相同，對于不同精度的機床，操作人員需要采用不同的補償技術進行加工精度的控制!精度較高的機床設備中都有補償控制裝置，可以根據實際的需要進行矯正；對于一些比較先進的數控機床，可以通過專門的軟件對各種磨損進行補償校正，操作人員只需要將需要補償的數據輸入到設備中，軟件可以自行進行計算和補償，并且可以隨時根據需要對相關的補償數據進行修正和設定!對于一些普通機床，操作人員只能夠根據校正尺的數據來進行手動的設置補償螺母，從而完成誤差的補償。

2 受力變形影響加工精度

工藝系統包括機床、工件、工具和夾具，在進行切削加工時，由于夾緊力、切削力以及重力作用的影響，會發生一定程度的變形，使得已經調整好靜態位置的工件和刀具、切削過程所需要的幾何關系發生改變，刀具的運動軌跡也出現相應的改變，從而導致誤差的產生。除此之外，工藝系統當中殘余的應力也會引起系統發生變形，主要包括以下幾個方面的來源：加工工件熱處理之后產生的應力、切削加工帶來的殘余應力等，這些應力導致系統在沒有受到外力作用的情況下也會產生變形。

對加工工藝的受力情況進行分析后，操作人員需要盡可能的將工藝系統受力變形降到最低，從而保證加工精度。在實踐操作中，操作人員主要是從加強系統的剛度以及降低負荷及變化這兩個方面來解決問題，為了保證加工質量以及生產效率，加工過程中就需要著重關注工藝系統剛度的提高，加強系統剛度可以通過提高聯接表面的接觸剛度、對結構進行設計合理化、裝夾以及加工方式合理化等措施來實現。

3 熱變形影響加工精度

機械零件的加工過程會產生很多的熱量，各種形式的熱量都會對零件的加工過程產生影響，從而影響零件的加工精度。工藝系統在各種熱量的影響下會產生熱變形，這種變形將破壞刀具與工件的正確幾何關系和運動關系，造成工件的加工誤差。從整體上來看，熱變形對零件間加工精度的影響主要體現在以下幾個方面：工件熱變形對精度的影響、刀具熱變形對精度的影響以及機床熱變形對精度的影響。

3.1 工件熱變形影響加工精度

工件熱變形對加工精度產生的影響會比較嚴重，尤其是對于長度較長、對精度要求較高零件。例如，在磨削絲杠時，如果絲杠的長度是兩米，每進行一次磨削，絲杠的溫度就會升高大約三度，那么絲杠就大約會伸長0.07毫米，而六級絲杠的總誤差在長度上應控制在0.02毫米以下，通過這個例子熱變形對加工精度影響的嚴重性就可見一斑。再如銑“刨”磨平面時，工件在單面受到切削熱的作用，上下表面溫差將導致工件向上拱起，加工中凸起的部分被切去，冷卻后變成下凹造成平面度誤差。

3.2 刀具熱變形影響加工精度

刀具熱變形對加工精度的影響主要是切削熱所引發的。零件的加工過程往往需要進行連續的切削，刀具的熱變形在切削初始階段增加很快，隨后變得較緩慢，經過不長時間后(約 10min～20min)便趨于平衡狀態。為了降低刀具熱形變對零件加工精度的影響，操作人員應合理選擇切削用量和刀具的幾何參數，并給予刀具充分的冷卻和潤滑。

3.3 機床熱變形影響加工精度

機床是機械零件加工過程中一個重要的工具，機床在工作過程中，會受到內外熱源的影響，從而導致各部分溫度逐漸升高。由于各部件的熱源不同，分布不均勻，以及機床結構的復雜性，因此機床各部件的溫升不同，而且同一部件不同位置的溫升也不相同，形成不均勻的溫度場，使機床各部件之間的相互位置發生變化，破壞了機床原有的幾何精度而造成加工誤差。機床的種類不同，在工作中的熱源也不盡相同。為了減少機床熱形變對零件加工精度的影響，工作人員可以采用多種方法。工作人員可以從減少產熱的角度出發，減少不同機床發熱源的發熱，采取有效措施隔離熱源，把熱源從主機上分離出去，或者從結構和潤滑等方面改善其摩擦特性。操作人員可以從增加散熱的角度出發，采取強制冷卻的辦法，吸收熱源發出的熱量。操作人員可以從使機床各部分均勻升溫的角度出發，采用合理的機床部件結構及裝配基準，減少箱體變形。操作人員可以從使機床加速達到熱平衡狀態的角度出發，使機床高速空運轉，或在適當部位設置熱源，使得機床的熱變形趨于穩定，便于控制零件的加工精度。操作人員可以從控制環境溫度的角度出發，將精密機床安裝在恒溫車間，減少機床熱形變對加工精度的影響。

4 結語

隨著經濟社會的發展，我國機械加工工藝的技術水平不斷提高，機械零件的加工精度也越來越能夠得到保證，相信在相關部門的通力協作下，我國機械加工工藝定能取得更好地發展。

[1]劉小涵,姜明珠,曹宏,董旭,高海俠.碳化硅零部件機械加工工藝[J].長春理工大學學報(自然科學版),2011(2).

[2]劉曉輝,王大紅.工藝孔在機械零件加工中的應用[J].裝備制造技術,2009(3).