機械加工工藝對零件精度的影響探析

董世全，張 玲

（沈陽優尼斯智能裝備有限公司，遼寧 沈陽 110142）

現今社會，科學技術發展十分迅猛。在這樣的時代背景之下，機械加工行業引進了諸多的先進技術，以此來適應企業不斷發展過程中對高精度、高效、低成本的要求，進而適應市場，促進行業發展。隨著機械加工行業的發展，零件加工精度越來越高，最終設備的質量也越來越好。

在機械加工中，因機床、刀具、夾具、基準選擇以及工藝系統的受力變形，都會產生誤差，誤差是普遍存在的，無法被消除。這些誤差直接影響零件的加工精度。加工企業要對零件加工的每一個特征進行準確把握、對整個工藝系統進行了判斷，使零件的精度保證在零件要求范圍內，都屬于合格工件。

此外如果不合格零件被應用到機械設備上，將會影響機器設備的性能甚至會引發安全事故，一旦產生安全問題就會使最終用戶遭受巨大的損失。為了防止不合格品的流入到市場，必須要個把控機械加工工藝，并建立完善的零件檢測制度，并且還要探討各種能夠對零件精度產生影響的因素，并對這些影響因素做出有效的防控，從而保證零件的精度符合技術要求，杜絕不合格零件流入市場[1]。

1 機械加工工藝的相關過程

機械加工的概念就是指利用機械加工設備改變工件的外形或性能的過程，主要分為切削加工和壓力加工。本文只針對切削加工的進行一些探析。

將毛坯加工成機械零件。大概流程為。

（1）技術人員分析零件的特征、精度、技術要求等信息。

（2）根據毛坯情況，擬定工藝路線。

（3）選擇定位面及裝夾方式。

（4）選擇加工設備。

（5）根據設備選擇刀具、夾具、量檢具、輔具。

（6）確定零件關鍵工序技術要求的檢驗方法。

（7）確定零件各工序留量情況。

（8）根據各序的加工量確定工時。

加工工藝文件編制完成后，操作者將工件按照加工工藝進行加工。這一過程一般分為粗加工、半精加工、精加工。為了保證零件的精度達到技術要求，操作者就要在實際加工過程中嚴格的按照機械加工工藝進行加工與檢查，并反饋加工過程中發生的問題。相關技術人員查找問題發生的原因，并修正機械加工工藝[2]。

2 加工工藝對精度的影響

為了保證零件的精度符合技術要求，在加工完成后檢查工作人員按檢查頻次，對零件進行檢測，如果發現不合格的零件就要及時反饋、處理，機械加工工藝是否足夠嚴謹在很大程度上影響著零件的精度是否能夠滿足零件技術要求。為了保證零件的質量，操作者就要在實際加工過程中嚴格的按照機械加工工藝進行加工與檢查。

機械的加工過程中，由于零件的精度要求高，所以過程控制要求就很高，只有嚴格的控制好每工序流程才能保證最終零件的精度。工序包括原材料的運輸、倉儲、零件加工、熱處理、噴漆等，零件加工又分為車、銑、刨、磨、鉆、鏜等，通過這些加工過程可以看出，機械加工是一個十分復雜的過程。為了保證這樣復雜的過程能夠有條不紊的進行，諸多零件加工企業引進了工程系統來對生產工作進行管理，這一工程系統匯合了離散型生產和流程型生產的特點，縮短周轉周期，加強生產計劃，提高了機械生產的效率，為企業帶來的巨大的經濟效益。

由于科學技術的不斷進步加工工藝也在不斷的進步，可以在不同的環境條件下利用不同種類的加工手段進行加工，從而保證在不同外界環境的影響之下仍然可以保證產品的精度[3]。

3 影響零件精度的因素

在零件的實際加工中，有很多的因素會對精度差生影響，比如操作者是否嚴格按照加工工藝執行。此外實際加工時工藝系統產生的誤差也會導致零件精度不合格，而且這種誤差有很大的隱蔽性，在實際的生產過程中不易被發現，且不能被消除。現階段很多的加工設備為了更大限度地提高生產精度，在進行裝配的過程中要保證零件的配合精度，從而能夠更大限度的減小加工設備的影響。此外加工設備隨著使用時間的增加，不可避免的會產生不同程度的磨損，甚至會出現損壞，比如設備的關鍵零件導軌、絲杠、主軸，隨著使用年限在增加，各項精度會越來越低。這些因素都會對零件的精度產生不同程度的影響。

在零件進行加工時會產生很多的熱量，例如絲母和絲杠、主軸旋轉、環境溫度和切削時產生的熱，這些熱兩都會對零件生產的精度產生巨大的影響。在熱量的作用下加工設備、零件會產生熱變形，這些熱變形的會使零件的精度變低，甚至導致零件精度不合格。例如加工過程中的絲母和絲杠的作用，使絲產生熱伸長，導致絲杠導程加大，會直接影響加工設備的定位精度，造成零件尺寸精度超差。熱量不僅對加工設備有影響，也會對加工中的零件發生影響，其中較為常見的為鏜孔加工，加工時的熱量導致零件恢復常溫時產生縮孔的現象。

3.1 機床的幾何誤差

比如立式加工中心的精度主要有：定位精度、重復定位精度、三軸直線度、Z 軸與工作臺的垂直度、主軸回轉誤差、主軸軸向竄動、主軸熱伸長、三軸絲杠熱伸長等。這些精度會影響立式加工中心在鉆、銑、鏜、鉸工序的精度，最終影響零件的精度。

圖1 機械零件加工使用設備

3.2 工藝系統產生的誤差

機床也屬于工藝系統，這里提的工藝系統誤差主要指的是刀具、夾具及基準選擇產生的誤差，是可以通過更換、改進，可以提高零件精度的部分。比如刀具的磨損，可以定期更換刀具的方式解決，也可以選擇正確的切削液、更換耐磨刀具以延長刀具更換時間，甚至可以使用刀具測量系統，根據刀具的磨損程度進行自動補償。夾具對零件的精度影響尤為顯著，比如銑面的時候會因為零件夾壓變形造成片面片面度超差，鏜孔因壓緊點位置不好造成橢圓孔等等[4-6]。

4 提高加工精度的有效方法

想要實現加工精度的有效提高，由于零件的加工過程中的影響精度的因素特別多，并且各因素對零件精度產生的影響也不同。這些因素產生的影響也不易在生產過程中被發現，在這些因素的作用下生產出的零件在精度上會有很大的不確定性，精度也很難符合要求。因此在生產過程中要認真檢查機械設備、夾具、刀具等，保證在發現零件精度的不合就要及時查找原因，進行補救處理。此外還要定期對機器設備、刀具、夾具進行保養、維修，保證整個工藝系統處于良好的運行狀態，可以很大程度上提高零件的精度。

機床精度是影響加工精度的一個非常重要因素，這就要求在引進機床之前要對機床生產廠家的生產規模、車間配置、生產資質、市場口碑等多個方面進行考察，除此之外還要派專業人員對準備購進的機床進行全面與評估，保證生產設備的剛性、精度、精度保持性可以滿足零件加工的要求。在機床本身存在的誤差問題上要進行檢測與對比，只有保證機床本身的誤差足夠小，才能夠更有效地保證在投入實際生產之后能夠生產出合格的產品，降低不合格品率。此外，要對已經投入使用的機床進行升級改造，保證每一臺機床的精度情況都能被全面掌控，還要對零件的誤差進行統計與分析。并且定期進行誤差分析，并將分析結果應用到生產中，通過對整個工藝系統進行不斷的調試從而最大限度地減小誤差，提高零件的精度。

由于溫度對起機床的運行會產生很大影響，并且會影響零件的加工精度，產生異常就會影響機床的運行精度，也會使零件產生一定的誤差。其中熱形變就很大程度上地影響了零件的精度，對于零件加工過程中產生熱形變，也可以通過用切削液降溫的方式。對于設備長時間運轉產生的局部過熱產生的熱形變，就可以進行停機降溫處理，從而降低熱形變對零件精度的影響。

以下是一些常見的提高加工精度的方法：

（1）補償或抵消誤差，人為的造成新的誤差去抵消工藝中的原始誤差。如在加工立式加工中心主軸孔的時候，工件受切削熱的影響會變大，恢復常溫后，孔會變小。根據數據采集、分析，加工孔的時候鏜大,自然時效過后，孔縮小至公差范圍之內。

（2）調整工藝系統。小批量生產時，可以通過試切—測量—調整循環，直至將零件加工到合格尺寸；大批量生產時，預先調整好機床、夾具、工件和刀具到位，同批次零件保持不變。加工時此法生產率高，主要用于大批大量生產。

（3）使用精度更高的加設備。

（4）減少工藝系統的的受力變形。比如龍門式加工中心，工件盡量墊高，減少龍門滑枕的伸出長度；立式加工中心的工件盡量低，降低主軸箱的高度；刀具懸伸盡量短等等。

（5）減少工件的熱變形，合理使用切削液。

（6）加工前進行熱機。

（7）恒溫車間。

5 結語

隨著技術的不斷發展，各種機械設備的精度越來越高、剛性越來越好，這就要求零件的精度也要隨之提升，只有不斷地改進機械加工工藝，并且對影響加工精度的因素進行有效處理，才能不斷的提高零件的精度。技術人員要研究一些新型的加工技術，看看能否用于現在的加工，解決好生產過程中發現的每一個問題，總結問題發生的原因。及時的修改因新技術引進或針對現有問題完善改的機械加工工藝，進而提高產品的合格率，降低生產成本，使企業的經濟效率達到最大。