機(jī)械加工工藝方法及誤差研究

許 林，王 威

（1.遼寧職業(yè)學(xué)院，遼寧 鐵嶺 112000；2.海裝沈陽局駐沈陽地區(qū)第二軍事代表室，遼寧 沈陽 110043）

從機(jī)械加工最終成品的各類性能指標(biāo)來講，耐久度及可靠程度通常是基于加工工藝方法來體現(xiàn)的。因此，工程技術(shù)人員若想要精確地把控機(jī)械加工制造過程中的工藝方法對于最終成品的品質(zhì)的作用規(guī)律，就必須針對機(jī)械加工制造的誤差產(chǎn)生的基本原因、加工制造進(jìn)程中必須遵守的原則及怎樣保證機(jī)械加工制造的精度獲得顯著的提升等角度開展比較深入的研究工作。并且能夠通過研究所得到的相關(guān)結(jié)論與規(guī)律來完成針對加工制造進(jìn)程的合理把控，為機(jī)械加工制造最終成品各項性能指標(biāo)的提升帶來堅實的保障。

1 機(jī)械加工制造工藝方法概述

通常來講，與生產(chǎn)工藝相關(guān)的部門從業(yè)人員在規(guī)劃設(shè)計加工制造過程的工藝流程中，必須深入理解相關(guān)產(chǎn)品的加工制造產(chǎn)量、機(jī)械加工裝備的實際運(yùn)行狀況及有關(guān)操作人員具有的專業(yè)知識程度等條件，進(jìn)而挑選出一類滿足實際加工需求的工藝技術(shù)路線和方法。各個企業(yè)的生產(chǎn)加工制造環(huán)境有所差異，那么實際的操作情況及相關(guān)的工藝方法流程也會相應(yīng)的有所區(qū)別，為此有關(guān)的工藝方法流程必須具備明顯的指向特性才能夠滿足實際生產(chǎn)的需要[1]。機(jī)械加工如圖1 所示。

圖1 機(jī)械加工

2 機(jī)械加工誤差定義

機(jī)械加工誤差指的是零件由機(jī)床進(jìn)行機(jī)械加工以后的實際幾何參數(shù)（幾何形狀、尺寸及相對位置）與理想幾何參數(shù)之間的偏差程度。零件機(jī)械加工以后實際幾何參數(shù)與理想幾何參數(shù)之間的符合程度就是零件的加工精度。與此同時，機(jī)械加工過程中的誤差越小，符合程度就越高，加工精度就越高。因此，機(jī)械零件加工誤差的大小與機(jī)械加工精度的關(guān)系是密切相關(guān)的。

3 誤差情況的具體分析

3.1 定位過程產(chǎn)生的誤差

定位過程產(chǎn)生的誤差是一類發(fā)生頻率相對最高的一種。在產(chǎn)品進(jìn)行機(jī)械加工制造的過程中，假如相關(guān)的設(shè)備定位不夠精確，就會導(dǎo)致定位誤差的產(chǎn)生。因此，在操作時，必須將準(zhǔn)確的最終成品的加工制造要素視為定位的標(biāo)準(zhǔn)，保證相關(guān)的定位標(biāo)準(zhǔn)及所選取的標(biāo)準(zhǔn)基本上保持一致，進(jìn)而顯著降低誤差的數(shù)值。在實施機(jī)械加工制造的過程中，零件的定位準(zhǔn)確程度和精準(zhǔn)程度對于整體的加工品質(zhì)與精度起著非常重要的關(guān)鍵性作用。若要在定位時滿足設(shè)計需要，最大限度地降低因為定位不妥當(dāng)而產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差，就需要實施全方位深入的思考和研究。假如機(jī)器裝置在現(xiàn)場定位進(jìn)程中出現(xiàn)誤差的情況，由于定位的部件與待加工的工件在全部加工進(jìn)程中始終處在直接接觸的情況，所以一定程度上均會給待加工零件的品質(zhì)帶來某種程度上的影響。

3.2 幾何形狀的誤差

在實施機(jī)械加工制造的進(jìn)程之中，刀具（見圖2）和夾具屬于實際應(yīng)用非常廣泛的加工工具，相關(guān)的工具可能產(chǎn)生的誤差數(shù)值均比較多見。在實際進(jìn)行的操作進(jìn)程中，加工刀具的外部輪廓假如僅僅達(dá)到一部分符合加工制造過程的需要而非完全符合加工制造的需要，這種情況下就會產(chǎn)生幾何形狀的誤差，進(jìn)而對于機(jī)械加工制造最終成品的精準(zhǔn)程度帶來比較嚴(yán)重的負(fù)面影響。一般來講，在加工刀具的應(yīng)用過程中，刀刃的磨損情況是無法規(guī)避的，因此要綜合加工刀具的具體磨損情況及預(yù)期的使用壽命情況來進(jìn)行加工刀具的合理更換，這樣操作就能夠有效降低幾何形狀誤差的數(shù)值。此外，在實施機(jī)械零件加工制造的進(jìn)程中，所能使用到的加工刀具型號也是多種多樣的。比如對于零件精密程度的加工要求比較高的部位，此時使用的加工刀具精密程度對于待加工零件的質(zhì)量起到?jīng)Q定性作用，不過對于零件的常規(guī)位置來講，加工刀具可能產(chǎn)生的影響比較小。假如無法準(zhǔn)確地應(yīng)用適當(dāng)?shù)膴A具，也可能會帶來幾何形狀的誤差。

圖2 刀具

在實施機(jī)械零件加工制造的過程中，需要完全遵照相應(yīng)的操作流程和規(guī)定，科學(xué)地使用相關(guān)夾具，準(zhǔn)確地定位待加工零件的位置，進(jìn)而為加工制造精準(zhǔn)程度的顯著提升提供有力的保證。不過在實際的加工制造進(jìn)程中，不科學(xué)操作的情況屢見不鮮，導(dǎo)致了幾何形狀的誤差一直無法避免[2]。

3.3 機(jī)床加工制造中出現(xiàn)的相關(guān)誤差

在實施零件的加工制造過程中，機(jī)床設(shè)備的運(yùn)行時間通常是相對比較長的，機(jī)床內(nèi)部的熱源發(fā)出的多余熱量可能會造成機(jī)床設(shè)備總體的溫度數(shù)值產(chǎn)生比較明顯的變化，這是因為機(jī)床設(shè)備的所有部件的組成材料，其特定的受熱膨脹系數(shù)不盡相同，這樣就造成了機(jī)床主體構(gòu)造出現(xiàn)形變且出現(xiàn)了加工制造誤差，比如傳動鏈部分。因為機(jī)床結(jié)構(gòu)的受熱情況不同，使得傳動鏈的所有環(huán)節(jié)之間的空隙也產(chǎn)生了細(xì)微的差別，傳遞的尺寸數(shù)值也有顯著的差別，特別是在傳動鏈部分磨損相對嚴(yán)重的情況下，徹底無法進(jìn)行系統(tǒng)能量的傳遞工作，在這樣情況下進(jìn)行產(chǎn)品的加工制造，一定會出現(xiàn)誤差的情況。在機(jī)床設(shè)備的制造、裝配及實際使用的過程中，由于受到外力載荷與各種熱量的影響，也可能造成導(dǎo)軌部分的導(dǎo)向操作發(fā)生誤差。比如車床的導(dǎo)軌與主軸之間的回轉(zhuǎn)軸線發(fā)生不平行的情況，在進(jìn)行零件機(jī)械加工的過程中，就可能發(fā)生一定程度的錐度的結(jié)果。所以，在實施生產(chǎn)加工制造的進(jìn)程中，機(jī)床本身的精度和加工制造零件的最終成品的精度是密切關(guān)聯(lián)的。機(jī)床如圖3 所示。

3.4 變形產(chǎn)生的誤差

零件的加工制造過程中，除了刀具及夾具等工具，工藝流程中待加工零件的剛度同時也是對最終成品的加工精度帶來重大影響的關(guān)鍵要素。工件之所以會發(fā)生誤差的現(xiàn)象，其主要原因是由待加工零件本身的各項性能指標(biāo)引起的。假如待加工零件本身的剛度較低，在工藝人員設(shè)計工藝流程的時候就需要全方位考慮相關(guān)材料的屬性，這樣的操作可避免變形產(chǎn)生的誤差。比如在細(xì)長軸的車削加工過程中，待加工軸零件本身的剛度較低，所以在切削加工時容易發(fā)生變形的情況，出現(xiàn)較大的誤差，進(jìn)而導(dǎo)致最終成品零件不合格。切削加工如圖4 所示。

圖4 切削加工

4 機(jī)械加工過程中工藝誤差的出現(xiàn)及其原因

4.1 工藝誤差的出現(xiàn)及其原因

機(jī)械加工工藝過程中之所以出現(xiàn)加工誤差，與系統(tǒng)設(shè)置不合理是有極大關(guān)系的。相關(guān)機(jī)械加工技術(shù)操作人員在機(jī)械加工進(jìn)程中，選用零件的原材料不同，會出現(xiàn)某些零件硬度較低極易產(chǎn)生形變的情況，無法符合機(jī)械加工的技術(shù)要求。一旦零件產(chǎn)生形變，工藝過程就會出現(xiàn)誤差，這種狀況對于零件加工品質(zhì)及工藝過程是不理想的。

4.2 定位誤差的出現(xiàn)及其原因

相關(guān)機(jī)械加工技術(shù)操作人員在進(jìn)行零件加工時，最常見的誤差是定位誤差。導(dǎo)致定位誤差出現(xiàn)的原因分別是：定位副機(jī)位置不精準(zhǔn)及基準(zhǔn)重合度不精準(zhǔn)。因此，機(jī)械加工工藝最關(guān)鍵的技術(shù)即為精準(zhǔn)定位。所以，在機(jī)械加工時，必須保證定位基準(zhǔn)是絕對正確的，確保所使用的幾何要素的合理性。

4.3 制造誤差的出現(xiàn)及其原因

當(dāng)機(jī)械加工工藝產(chǎn)生誤差時，數(shù)控機(jī)床就無法依照零件加工步驟繼續(xù)加工，此時就會產(chǎn)生設(shè)備故障，因此相關(guān)零件在機(jī)械加工過程中，就會產(chǎn)生制造誤差。此外，鏈傳動過程及主軸旋轉(zhuǎn)的進(jìn)程中也可能出現(xiàn)誤差，此類原因?qū)е碌恼`差對零件加工品質(zhì)的優(yōu)劣起到關(guān)鍵作用。所以，相關(guān)機(jī)械加工技術(shù)操作人員必須嚴(yán)格遵守相關(guān)加工工藝規(guī)程。鏈傳動如圖5 所示。

圖5 鏈傳動

5 降低誤差數(shù)值的方法

5.1 機(jī)械加工進(jìn)程中必須遵循的技術(shù)要求

相關(guān)機(jī)械加工技術(shù)操作人員在進(jìn)行機(jī)械零件的加工時，相關(guān)加工過程必須嚴(yán)格遵守以下兩點原則：

（1）在確定加工基準(zhǔn)的過程中，必須應(yīng)用多個表面機(jī)械加工基準(zhǔn)，在機(jī)械加工前期就可以避免定位誤差的產(chǎn)生。

（2）保證設(shè)計基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)的一致性，避免由于基準(zhǔn)不同出現(xiàn)加工精度降低的狀況發(fā)生。因為不同零件的材質(zhì)都不相同，所以零件的剛度也不相同，因此需要應(yīng)用不同的工裝夾具及機(jī)械加工刀具。這就能夠使機(jī)械加工過程中出現(xiàn)的誤差顯著降低，進(jìn)而確保零件的品質(zhì)得到明顯提高[3]。

5.2 降低誤差產(chǎn)生的幾率

相關(guān)機(jī)械加工技術(shù)操作人員在進(jìn)行機(jī)械零件加工時，必須徹底進(jìn)行合理的前期準(zhǔn)備工作，防止機(jī)械加工過程中誤差的產(chǎn)生。在實施精密機(jī)械加工時，很容易出現(xiàn)加工誤差，所以在第一時間采用行之有效的工藝方法是非常關(guān)鍵的。由于相關(guān)機(jī)械加工技術(shù)操作人員工作態(tài)度不集中或職業(yè)素養(yǎng)不高，因此各類加工誤差就會極易產(chǎn)生，進(jìn)而導(dǎo)致機(jī)械加工工藝的精準(zhǔn)實施程度受到極大制約。因此，相關(guān)機(jī)械加工技術(shù)操作人員對自己必須嚴(yán)格要求，徹底端正工作態(tài)度，最大限度地提高自身的技術(shù)能力，與此同時也必須嚴(yán)格遵守相應(yīng)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，對于機(jī)械加工工序?qū)嵤┚珳?zhǔn)調(diào)整，并且使用比較先進(jìn)合理的技術(shù)方法，使機(jī)械零件加工工藝的精準(zhǔn)度得到顯著提升。比如，薄片零件的機(jī)械加工過程，相關(guān)機(jī)械加工技術(shù)操作人員在對薄片兩側(cè)實施磨削加工（見圖6）的過程中，一般應(yīng)用強(qiáng)力粘接劑將薄片零件粘貼固定在一塊順滑的加強(qiáng)板表面，隨后把加強(qiáng)板與薄片零件一同固定在具有磁性吸盤的表面，這種操作就能夠使薄片零件的強(qiáng)度及剛度得到顯著提升。

圖6 磨削加工

5.3 誤差出現(xiàn)后的補(bǔ)救措施

相關(guān)機(jī)械加工技術(shù)操作人員在實施對機(jī)械零件的機(jī)械加工進(jìn)程中，針對某些無法避免的工藝過程，通常利用人工操控的方法將機(jī)械加工過程中產(chǎn)生的誤差進(jìn)行最大限度地消除，進(jìn)而使誤差數(shù)值能夠明顯變小。也就是說，相關(guān)機(jī)械加工技術(shù)操作人員在實施機(jī)械零件加工時，必須將機(jī)械加工工藝流程當(dāng)作基本準(zhǔn)則，依據(jù)現(xiàn)場實際狀況，采用合理的技術(shù)方式盡量減小誤差，進(jìn)而將機(jī)械加工過程中產(chǎn)生的誤差變成可控狀態(tài)，保證機(jī)械加工工藝的合理性。

6 結(jié)束語

綜上所述，機(jī)械工程技術(shù)人員對于機(jī)械加工工藝方法及誤差的研究是非常關(guān)鍵的。要對機(jī)械加工工藝過程中出現(xiàn)的誤差進(jìn)行有效地控制，基于此，整體機(jī)械加工行業(yè)的發(fā)展速度就會大幅度提升。所以，機(jī)械工程技術(shù)人員必須針對機(jī)械加工的工藝方法及誤差開展更深層次的分析與研究，隨后確定一整套的改進(jìn)措施。只有這樣才能夠確保我國的工業(yè)水平得到健康平穩(wěn)地發(fā)展。