机械加工工艺对加工精度造成的影响分析

2018-11-27万赣

东西南北 2018年18期

摘要：加工精度是判断机械加工质量的重要标准。本文从机械加工工艺角度出发，讨论机械加工工艺误差产生的原因，分析加工精度的影响因素。

关键词：加工精度；机械加工工艺；影响分析

1.机械加工工艺概述及其现状

机械加工工艺是指通过一定的加工工艺流程处理，从而改变原材料的几何形状、尺寸、物理性质以及相对位置等属性，使原材料成为成品或半成品。机械加工对机械设备要求较高，不仅需要完备的基础设备，如机床、夹具等，生产某些产品还需要特殊的机械设备。目前，很多机械加工工厂机械设备更新落后，缺乏新式设备，且加工技术常年没有经过改良；也有部分工厂忽视对设备的维护工作，往往是不出故障不维护。这些现象都对加工精度产生了极大的影响，降低了产品质量。

2.几何误差对加工精度的影响

在进行机械加工时，刀具的维护情况以及原材料自身的制造精度会对其加工精度产生影响[1]。例如刀具自身磨损会使加工对象的表面形状产生额外变化，产生误差；而单刃刀具虽然不会对零件加工精度产生之间影响，但是零件自身磨损会影响其尺寸和几何属性，导致误差产生。

制造过程中产生的误差在任何产品中都是无法避免的，即机械加工机床本身就存在一定的误差，影响了加工精度。同时，工厂在安装和使用机床过程中，安装不牢固或是磨损等现象进一步加大了机床误差，对加工精度产生影响。机床几何误差会随着使用时间增加而不断增大，若操作人员在使用过程中不注意维护和校准，将会使加工产品出现严重的质量问题。机床对加工精度影响最大的制造误差主要分为三类：导轨误差、主轴回转误差、传动链误差。

2.1导轨误差

引进导轨方便了机床的运动，但是在机床移动过程中难免会导致误差产生。较常见的导轨误差有扭曲度误差、直线度误差和相对位置误差三种，工厂在实际操作中可以通过安装保护装置、润滑导轨、更换材料等方面降低导轨误差的影响。

2.2主轴回转误差

工厂在安装机床主轴部件时，若安装操作不够谨慎，很容易导致主轴回转误差的出现。在主轴组件安装中，加工的零件表面可能会在机床回转的过程中产生误差，主要表现为部件部件因纯角度摆动出现圆柱度误差，端面受轴向窜动则会出现平面度误差，部件因纯径向圆跳动发生圆度误差，但是部件的断面层不会受到影响。

2.3传动链误差

机床传动链在安装或使用过程中产生的磨损会在传动链两端形成几何误差，降低加工精度。有相关研究实验表明，降低传动误差可以通过减少传动链部件数量以及缩短传动链长度来实现[2]。

除上述误差产生原因外，操作人员的操作本身也会导致几何误差产生。例如在校准夹具、刀具、机床等设备过程中，不可能做到百分之一百的精确校准，有时候校准反而会导致新的误差产生；也有一些操作人员在使用刀具的时候为图方便，不按规定使用近似的工具代替，导致误差产生。为降低或消除该类误差造成的影响，操作人员应按照工艺标准规定的方法进行校准和操作，重视规定操作流程对加工精度的影响。

3.工艺系统物理性质对加工精度的影响

工艺系统是由工具、夹具、机床以及工件组成的系统总称。在加工过程中，工艺系统会受到压力、重力、传动力、切削力、惯性等外力影响，导致弹性变形现象出现，使工件与工具之间的相对位置发生变化，从而产生误差[3]。例如与机床、刀具相比，工件的刚度较低，因此在加工过程中会因为受力产生变形现象；当工件受力位置出现误差时，就会导致工件出现截面大小不统一、呈鞍状或鼓状等形状误差。此外，在加工工件过程中，每一转切削深度都会使切削力发生变化，反作用于工艺系统整体上，是工艺系统发生受力变形。若切削力变小，系统变形就会变小；若切削力变大则系统变形就会随之增加，从而导致误差复映现象的出现，原材料切削剩余量的不平衡，毛坯的圆度误差、形状误差等都会经由误差复映出现延续到一整批产品中。该现象会使大批量零件加工生產中出现大量形状误差较大、尺寸不一的产品，对工厂造成较大的损失。

同时，加工过程中温度的变化也会对加工精度产生影响。工艺系统温度变化主要受到系统运转产生的热量以及工件加工的温度要求影响。根据科学研究表明，工艺系统在加工中热变形引起的误差占总误差的50%左右，是最主要的误差原因之一[4]。在切削工件过程中，若工件上下表面的温差过大，工件上表面会拱起；而当切削过程结束后，工件温度下降，表面就会出现凹陷，导致工件平面出现严重误差，影响产品质量。针对这类问题，操作人员可以采用切削液，在切削过程中对零件表面降温，将有助于减少该误差的影响。