论机械加工工艺技术产生的误差及优化控制策略

2019-02-09管西强

世界有色金属 2019年22期

管西强

（北京星航机电装备有限公司，北京 100017）

1 机械加工工艺分析

进行机械加工过程中，操作人员要结合设备条件、产品数量等情况，采取相应的加工工艺和工艺流程，将相关要求及规定转变成指导文件，用于组织生产作业顺利开展中。由于不同工厂的生产状况和加工流程有所区别，因此，加工流程具有较强针对性。机械加工流程就是通过加工作业改变待加工零件的尺寸、质量、形状等，将其加工成机械制造需要的零部件[1]。如针对一个零件进行粗加工、精加工、装配、包装一系列过程，将上述过程中应用的技术成为机械加工工艺。为了提高加工零件精确性，需要从加工工艺层面入手，制定可行性优化设计方案。

2 误差产生原因

在进行机械加工时势必会存在一定加工误差，通过分析误差产生原因，可为加工工艺的优化设计提供借鉴，逐渐形成一套有效的机械加工工艺优化设计体系。从实际经验看，机械制造实践中，容易受到人员操作、外部环境和车床等因素影响，造成加工零件和规划设计尺寸间的差距较大，将这类零件应用到机械装配中，会带来严重的安全隐患。因此，需要具体分析加工工艺误差来源，以便加大误差控制。

（1）定位误差。进行零部件加工过程中，定位误差通常表现在以下两个方面：一是在定位副加工时定位不准出现误差；二是基准不重合引起误差。因此，在加工实践中要加大对定位基准的考虑，应尽量选用结合要素进行定位，而在定位基准和设计基准不一致时，将出现误差。定位副包括夹具定位构件和工件定位面两部分，定位副之间或者两者配合间隙发生异常变化时将造成零件位置变动，由此造成加工不准确。这种误差通常出现在利用调整法加工中。针对这一误差问题，技术人员要从基准有效确定角度出发，确保加工有效性和精确性。

（2）机床制造产生的误差。从机械加工工艺误差问题产生原因来看，机床制造误差是一种常见的误差产生原因，具体包括传动链误差、主轴回转误差以及导轨误差等，对加工效果产生不良影响。当机床内部主要部件位置发生变化时，则会出现导轨误差，这种情况下，将直接影响机床加工运行中的位置相对关系，对最终零件精确度产生影响。导轨误差在零件加工中通常表现出以下情况：一是导轨在垂直平面中的直线度误差以及前后导轨在平面中的扭曲度。机床运动过程中传动链发生不同程度的磨损，会影响传动链在移动中产生的差距，由此对之后的装配制造工艺带来影响。由于回转轴线与主轴回转轴线间有着一定差异，因此会产生回转误差，这种情况下，零件加工误差较为明显，是需要重点注意的误差来源。

（3）工具几何误差。实际进行机械零件加工时，除了上述加工装置外，还会应用到各种辅助工具，而工具选用不当或者自身存在质量问题，将加大机械加工误差产生可能性[2]。从夹具来说，利用该设备进行加工时，主要起到固定加工模板的作用，这一设备带来的结合误差表现在以下方面：一是夹具经过长时间使用后，将出现松动或磨损现象，造成工件位置不稳定，后期加工中可能出现位移现象，是引起加工误差的主要原因；二是夹具设置位置不合理，如使用刀具加工时，它作为一种损耗性材料，在加工实践中会出现磨损。磨损到一定程度后难以在预期时间内达到加工效果，容易造成工件尺寸，外形等不符合标准，还会降低加工效率，是进行机械零件加工时要重点注意的问题。除了刀具自身精度控制外，在刀具类型选择以及尺寸大小选用方面，同样要从减少误差来考虑，确保设备的合理选择，提高最终的加工效果。

（4）工艺系统误差。实际进行机械加工工艺过程中，要加工的零部件强度比刀具、夹具或者机床低时，则容易出现形变现象，在今后的加工中将产生误差。这种由于变形引起的误差是常见的误差问题，并且是机械加工工艺优化设计的关注重点。对于直径小的零件而言，当刀杆硬度偏小时，在加工中容易变形，由此对加工精度和工艺技术提出更高要求。

需要在合理选择加工设备和工艺手段的情况下，保障加工精度。

3 机械加工工艺误差改善对策

以上主要针对机械加工工艺误差来源进行分析，在此基础上，我们针对误差改善对策进行研究，并从实际加工要求和误差现象入手，提出可行性改善策略，以便为机械加工有效进行提供借鉴。

（1）减少零件加工过程的直接误差。直接误差会对零件加工精度产生直接影响，减少这类误差是提高机械加工工艺应用效果的有效措施。一些直接误差可通过预防来减少，例如，进行零部件加工中，受到外部应力以及热度的影响，导致轴车发生变形，不利于零件加工高质量进行，针对这一问题，可进行轴车的对切处理，设计走刀反方向是对切方向，可在弹簧作用下避免轴车变形，即是减少直接误差，对最终加工精度进行控制。当加工零部件较薄时，应在零部件处于自由状态下时实施加固处理，确保机床加工面和待加工零件的充分结合，用吸盘处理工件表面，不仅增强它的刚度，还能减少摩擦阻力，创造一个良好的加工条件，是降低直接误差的重要举措。

（2）抑制温度变形。在机械零部件加工中，往往会受到温度影响而出现变形，目前控制温度波动的方法主要是利用冷却液，降低加工时的局部温度，由此降低变形程度。刀具温度变形这一状况可利用冷却液来解决，促使刀具自身热量快速散去，以免切割过程中局部摩擦热较大。而从机床热变形处理方法来看，可从热源角度来讨论并实施处理方法，如减少机床与热源间的联系，或者在机床表面涂抹润滑剂减少摩擦热等，都可达到防止温度变形的目的。另外，还可在热量较高的机床部位增设散热装置，减少温度对加工精度的影响。

（3）有效补充误差。由于机械加工实践中一些误差是不能避免的，因此，我们应将重点放在减少误差上，通过采取适合方法降低误差，如利用误差补偿法，使得零件加工精度受到误差影响较小。该方法就是分析误差产生原因，通过增加材料进行填补和补偿，可保证最终零件加工误差在允许范围内。如针对机床误差问题，通常会适当降低机床两个丝杆间的距离，用来补偿加工中的预加拉伸力，可抵消正应力带来的加工误差。

（4）进行误差分组。机械零部件生产加工各个环节，对应的加工工艺标准专业性较强，则加工精度变化范围较小。当进行半成品加工时，要重点考虑加工工艺前的加工精确性以及毛坯精度等，由于半成品精度缺少适合的衡量标准，无法针对具体的精度评价结果设计加工工序。面对这一加工作业时，相关人员可采取误差分组方法，减少加工中的误差。通过误差分组，使得加工人员将半成品尺寸或毛坯尺寸按照误差范围分成多个小组，以便降低毛坯误差，便于加工人员将零件设计规划尺寸缩小在一定范围内。