机械加工工艺对零件加工精度的影响分析

潘帝池

（齐齐哈尔二机床（集团）有限责任公司，黑龙江齐齐哈尔161000）

0 引言

零件机械加工是指利用机械设备按照图纸图样对毛坯的尺寸、外形、性能等进行改造使之达到合格零件标准的加工工程，加工工艺优劣对工件质量会产生直接影响。工件精度是评价工件质量的重要标准，是指加工成型的零件的实际几何参数与图纸要求的理想几何参数的符合程度，符合程度越高，加工误差越低，零件精度越好，越有利于发挥零件性能，从而保证零件所装配的器械质量[1]。在零件加工过程中，存在诸多影响加工工艺的因素，这些因素会降低零件的加工精度。因此，掌握并重视这些影响因素，采取有效措施规避不利影响，提升零件加工工艺水平，对于生产高精度、高标准零件具有重要意义。

1 影响零件加工精度的加工工艺因素

1.1 加工参数误差

机械加工零件现阶段主要采用数控机床，不仅大幅提高了生产效率，零件精度也较传统手工锻造大大增强。不过零件加工数控技术目前尚未完全成熟，数据原点计算常存在参数误差，导致零件加工本身存在几何精度误差。这种误差被称为原始误差，几乎难以避免，是导致零件实际尺寸不一的重要原因，实际零件加工中，必须将原始误差控制在允许范围内，以确保零件质量达标。

1.2 机械结构误差

加工零件所用机械本身的结构会对机械生产出的零件精度造成影响，有些加工器械的机床、刀具、夹具等，在加工零件前本身就存在制造误差，或是因为安装不规范，而出现安装误差，由此所致的误差被称为静误差，其会直接导致生产出的零件与图纸明显不符，使加工精度大打折扣。

以刀具、夹具误差为例，机械加工零件所用刀具和夹具的种类众多，不同的刀具种类对零件精度的影响不一，其中镗刀、车刀、刨刀等单刃刀具对零件加工的精度影响不大，但钻头、拉刀、槽铣刀等定尺寸刀具的尺寸与形状会影响零件的尺寸与形状精度，成型车刀、铣刀的形状精度会影响零件表面几何形状精度。

再以机床主轴为例，机床主轴的回转运动精度与刀具和零件的位置精度密切相关。从理论上讲，主轴回转轴心线固定不变，但由于部件受热力等因素的影响，回转轴心线位置产生变动，进而影响主轴挠度、轴颈圆度等，从而导致回转误差，直接影响零件加工表面几何形状精度。

1.3 受力与磨损

机械加工零件，通常是基于加工工艺标准，以数控技术确定各项参数后进行系统加工。然而，实际零件加工中，由于操控不当等原因，可能发生系统运行强度超出合理范围的情况，使机械受力超出正常工作负荷，零件容易产生变形，进而影响整个零件加工系统的正常运转。另外，物体间力的作用是相互的，以加工器械改造毛坯尺寸与外形使之成为零件的同时，加工器械本身也会出现磨损和消耗。磨损消耗的程度通常与加工器械的使用频率、使用强度与使用时间成正相关[2]，一旦机械磨损过于严重，则很容易使加工的零件精度超出允许范围，变成不合格产品。

1.4 热变形作用

机械运转加工零件，零件与加工部位摩擦，机械各组件间摩擦，过程中会产生大量的切削热以及其他性能的热量，会导致机床热变形与零件发生热变形，严重时甚至造成机床或零件的金属部分融化。机床方面，如果主轴箱发生热变形，会导致主轴倾斜，轴心线抬高，导轨也会发生弯曲改变，变得与前顶连心线不相平行，直接影响器械加工零件时的稳定性，进而造成精度误差。零件方面，不同方式加工零件产生的切削热、传给零件的热量是不同的。通常车削加工产生的切削热仅有不到10%传给了零件，铣削和刨削产生的切削热有约30%传给了零件，而钻削由于散热条件不好，加之横刃挤压、排屑槽摩擦等原因，传递给零件的热量可占到全部切削热的50%以上[3]。而热量可以造成伸长效应，也会影响工件加工的精度，导致误差产生。

2 提高零件加工精度的加工工艺措施

2.1 规范管控零件加工工艺过程

机械加工零件通常都有严格的工艺流程，工艺中的各个环节均可能对零件的精度与质量造成影响。因此，从整体出发加强对零件加工过程的管理与控制，提高机械加工的规范性与科学性，是提高零件加工精度的重要保证，对此可采取以下措施：（1）工厂加工零件，一定要选择高质量的加工机械，建议选择知名品牌或是有生产实力的常见产品，以确保机械质量，为零件精度达标奠定基础，所有机械也必须在使用前进行检查与校验；（2）机械加工运转期间，需要定期对设备进行全面检查与重点检查，确保设备性能始终处于正常状态；（3）加强对零件加工过程的质量监管，做好定期质量检验与抽检工作，相关依据严格遵照国家标准。

2.2 有效分析并处理结构误差

零件生产过程中不可能无误差产生，而且零件精度要求高，制造费成本就会增加，因此一般的机械加工零件是允许存在合理的加工误差的，只要保证零件加工精度达到要求即可。但是，对于加工机械存在的已经严重影响零件精度的误差，必须予以重视并有效处理。实际工作中，机械安装与运转要严格遵照相关操作标准，避免安装误差，并尽最大可能将工艺系统中的几何误差控制在最小范围内。另外，在使用机械系统化生产零件以前，一定要对机械本身的结构状态及各个组件的性能进行系统检查，一旦发现不合格的机床、刀具、夹具等，要及时换新，以确保机械性能，提高零件精度。

2.3 注重零件加工机械的维护与更新

零件加工机械的技术水平对零件加工的精度有着决定性影响，确保零件加工机械各组件质量，是零件加工高精度的重要保证。加工机械受力与磨损会对零件加工精度产生不利影响，为了解决这一问题，避免不必要的原材料浪费，应该根据工件材料与加工要求，选择合适的加工器械组材，特别是刀具，一定要确保其强度与硬度要高于所加工的零件。另外，应该在使用过程中注意定期对零件加工器械的各个组件进行有效维护与保养，例如刀具要准确刃磨、做好润滑，以减少磨损，对于已经达到报废标准的组件，一定要及时更换，以防止继续使用报废组件而影响零件加工精度。

2.4 科学控制零件加工工艺温度

针对热变形作用对零件精度的影响，在机械加工零件过程中，采取措施及时、有效地消除器械运转过程中产生的多余热量，防止机床与零件变形十分必要，对此可采取以下措施：（1）控制零件加工环境整体温度在较低水平，有条件的可采用强制式冷风，有助于及时散热；（2）提高切削速度或者供给量，达到传热平衡，以控制传入零件的热量；（3）在切削区使用充足的冷却液，均衡温度场；（4）减少或者隔离热源，例如尽量将热源与机床分离，使用较小的切削用量，通过润滑改善结构摩擦特性或使用隔热材料，将粗、精两道加工工序分开，以防止余热继续发生作用；（5）合理选择机床部件装配，采用热对称结构布置变速箱，使升温均匀，防止零件弯曲变形；（6）及时对刀具和砂轮进行修正与刃磨等，以防止刃钝而产生过多的切削热与磨削热。

3 结语

综上所述，机械加工工艺中影响零件加工精度的因素众多，其中加工参数误差、机械结构误差、受力与磨损、热变形作用等，是影响零件加工精度的重要原因。因此，提升零件加工工艺水平，规范管控零件加工工艺过程，有效分析并处理结构误差、注重零件加工机械的维护与更新，科学控制零件加工工艺温度，对于提高零件加工精度具有积极作用。