论机械加工工艺技术产生的误差及优化控制策略

2020-12-20郭德斌

中国金属通报 2020年4期

郭德斌，苏秦

（北方重工集团有限公司，辽宁沈阳 110860）

1 加工工艺在机械制造中的重要作用

1.1 机械加工工艺

生活中，大多数人对于机械产品的认知都停留在了浅层了解上，而对具体的加工工艺一无所知，在进一步分析机械加工工艺的误差之前，我们需要对其有一个基本认识。机械加工即根据使用人群不同的使用需求，设计人员设计制定出相应的加工图纸，再由技术人员制造生产出相关产品的过程，加工图纸可在后续的生产加工中指导工作人员下刀的位置以及工序的进行。为避免实际制造过程中可能出现的意外情况，要求工作人员事先深入了解工作内容，熟悉加工流程，学习各种意外事故的应对措施，增加安全保障[1]。

1.2 重要作用

加工工艺是产品制造过程中的关键环节，由于人们的物质需求逐渐提高，对产品的制造要求也越来越高，为了满足使用人群的高要求，制造加工工艺的发展逐渐呈现出复杂性、烦琐性等特点。这种发展情况也对技术人员提出了更高的要求。有的制造单位为严格实现工艺制造的规范性，还会把制定的工艺规程制成文件，指导加工过程。技术人员需将工艺规程和实际情况结合，正确把握施工中的所有环节，并根据具体的使用需求合理调整施工程序，最后，为了最大程度的贴合现实的使用场景，还需小幅度调整产品尺寸、加工位置以及在加工过程中随时改变下刀位置。

2 机械加工工艺技术偏差的产生原因误差产生原因

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[2]。

2.1 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。

2.2 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。

2.3 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。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[3]。

2.4 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 减少机械加工工艺技术误差的对策

（1）控制误差的出现。无论在任何行业中，制定统一的标准都能通过提供一套具体的模板，指导行业实际工作，从而快速提高工作质量，推动行业发展，机械制造行业也不例外。实际生产经验表明，制定误差标准的确能有效控制误差的产生，但与此同时，技术人员的工作难度会大幅增加。因为该方法直接对技术人员的操作工作提出了更高的标准，以保证制造结果满足行业对机械制品的生产要求。这种改进方法还建立在技术人员较高水平的综合素养上，这便需要有关单位对技术人员进行严格的组织培训，一方面可以规范技术人员的操作行为，另一方面，让他们接触最先进的理论知识，并将其运用于实际的生产制造中，为企业创造更高的利润，推动企业的长久发展[4]。

（2）多种方法并行。在实际的生产制造过程中，许多因素都可能对最终的机械产品质量产生影响。为了提高产品质量，满足人们的使用需求，设计人员应该详细掌握该产品在不同场景中的使用情况，结合其他方法，从设计层面出发，为消费者提供更多的选择。同时还可以在工艺流程上下功夫，结合加工工艺的实际情况，督促相关部门制定可行性高的改进手段，并在实际生产工作中快速落实。若情况允许，还可以成立相关品控小组，根据工艺规范要求，对工艺流程流程进行严格的监管，提高加工技术水平，保障机械产品质量[5]。

（3）重视补救措施。虽然误差的产生不可避免，但可以通过相关措施降低其发生的概率，从而有效规避，常用的方法有选择补偿法和填补法。在实际的机械加工过程中，工作人员需要根据具体情况，准确分析出误差产生的原因，再结合相关知识取用适合的材料，快速进行补偿和填补工作，以此提高机械产品的准确度和使用效果，满足人们的使用需求。对于有些机械产品来说，及时的补救措施还能延长其使用寿命。

（4）不断更换加工工具。在实际加工过程中，工具长时间的使用导致的磨损以及破坏，使得工具的灵敏度严重降低，这是加工工艺中的常见问题，这一情况也会增加误差出现的概率。所以加工人员对于工具的检查工作很有必要，通过及时更换新的加工工具，可以有效保障工具的精准度。此外，在正式进行加工工作之前，工作人员需要充分了解具体的操作流程、加工工艺的规范、所有可能使用到的加工器具的使用方法和养护措施等，避免过程中可能出现的意外事故，以保证加工过程的顺利进行，从根源上降低误差的出现。

（5）科学调控温度。作为机械加工质量的重要影响因素之一，科学的调控温度至关重要。若加工的产品要求低温，加入冷却液是加工人员最常用的方式，通过降低产品局部温度度，有效避免形变现象的产生。另外，散热手段也能降温。若加工的产品要求高温，通过增加安全的供暖设施为产品的加工过程营造出适宜的温度环境，是加工人员使用频率最高的方法，这种方法也在一定程度上保证了机械产品的高质量[6]。