机械加工工艺对零件精度的影响探析

董世全，张 玲

（沈阳优尼斯智能装备有限公司，辽宁 沈阳 110142）

现今社会，科学技术发展十分迅猛。在这样的时代背景之下，机械加工行业引进了诸多的先进技术，以此来适应企业不断发展过程中对高精度、高效、低成本的要求，进而适应市场，促进行业发展。随着机械加工行业的发展，零件加工精度越来越高，最终设备的质量也越来越好。

在机械加工中，因机床、刀具、夹具、基准选择以及工艺系统的受力变形，都会产生误差，误差是普遍存在的，无法被消除。这些误差直接影响零件的加工精度。加工企业要对零件加工的每一个特征进行准确把握、对整个工艺系统进行了判断，使零件的精度保证在零件要求范围内，都属于合格工件。

此外如果不合格零件被应用到机械设备上，将会影响机器设备的性能甚至会引发安全事故，一旦产生安全问题就会使最终用户遭受巨大的损失。为了防止不合格品的流入到市场，必须要个把控机械加工工艺，并建立完善的零件检测制度，并且还要探讨各种能够对零件精度产生影响的因素，并对这些影响因素做出有效的防控，从而保证零件的精度符合技术要求，杜绝不合格零件流入市场[1]。

1 机械加工工艺的相关过程

机械加工的概念就是指利用机械加工设备改变工件的外形或性能的过程，主要分为切削加工和压力加工。本文只针对切削加工的进行一些探析。

将毛坯加工成机械零件。大概流程为。

（1）技术人员分析零件的特征、精度、技术要求等信息。

（2）根据毛坯情况，拟定工艺路线。

（3）选择定位面及装夹方式。

（4）选择加工设备。

（5）根据设备选择刀具、夹具、量检具、辅具。

（6）确定零件关键工序技术要求的检验方法。

（7）确定零件各工序留量情况。

（8）根据各序的加工量确定工时。

加工工艺文件编制完成后，操作者将工件按照加工工艺进行加工。这一过程一般分为粗加工、半精加工、精加工。为了保证零件的精度达到技术要求，操作者就要在实际加工过程中严格的按照机械加工工艺进行加工与检查，并反馈加工过程中发生的问题。相关技术人员查找问题发生的原因，并修正机械加工工艺[2]。

2 加工工艺对精度的影响

为了保证零件的精度符合技术要求，在加工完成后检查工作人员按检查频次，对零件进行检测，如果发现不合格的零件就要及时反馈、处理，机械加工工艺是否足够严谨在很大程度上影响着零件的精度是否能够满足零件技术要求。为了保证零件的质量，操作者就要在实际加工过程中严格的按照机械加工工艺进行加工与检查。

机械的加工过程中，由于零件的精度要求高，所以过程控制要求就很高，只有严格的控制好每工序流程才能保证最终零件的精度。工序包括原材料的运输、仓储、零件加工、热处理、喷漆等，零件加工又分为车、铣、刨、磨、钻、镗等，通过这些加工过程可以看出，机械加工是一个十分复杂的过程。为了保证这样复杂的过程能够有条不紊的进行，诸多零件加工企业引进了工程系统来对生产工作进行管理，这一工程系统汇合了离散型生产和流程型生产的特点，缩短周转周期，加强生产计划，提高了机械生产的效率，为企业带来的巨大的经济效益。

由于科学技术的不断进步加工工艺也在不断的进步，可以在不同的环境条件下利用不同种类的加工手段进行加工，从而保证在不同外界环境的影响之下仍然可以保证产品的精度[3]。

3 影响零件精度的因素

在零件的实际加工中，有很多的因素会对精度差生影响，比如操作者是否严格按照加工工艺执行。此外实际加工时工艺系统产生的误差也会导致零件精度不合格，而且这种误差有很大的隐蔽性，在实际的生产过程中不易被发现，且不能被消除。现阶段很多的加工设备为了更大限度地提高生产精度，在进行装配的过程中要保证零件的配合精度，从而能够更大限度的减小加工设备的影响。此外加工设备随着使用时间的增加，不可避免的会产生不同程度的磨损，甚至会出现损坏，比如设备的关键零件导轨、丝杠、主轴，随着使用年限在增加，各项精度会越来越低。这些因素都会对零件的精度产生不同程度的影响。

在零件进行加工时会产生很多的热量，例如丝母和丝杠、主轴旋转、环境温度和切削时产生的热，这些热两都会对零件生产的精度产生巨大的影响。在热量的作用下加工设备、零件会产生热变形，这些热变形的会使零件的精度变低，甚至导致零件精度不合格。例如加工过程中的丝母和丝杠的作用，使丝产生热伸长，导致丝杠导程加大，会直接影响加工设备的定位精度，造成零件尺寸精度超差。热量不仅对加工设备有影响，也会对加工中的零件发生影响，其中较为常见的为镗孔加工，加工时的热量导致零件恢复常温时产生缩孔的现象。

3.1 机床的几何误差

比如立式加工中心的精度主要有：定位精度、重复定位精度、三轴直线度、Z 轴与工作台的垂直度、主轴回转误差、主轴轴向窜动、主轴热伸长、三轴丝杠热伸长等。这些精度会影响立式加工中心在钻、铣、镗、铰工序的精度，最终影响零件的精度。

图1 机械零件加工使用设备

3.2 工艺系统产生的误差

机床也属于工艺系统，这里提的工艺系统误差主要指的是刀具、夹具及基准选择产生的误差，是可以通过更换、改进，可以提高零件精度的部分。比如刀具的磨损，可以定期更换刀具的方式解决，也可以选择正确的切削液、更换耐磨刀具以延长刀具更换时间，甚至可以使用刀具测量系统，根据刀具的磨损程度进行自动补偿。夹具对零件的精度影响尤为显著，比如铣面的时候会因为零件夹压变形造成片面片面度超差，镗孔因压紧点位置不好造成椭圆孔等等[4-6]。

4 提高加工精度的有效方法

想要实现加工精度的有效提高，由于零件的加工过程中的影响精度的因素特别多，并且各因素对零件精度产生的影响也不同。这些因素产生的影响也不易在生产过程中被发现，在这些因素的作用下生产出的零件在精度上会有很大的不确定性，精度也很难符合要求。因此在生产过程中要认真检查机械设备、夹具、刀具等，保证在发现零件精度的不合就要及时查找原因，进行补救处理。此外还要定期对机器设备、刀具、夹具进行保养、维修，保证整个工艺系统处于良好的运行状态，可以很大程度上提高零件的精度。

机床精度是影响加工精度的一个非常重要因素，这就要求在引进机床之前要对机床生产厂家的生产规模、车间配置、生产资质、市场口碑等多个方面进行考察，除此之外还要派专业人员对准备购进的机床进行全面与评估，保证生产设备的刚性、精度、精度保持性可以满足零件加工的要求。在机床本身存在的误差问题上要进行检测与对比，只有保证机床本身的误差足够小，才能够更有效地保证在投入实际生产之后能够生产出合格的产品，降低不合格品率。此外，要对已经投入使用的机床进行升级改造，保证每一台机床的精度情况都能被全面掌控，还要对零件的误差进行统计与分析。并且定期进行误差分析，并将分析结果应用到生产中，通过对整个工艺系统进行不断的调试从而最大限度地减小误差，提高零件的精度。

由于温度对起机床的运行会产生很大影响，并且会影响零件的加工精度，产生异常就会影响机床的运行精度，也会使零件产生一定的误差。其中热形变就很大程度上地影响了零件的精度，对于零件加工过程中产生热形变，也可以通过用切削液降温的方式。对于设备长时间运转产生的局部过热产生的热形变，就可以进行停机降温处理，从而降低热形变对零件精度的影响。

以下是一些常见的提高加工精度的方法：

（1）补偿或抵消误差，人为的造成新的误差去抵消工艺中的原始误差。如在加工立式加工中心主轴孔的时候，工件受切削热的影响会变大，恢复常温后，孔会变小。根据数据采集、分析，加工孔的时候镗大,自然时效过后，孔缩小至公差范围之内。

（2）调整工艺系统。小批量生产时，可以通过试切—测量—调整循环，直至将零件加工到合格尺寸；大批量生产时，预先调整好机床、夹具、工件和刀具到位，同批次零件保持不变。加工时此法生产率高，主要用于大批大量生产。

（3）使用精度更高的加设备。

（4）减少工艺系统的的受力变形。比如龙门式加工中心，工件尽量垫高，减少龙门滑枕的伸出长度；立式加工中心的工件尽量低，降低主轴箱的高度；刀具悬伸尽量短等等。

（5）减少工件的热变形，合理使用切削液。

（6）加工前进行热机。

（7）恒温车间。

5 结语

随着技术的不断发展，各种机械设备的精度越来越高、刚性越来越好，这就要求零件的精度也要随之提升，只有不断地改进机械加工工艺，并且对影响加工精度的因素进行有效处理，才能不断的提高零件的精度。技术人员要研究一些新型的加工技术，看看能否用于现在的加工，解决好生产过程中发现的每一个问题，总结问题发生的原因。及时的修改因新技术引进或针对现有问题完善改的机械加工工艺，进而提高产品的合格率，降低生产成本，使企业的经济效率达到最大。