机械加工工艺对加工精度的影响分析

罗加祥

摘要：机械是现代化生产模式的重要主体，通过不同元件结构的组合、协调，可以显著提升工作效率，减少生产环节对人力的依赖性，在电工、矿山、汽车等行业中，有极其广泛的应用。当前伴随全球经济格局的形成，内外需持续扩大，各领域对机械制造的精度提出了更高要求。本文立足加工工艺角度，就其对加工精度的影响及优化控制措施进行了展开论述。

关键词：机械  加工工艺  加工精度  生产效率  机床

中图分类号：TH161

Abstract： Machinery is an important part of modern production mode. Through the combination and coordination of different component structures， it can significantly improve work efficiency and reduce the dependence of production links on manpower. It is widely used in electrical， mining， automobile and other industries. At present， with the formation of the global economic pattern and the continuous expansion of domestic and foreign demand， various fields have put forward higher requirements for the accuracy of machinery manufacturing. Based on the angle of machining technology， this paper discusses its influence on machining accuracy and optimization control measures.

Key Words： Machinery; Processing technology; Machining accuracy; Production efficiency; Machine tool

在生產、制造行业中，机械的出现极大解放了劳动力，优化了资源配置效率，当前机械化、自动化已经成为工业领域不可逆转的主要趋势。但伴随生产需求的多样化、具体化，机械结构也日趋复杂，不同用途的机械部件之间，还存在材质、规格等差异，一旦加工精度无法达到要求，就可能导致严重磨损、老化加速等问题，亟需通过有效的优化手段进行控制、改进。

1机械加工工艺与精度要求

为优化生产效率，当前众多制造、加工领域都引进了大型机械设备，由于用途、运行方式各有不同，因此，对工件的尺寸、性能要求也表现出了较大差异，必须通过科学的机械加工辅助调整，以满足实际使用需求。正式加工环节，需要以装配图、设计图为依据，用指定的加工工艺操作，并兼顾成本控制等因素，从而在保障质量的前提下，尽快使工件进入市场。精度则是衡量工件加工结果的重要指标，通常从3个方面完成评判，首先是尺寸精度，以设计尺寸为基准，测量实际尺寸公差，二者符合程度就被称为精度;其次是形状精度，主要从几何角度考量，评价工件实际形状与理想之间的差异;最后是位置精度，如孔洞位置等。加工精度与误差值之间往往成反比关系，加工精度越高，测量误差值就越小，为保障生产安全性，国家相关文件一般会以行业为基准，规范限定误差值，不同领域、工件种类之间，标准会存在较大差异。以电力行业机械工件为例，落煤桶耐磨衬板风险关联性较低，因此精度只在厘米级别，要求较低;而汽轮机重要性显著，如果相关工件精度控制不严格，极有可能造成飞轮失衡等问题，引发安全事故，这也使对轴瓦加工件精度要求相当之高，通常以丝计量。

2机械加工工艺对加工精度的影响分析

2.1定位误差问题

为确保加工精度，在工艺运用前必须经过严谨的定位，从而达到限值自由度，确定基准、元件坐标的目的，尽可能减小误差值，常见的定位方式有平面定位、外圆定位等，以同一批工件为对象，将其实际加工尺寸与设计基准进行比较，发现的最大变动量，就可称为定位误差，当误差计算值小于等于公差的1/3时，就可以证明定位工艺较为可靠。造成定位误差的原因有2种，首先是基准不重合，即孔、轴等的轴线无法与设计基准很好地对应，这多是由几何要素选择不当、定位不准产生的;其次是基准位移，这多是由配合松动，定位副基准发生位移而导致的[1]。

2.2机床误差问题

在机械加工行业，机床又被称为工具机、母机，能够为切削、锻压等工艺的执行提供基础支撑，其本身质量、运行状态会在很大程度上制约工艺效果，影响工件质量，当机床本身存在隐患，就可能导致机床误差的产生。造成误差的原因较多，从机床本身状况来看，有主轴回转误差、导轨误差等，前者主要是由于机械运转周期过长，导致轴承磨损，轴承间绕度误差过大，从而导致实际运行与预想不符，降低了工件生产质量，后者同样与磨损有较大关联，安装不当也可能造成导轨误差。传动链也是机床运转中的关键部位，起着协调、连接的作用，保养不当很容易出现变形、损坏，导致阻力增大，并直接影响工件精度的提升。除此之外，机床安装不当、轻微晃动，数控编程不合理等，也有可能导致机械加工精度下降。

2.3工具误差问题

工具是机械加工中常用的辅助性装置，种类多样，规格众多，常见的有车刀、铣刀等刀具，角度块、卡尺等量具，以及模具、夹具等，工具的使用可以减少人为因素的干扰，降低工艺操作难度，同时提升工艺精度，为特殊加工目标的达成奠定基础。但实际运用时，由于操作不当或过度磨损等原因，加工工具同样会发生质量问题，间接导致机械加工精度的下降。以夹具为例，在机械加工时，通常会借助其完成位置固定，当其自身磨损程度较为严重时，就可能导致定位偏差、切削量不足等问题，影响工件几何外形，导致尺寸与设计不符。刀具使用频率较高，因此磨损的几率相对来说也更大，若未能及时发现和更换，同样会影响工件尺寸、形状。量具的使用同样关键，若量具精度不够，不能达到加工需求，或者人为操作失误，数据读取不准，也会间接导致工件精度的下降。

2.4受力变形问题

机械工件加工过程中，会受到来自传动力、切削力等多方外力的影响，通常在设计环节会对该因素进行综合考量，并通过模型搭建的方式，确定最优受力情况，为后续加工环节提供依据。然而，在实际加工环节，零部件差异化特征无法完全兼顾，部分工件受几何形状制约，可能出现受力不均的问题，同时，在长时间的加工流程下，很多部件已经遭受轻微磨损，再加上机械本身重量，很容易使其工件受力超出预估参数范畴，导致设计受力与部件耐力匹配度降低，最终导致变形、误差扩大等问题。除受力数值大小外，受力结构影响也不容小觑，结构的特殊性极有可能增大局部受力，导致工件精度无法达标。例如，某构件设计位置为A处，并需要借助B、C两卡槽进行固定，加工环节，A处受力较为集中，而中心点与卡槽之间却多为悬空状态，受力结构不均，自然容易发生变形[2]。

2.5热变形问题

高速打磨、切割是较为常见的机械加工工艺，这一环节中由于摩擦生热，不可避免地会造成局部升温，虽然短期内温度上升并不明显，也不会对工件造成显著的影响，但机床单次运行时间过长时，这种热量就会持续累积，达到较高水平。受热力学原理制约，温度过高的环境下，金属工件体积很容易发生膨胀，此时依旧按照设计图纸进行加工，就容易导致尺寸、形状偏差，导致精度下降问题。同时，机床在面临较高的温度时，内部零件也会面临较大风险，运行状态恶化，从而影响工件质量。

3提升加工精度的机械工艺控制手段

3.1加强运维管理

机床、工具等均是机械加工工艺的重要参与者，对工件精度影响较为显著，因此必须控制其磨损程度，加强运维管理。企业首先要建立标准化的运维方案，规定日常运维任务，综合应用定期、全面运维手段，减少相关误差影响，从日常运维角度考量，在每日生产前，影响细致检查设备、构件外观，观察其是否存在严重的磨损、锈蚀问题，组件间隙、链条松紧是否恰当，及时调整、记录，更换已经出现问题的零部件[3]。全面检测规模较大，通常以3～5年为周期，对于重要加工设备，可适当缩短运维周期，由专业技术人员操作，对零部件进行系统清查，更换其中老旧、磨损严重的部件，防止工件误差扩大。对于已经达到报废年限的设备、工具，要按照流程进行报废，及时更新、引进新设备技术，注意检查、调试新设备参数设置情况，全面提升机械加工精度。同时也应关注技术培训，将运维操作流程化、可视化，打印成册下发，让一线操作者明确日常加工、运维职责、要求，配合科学的考评机制，激发其工作热情，保障机械加工质量[4]。

3.2优化受力条件

机械加工环节，摩擦、挤压、切削等均是较为常见的应力类型，工艺控制不当很容易使工件出现变形问题，导致形状、尺寸偏差，因此操作时要有意识地采用优化举措进行调整，改变工件受力条件。可以先对加工顺序进行调整，减少额外应力，防止加工时间过长造成的耐受力下降问题，保障工件质量。同时还应做好工件结构的差异化分析，面对受力结构较为特殊的构件，要及时采取防护措施。以薄壁件为例，其自身应对加工应力的能力不足，在进行外圆切削操作时，可以在内孔放置芯轴，夹取环节的工具选择上，也可以采用相对柔和的衬套、镗软爪等，以减少机械加工的受力变形概率[5]。

3.3控制热量累积

据相关数据显示，在机械加工工艺中，由系统热变形诱发的误差可占到总数的40%～48%，可见控制热量积累的重要性。在众多热变形因素中，机床、刀具等表现均十分活跃，因此在工件精度要求较高的场景中，操作者要适当采取控制措施。以切削环节为例，过大的温差可能导致表面起拱，如果直接按照设计方案，对多余部分进行切削，极可能在冷却后出现凹巢，增大平面度误差。此时可以加入切削液，对工件表面进行降温，也可以采用一定的误差补偿法进行修整，缩减具体的误差值[6]。对于砂轮等较易出现超温问题的部位，可从自动化角度出发，增加冷水循环系统，借助温度较低的水体完成热量置换，实现工艺温度控制。对于机床设备升温的问题，则可以采用间歇作业方式，在保障生产进度的前提下，合理安排空白周期，给机床留出散热时间，提升运行效率。零件之间契合过紧、摩擦过于频繁也可能导致热量上升，可以通过添加润滑油进行保养，从而有效控制温度上涨幅度，防止误差扩大化。

3.4推进自动控制

伴随科技体系的成熟，自动化、智能化控制已经成为工业生产主潮流，机械制造中，同样可以借助科技手段对工艺进行调整，如引进数控化机床，精准控制工件尺寸、位置等，同时借助总线、物联网技术，对于设备内部运行状态，工件切削精度等进行全天候、实时化的监测，结合故障预警、提示功能，及时发现弊病、隐患，保障机械加工精度。

4结语

综上所述，加工精度关系着机械运转效率、安全性，是衡量机械加工工艺的重要指标。影响加工精度的因素较多，如定位误差、机床误差等，受力、温度变化也会制约精度的提升，因此，在加工过程中要注意做好优化控制，加強机床的运维管理，通过添加润滑油、间歇作业等方式，优化工件受力情况，控制热量积累，同时采用必要的误差补偿手段，最大限度保障加工精度。

参考文献

[1]才卫国.简析机械加工工艺对加工精度的影响[J].中外企业家，2019（35）：100.

[2]郭红.浅谈机械加工工艺对加工零件精度的影响因素和控制措施[J].现代制造技术与装备，2019（5）：113-114.

[3]袁帅.浅谈机械加工工艺对金属零件加工精度的影响及控制[J].世界有色金属，2019（2）：224，226.

[4]王华超. 柴油机活塞外圆高精度机械加工工艺研究[D].济南：齐鲁工业大学，2021.

[5]孙蕾. 不同加工工艺纯钛支架机械性能和表面白色念珠菌附着的研究[D].青岛：青岛大学，2020.

[6]郑文. 机械加工制造系统的复杂性研究[D].长春：吉林大学，2020.

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