加工工艺对加工精度的影响

刘江华 鲁新飞

摘要：在机械零件加工过程中，因为刀具磨损、机床误差、操作误差等因素，导致零件的几何精度受到影响，进而降低了机床加工的整体质量。零件的加工精度会受到不同因素的干扰与影响，因此需要通过对加工工艺的优化与完善，以此提高加些零件加工的精度，确保零件精度达到要求标准，有效降低机械加工与零件应用过程中产生问题的概率。本文即通过分析影响机械加工精度的主要因素，进而提出提升加工精度的注意事项与工艺措施。

Abstract： In the process of mechanical parts processing， because of tool wear， machine tool error， operation error and other factors， resulting in parts of the geometric accuracy is affected， and then reduce the overall quality of machine tool processing. The machining accuracy of parts will be disturbed and affected by different factors， so it is necessary to optimize and improve the processing technology to improve the machining accuracy of some parts， ensure that the accuracy of parts meets the required standards， and effectively reduce the probability of problems in the process of machining and parts application. In this paper， by analyzing the main factors affecting the machining accuracy， the attention and process measures to improve the machining accuracy are put forward.

关键词：加工工艺;机械;零件;加工精度

Key words： processing technology;machinery;parts;machining accuracy

中图分类号：TG76                                     文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）21-0117-02

0  引言

机械加工的精度指零件加工后的几何形状与尺寸与标准值之间的差异，常见的几何参数主要包括尺寸、形状、相互位置等，通过设置加工精度标准值，可以限制机械加工的误差范围。其中几何精度是对零件几何形状与基准件之间尺寸误差的限制，几何形状精度则可以保证其直线、平面、圆柱、圆度等符合使用要求，相互位置精度则是对零件同轴度、垂直度等数据的限制，保证其处于误差允许范围之内。零件的加工质量对于机械产品的性能与寿命有着直接影响，因此在加工过程中，必须提高对零件质量与精度的控制既要避免认人为因素引起的误差，又要有效缓解和降低客观因素引起的误差，以此保證加工精度不断向理想参数靠近，尽可能缩短其误差值。

1  影响机械加工精度的因素分析

1.1 几何精度  机械加工的几何精度主要受到机床工件、刀具以及夹具等零部件的影响。在机床制造的过程中，新零件在形状与位置处理上往往会出现不足与误差，导致加工精度受到直接影响。此外，机床自身的安装也会产生负面影响，比如安装不到位、使用时间过长、缺乏维护修理时，就会出现磨损、变形等问题，进而严重影响零部件加工的精度。在使用刀具进行加工的过程中，刀具需要与零件进行直接接触，在长期使用后刀具会产生不同程度的磨损，当磨损达到一定程度时，其零件的加工精度就会出现不达标的问题。在加工过程中，夹具是对工件进行固定的重要结构，但是当夹具本身在制造、安装或使用过程中出现误差之后，零件在加工时也会必然出现误差，一旦夹具误差较大，零件误差就会超过标准限度。在零件的角度控制方面，同样需要对问题进行标注，尤其在未加工之前，零件数据与设计图具有明显差异，只有按照问题指导，选择合适的零件度数，才能有效保证零件加工的整体效果达到设计制造的目标和要求。在实际加工过程中，利用液压传动系统进行机械设计时，经验充足的工作人员往往会选择30度零件，以期降低装配阻力，进而提升零件的导向性能，还能有效避免破坏O圈。即使在一般零件的设计过程中，相关的标注都要详细记录，为了保证设计结果更加合理可行，直接标准零件也要通过间接标注，以此为工作人员提供对零件记录与计算的基础信息，进而通过角度计算与标注，提升其可靠性与安全性。

1.2 受力变形  在零件加工工艺系统之中，刀具与夹具一般处于静止状态，当设备在高速运转时，系统整体会受到各方力的影响，进而使得工艺系统应受力问题而出现细微的变形，在这样的情况下，刀具与夹具位置可能会发生变化，而刀具的运行轨迹也会产生误差，这些因素都会影响零件加工时的精度。对此，必须找到工艺系统中的薄弱部位或影响受力的位置，通过更换更高强度材料的零部件，以此提升工艺系统的抗形变能力，提高工艺系统运行过程中的荷载量。此外，在实际加工过程中，工作人员还可以通过受力分析或经验技巧，针对不同的工件或加工方法，选择不同的夹装方法，以此保证工艺系统的受力更加均匀，降低形变问题引发的误差影响。

1.3 热变形  热变形是零件加工过程中面临的重要问题之一，尤其在磨、铣、车等各个加工环节中，设备与零件之间的摩擦会导致工件与加工系统的温度大幅度提升，进而使其产生热变形的问题，引起零部件加工的误差。具体来说，首先，工件在加工过程中的热变形会产生直接的精度影响，使得工件加工的零件形状或尺寸大小出现细微差别，尤其对于零件长度或精度要求较高的情况下，热变形所产生的影响就要提高关注，在加工过程中可以借助冷却液有效降低工件表面温度，以辅助实现散热效果。同时，工件产生热变形的直接原因在于切削等操作过程中的摩擦生热，因此在操作时通过减少切削量，进而降低生热效果，甚至在工件温度较高时，可以停机散热，进而再进行精加工处理。其次，刀具等加工设备在发生热变形后也会产生精度影响，其热量同样是由切削过程中的严重摩擦而生成，尤其在部分零部件加工过程中，需要进行连续切割的操作，而刀具的热变形程度会出现快速提升而缓慢降低的情况，这就造成了精度上的影响。因此，为了降低刀具热变形对加工精度的影响，在使用时就要选择更合适的刀具，并严格控制切削用量，同时通过冷却液或润滑液使刀具受到充分的冷却与润滑，进而有效降低热变形对刀具的影响。其三，机床整体也会受到热变形的影响。在零件加工的完整过程中，机床是重要的加工设备，但其同样容易受到外部环境的影响，尤其在切削工作时产生的热量，会导致机床部分位置的温度升高，而机床本身有着复杂的结构，热源的不均匀分布会使机床各个部位出现较大的温度差，进而在整体受力方面发生一定的偏差，使得部分位置出现变形，这就会导致机床本身的几何精度标准受到破坏，加工零件时产生的误差也会被放大。因此在机床的热变形保护方面，需要对工作环境提出更高的要求，通过温度调节、热源隔离、增加散热、提供冷却等方式，保证机床处于更稳定的温度环境中。

2  提升加工精度的加工工艺措施

2.1 降低加工原始误差  在几何精度误差方面，通过建立对相关工具、测量工具、夹具等设备的标准化使用规范，进而有效控制加工系统的内部应力、磨损程度以及热变形等问题，是有效降低误差的重要手段。为了进一步提高加工精度，则要对加工工艺提出新的要求。首先，要对加工误差中的原始误差信息进行分析，了解到每一个影响因素造成的误差量，进而确定主要误差因素与次要误差因素。其次，要根据实际情况，对加工过程的误差提出可靠可行的解决方案，通过有效解决主要误差因素，提高加工的精度。

例如塔式起重机中回转机构中的某个零件，其零件中存在两个直径为50±0.0095mm的外圆，该结构主要用于安装滚动轴承，所以在精度方面有着更高的要求。通过对该零件加工过程的分析发现，零件材质、加工操作是影响加工精度的主要因素，因此在实际加工过程中，需要采取针对性的加工工艺。第一步，实施热处理。通过正火提升零件材质的稳定性，降低其后续加工过程中产生的变形问题。第二步，进行车削处理。首先要通过校正后夹紧零件左端，光平右侧端面，然后进行钻孔;其次对右端外圆与端面进行粗车与精车处理，保证其表面粗糙度达到标准要求，符合图纸规范;其三则要进行掉头处理，通过四爪夹固定位置，校正外圆与端面的跳动量小于0.02mm。第三步，插内花键，滚齿并再次进行热处理，最后根据零件的相互位置精度要求，可以分别采取内花键与端面定位、60°锥孔定位、？准27孔定位等定位方法，提升其相互位置精度。

2.2 实施误差补偿机制  在零件加工的过程中出现误差是必然现象，但对于原始误差，可以通过一定的加工工艺，从而将其误差进行补偿或偏移处理。首先，补偿方法是通过人为制造新的原始误差，通过误差之间的抵消与补偿缩小实际成品零件的误差量，可以达到提高几何精度的效果。偏移方法则是通过将原始误差全部或部分进行偏移预设，在加工之前预留出误差的影响范围量，以此降低误差对零件的影响，既降低了处理误差的难度，又实现了相对精度的提高。在补偿与偏移方法的应用过程中，必须从零件的设计环节中入手。首先，在零件图纸设计时，要建立明确的标注规范，保证各个数据与零件标准一致。其次，工作人员需要认真学习和观察图纸，深刻把握其设计要求，并找到零件中的关键位置，即精度影响较高的位置，从而思考在加工过程中的注意事项，把握加工方案与精度控制技巧。其三，在实际加工时，要针对原始误差的实际情况，比如正常操作会导致零件长度或孔洞直径不足，便可以将关键位置的误差量进行补偿或偏移处理，即在操作时根据误差量进行预留，保证精确度达到更高水平。

2.3 误差分化均化处理  误差分化与均化处理则是借助了微分的技巧与思路，通过将某一个位置的误差量均匀分摊在零件的整体层面上，进而保证每一个细节位置都能符合精度要求。该方法的工艺应用相对较为复杂，在特殊零件加工时，首先需要对加工工序进行细化分类，找到每一个步骤中产生的誤差范围，从而在整体的加工过程中把控误差，提高精度。其次，均化方法更侧重于对零件表面原始误差的降低，通过检查刀具与零件表面，找到其中的差异量，进而通过操作技巧将形成的误差量进行平均化处理，形成标准化的处理基准。

2.4 实施误差转移措施  误差转移是将精度影响更高区域的误差量转移到敏感程度较低位置的方法。在同一个零件或设备中，部分区域由于零件的使用或安装要求，必须达到更高的精度，而同样也存在一些区域，其对于精度标准的要求较低，因此可以将误差进行转移处理，以保证零件整体符合应用标准。比如当大型机床的横梁发生不良现象，但短时间内无法修正时，就可以通过机械工具结构对轴承重梁施加压力，从而保证其误差转移到机床的其他位置，从而避免了应横梁不正而导致车削等加工操作的误差，有效提升了零件精度。

3  结语

随着现代科技与自动化行业的发展，现代机械对于零件精度的要求在不断提升，因此在机械零件加工过程中，需要进一步提升工作人员的工艺水平与技术，既要深刻认识到各类误差出现的原因与影响效果，又要建立标准化的操作流程与规范，针对不同的误差采取不同的加工工艺，从而保证零件加工质量与水平的不断提升。

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