机械加工工艺对零件加工精度的影响及其控制

徐佳萍

浙江省湖州市南浔区巨人通力电梯有限公司 浙江湖州 313000

制造业是我国重点产业，机械加工工艺对于零件精度及其质量有着较大的影响，尤其机械零件加工的精度和质量是维持机械设备正常运行的重要基础部分，但在零件加工的实际生产过程中常会受到内在因素、热变因素以及人为因素等各种因素的影响，因此对于工业企业而言，需要尽可能从各方面提高机械加工工艺水平，提高机械加工工艺对零件精度的控制作用，通过控制加工过程、加工温度、优化加工流程等为机械零件精度及其质量提供可靠保障。

1 机械零件加工精度概述

1.1 机械加工工艺

机械加工工艺主要是指通过采取相关方法对毛坯以及生产过程中所涉及的机械零件与工件等部分展开加工与更改，按照规范的操作步骤和具体的数据标准加强毛坯与零部件之间的吻合程度[1]，形成符合实际生产标准的机械加工流程。机械加工工艺对于毛坯的打磨以及零部件加工精度有着十分严格的要求，通常是先对零件进行初步的粗加工，再用更加高精度的精密仪器打磨其细节部分，通过精密的计算和制造进行精加工，最终达到预设标准。产品从制造到完成，其加工后的生产检验过程也是必不可少的重要环节，相关工作人员需要对加工后的零件对标检测，淘汰超出误差范围的零件，并对合格产品进行预包装。另外机械加工流程的严谨与标准关系到零件生产加工的精度和质量，而零件加工精度的控制又受内在因素、设备因素以及受力因素等各方面因素的影响，控制过程十分复杂，因此更加有必要严格规范机械加工工艺及流程。

1.2 零件加工精度

不同零件其加工精度也有着不同的要求和标准，一般来说，企业在进行零件加工时所参照的基本是国际零件生产加工标准，并且零部件加工的精度一般分为三类，主要是尺寸、形状和位置三个维度的精度。零件加工精度主要是指零件在经历了从粗加工到精加工的调整过程后会更加与预先设计的数据相匹配，误差越小说明零部件加工的精度越高。

2 机械加工工艺对零件加工精度的影响因素

经过对我国制造业生产经营现状调查研究可知，现阶段机械加工工艺对零件加工精度主要会产生内在、应力和热变三个方面因素的不同程度的影响。

2.1 内在因素

机械加工工艺对零件加工精度存在内在因素的直接影响，主要表现在设备、系统及工作人员操作三个方面。第一是设备方面，机床设备是机械加工工艺操作的基础，也是零部件加工的必备工具，为零件加工的精度起到基础保障作用，因此设备本身的质量、运维和保养情况也会对零部件加工精度产生直接影响[2]，尤其是当机械加工设备存在几何精度误差时也会导致零件加工精度出现较大误差，另一方面机床设备由于经历长时间操作或是机床设备中传动链存在老化等硬件设施不足的问题会对零件加工的弧度和角度等产生影响，从而造成位置变化，导致零件加工精度误差较大。并且机械零件加工通常属于规模较大的组合型机械，这种组合型机械通常是由多个机械部分组成，机械在日常运行中由于磨损也会造成部分机械存在缝隙，导致零件加工精度难以控制。第二是在系统方面，由于编辑系统自身的设置不规范以及编程程序问题都会对机械零件加工的精度造成影响[3]，因此需要在日常工作中及时优化和更新系统数据及设置。第三是在工作人员的操作方面，机械零件加工精度对于工作人员的操作规范和操作顺序有着较高的要求，尤其是零部件在精加工的过程中涉及的环节和需要的人员较多，如果某个环节的工作人员出现操作失误也会对零件加工精度造成较大影响。

2.2 应力因素

机械零件加工中较为常见的影响因素之一就是应力因素，即因受力变形而导致的零件加工精度出现误差。其中受力变形主要是由于机械设备中的零部件以及刀具和工件等各个部分的刚度和夹紧力不同，导致其会发生一定程度上的变形，尤其是对于薄壁零件来说其精度更会受到突出影响，除夹紧力外，工件还会由于受到机械加工中的惯性力、重力、传动力以及切削力等各种作用力的影响，从而导致其加工精度难以控制。

2.3 热变因素

零件在机械加工过程中主要会受到刀具、工件以及机床设备本身所导致的热变形。首先刀具热变方面，零件在机械加工过程中难免会由于所用材料的尺寸与零件实际需要的尺寸不符而需要利用专门的刀具进行机械切割，并且这种切割并不是一刀到位，而是需要反复调整以使其更加符合所需要的零件尺寸和要求，这种反复调整反复切割的过程就会导致机械刀具在反复摩擦的过程中而产生大量热量，从而引起零件的变形，影响其加工的精度；其次是工件热变方面，工件热变大多发生在所需要加工的零件自身长度较长的情况下，由于长度较长并且精度要求较高的零件在机械加工和打磨过程中由于受材料自身体积影响容易出现工件表面温度过高的现象[4]，但工件内部的温度却又较低，这种内外温差较大的情况就会导致所加工的零件发生严重的形变；最后是由机械设备本身由于热量较高而产生的热变，零件在机械加工过程中，机床与其他构件在工作中由于相互作用会产生大量的热量导致机床温度升高，机床在高温状态下会导致其部分结构由于高温而更加紧密，但相应的也会导致另一部分结构之间产生间隙，从而影响零件加工的精度，再者机床温度的升高也会导致机床运行速度的降低，在一定程度上会导致机床过度磨损从而影响机床的质量和使用寿命，也会影响零件加工的品质。

3 零件机械加工精度的优化措施

3.1 合理选择和使用机械加工设备

由于设备是零件机械加工的基础和物质保障，因此为提高零件机械加工精度水平首先就需要合理选择和使用符合要求的机械加工设备，一方面在采购零件机械加工所必需的设备时不仅需要充分考察和调研设备厂自身的实力、口碑以及生产资质等条件，其次要对设备质量和工作效率进行严格的检验，尤其需要着重检查设备自身所存在的误差，从而挑选出最符合要求的设备，提升零件机械加工的工作效率和质量，为零件加工精度的提升保驾护航。最后，对于已经购进并投入使用的机械设备也需要采取科学合理的管理，在日常工作中了解并记录机械设备的运行和使用情况，尤其需要统计零件机械加工中出现的误差数据，便于与其他数据信息相结合进行研究分析，不断优化机械系统编辑，缩小误差，提高零件机械加工精度。

3.2 科学控制加工温度

由于零件机械加工精度会受到机械加工过程中刀具、工件以及机床设备热变形因素的影响，因此为提高零件机械加工精度有必要从科学控制加工温度入手。针对刀具热变形对零件机械加工精度的影响，工作人员需要选择质量较高并且更加耐高温的刀具对需要加工的零件进行切割，同时要注意对刀具做好润滑和降温，避免刀具由于反复切割而产生大量热量；针对工件热变形，工作人员需要结合实际加工的情况对工件采取冷水降温的形式降低工件表面温度，缩小工件内外温差，同时要在进行工件切削时要注意合理运用切削液，并结合误差补偿法等各种方法降低由热变形导致的误差[5]；针对机床设备及其结构热变形，相关工作人员需要根据实际零件机械加工过程中的不同人员采取包括润滑或隔离热源或增加散热等方式进行降温处理，稳定机床设备温度，从而提高零件机械加工精度。

3.3 减少外力对零件加工的干扰

零件机械加工过程中通常会受到机械的夹紧力、重力、惯性力和摩擦力等各种力的作用而影响其加工精度，因此为提高零件机械加工精度就需要减少外力对零件加工的干扰和影响。首先，工作人员在进行零件机械加工操作之前需要对机床等设备进行检查和调整，降低设备压力；其次，由于零件机械加工过程中设备不可避免地会发生反复摩擦而导致摩擦力随着加工工作的推进而逐渐增大，因此工作人员需要定期或不定期对机床及道具等相关设备做好日常管理和维护，通过打磨来有效减轻设备与零件之间的摩擦力，提高零件机械加工的精度和质量。

3.4 加强对零件加工几何尺寸的控制

在零件机械加工过程中影响其加工精度的关键就是几何尺寸的掌控，因此有必要加强对零件加工几何尺寸的控制。

首先要严格控制原始误差。虽然在零件的机械加工过程中难免会在零件与机床之间存在客观误差，这种误差虽然无法完全消除，但是可以尽量降低，从而提高零件的加工精度，这就需要全面分析误差形成的原因以及误差存在的类型，从而有针对性的制定相应措施。比如在零件加工过程中需要根据加工的实际情况来调整集成设备的位置和几何尺寸，同时为降低加工误差还可以通过结合风冷与水冷两种降温形式控制零件加工过程中的温度，降低热变形带来的误差影响。又比如除了选择合适的刀具外，还可以根据零件的尺寸选择与之相匹配的夹具，从而在最大程度上控制位置误差，提高零件加工精度。

其次是要科学设计机床的核心部件。机床的核心部件如导轨和给进系统等，包括机床工作台的水平和垂直程度等各种细节上的设置和调整都会对零件加工的精度产生较大的影响，因此在加工过程中需要根据实际加工的零件特定和尺寸以及所加工零件对于精度的要求来合理设计机床的核心部件，比如对于加工精度要求较高的零件可以选择较为成熟和先进的滚珠丝杠支撑，并结合以与之相适应的固定和支撑方式。

最后是要对整个零件机械加工过程进行实时监控，便于及时发现零件加工过程中存在的各项问题并及时采取相应措施加以解决，另一方面，通过实时监控还有助于收集加工过程中出现的各种误差，并将其实时传输至终端系统进行数据分析，并对其采取误差补偿，提高精度。

3.5 加强维护和保养机械设备

结合上述分析的机床、刀具、工件等各项设备对零件机械加工精度的影响，为避免设备因出现脱落、锈蚀或是破损等问题影响零件加工的质量和精度，则有必要对相关设备进行定期的维护和日常保养，比如针对加工机床，则需要从其主轴、传送带以及刀具和夹具等各个方面进行全面、系统、深入的维护和保养，通过制定合理的机械设备的维护制度，及时更新设备及其数控系统，推动设备及系统及时跟上时代发展和零件加工精度提升的要求，最重要的是要在新设备的采购以及新系统的编程安装时都要对其参照规范标准进行检验，确保机械设备的使用寿命和运行安全、稳定，为零件加工精度提供保障。

3.6 创新加工工艺

创新是发展的动力，为有效控制机械加工工艺对零件加工精度的影响就需要结合现阶段信息化时代发展的特点，通过利用自动化技术对零件机械加工过程加强监管，不断引进新技术和新资源，提高零件机械加工的精度和质量。首先，技术人员可以通过利用自动化信息技术结合零件加工信息，技术反馈加工过程中的误差数据并采取误差补偿法来有效控制加工误差；其次，技术人员还可以通过利用现代化信息技术和大数据技术建立零件机械加工数据库，结合计算机技术实时收集、分析和处理零件机械加工过程中产生的各项数据并将其分类储存，便于操作人员随时调取数据信息，为零件机械加工方案的制作和调整提供数据支撑，降低内在因素如设备和系统等对零件机械加工精度的影响[6]。最后，为激发技术人员的创新力和创新意识，企业可以通过鼓励技术人员不断学习新型零件机械加工的新技术，结合实际的机械加工工艺创新的激励措施，将技术人员的创造力与其薪资待遇等个人利益相结合，激发技术人员的创新动力和创新热情，营造企业良好的创新氛围，推动机械加工工艺不断完善和优化，从而提高零件机械加工精度和品质。

3.7 加强对操作人员的培训

操作人员的机械加工技术水平是影响零件加工精度的直接因素，因此需要通过制定严格的操作人员管理制度来规范零件加工操作流程，首先所有的技术人员及相关工作人员需要进行专业的岗前培训，针对重大设备操作的人员更是需要持证上岗，并且加强对相关工作人员的培训，为其创造良好的学习和提高技术水平的环境，同时强化管理考核制度，通过月度考核、年度考核等多种考核形式以科学的考核指标对工作人员的额操作标准和工作情况进行抽查，一旦发现违规操作的人员必须立即采取措施加以整治，从根本上为零件机械加工的精度和质量的提高奠定人才基础。

4 结语

综上所述，机械加工工艺对于零件加工精度和质量存在由设备、系统和操作人员技术等引起的内在因素、机械加工过程中产生的惯性力、摩擦力和传动力等受力因素和刀具、工件和设备在工作过程中产生的热变形因素等三大因素影响，为加强对机械加工工艺的控制，提高零件加工精度和质量，则需要针对上述三大因素，通过合理选择和使用机械加工设备、科学控制加工温度、减少外力对零件加工的干扰、创新加工工艺和加强对操作人员的培训和管理等措施不断优化零件加工流程和机械加工工艺水平，保障零件机械加工精度和质量。