浅议机械加工工艺对零件加工精度的影响

摘要：在传统技术趋于成熟、新兴技术迅猛发展的今天，零件加工精度受到多方面因素的影响，但主要还是受加工工艺的制约。所以，从提高机械加工工艺的角度出发，逐步减少影响加工精度的因素，具有很大的实际意义。特别是对我国来说，受到经济的全球化发展的滋润，我国在制造方面的出口量还处于上升期，提升机械加工水平于国于民都大有裨益。

关键词：机械加工，加工工艺，加工精度

中图分类号：TH 文献标识码：A 文章编号：1009-914x（2014）05-01-01

在零件和部件的加工过程中，机械加工工艺是起点工艺，也是对零件和部件的加工精度作用最大的工艺。在机械加工过程中会产生一系列不利因素，它们不仅会降低零件的加工精度，也会拉低制造过程的加工水平。通过研究机械加工工艺对零件加工精度的影响，逐渐降低不良影响，为提高零件的加工精度和机械加工水平提供有益的思路。

一、我国机械加工的现状

机械加工的最终加工质量受到很多因素的限制，这些因素都直接或间接地给人们带来了生产和生活上的不便。而最终加工质量的衡量标准中最重要的就是加工精度，所以说分析和改进机械加工过程中影响加工精度的因素有助于提高加工质量、改善经济效益。要真正提高机械加工的加工精度，就要大力提高加工工艺，而认清我国机械加工的现状是分析研究的第一步。随着近些年的不断发展，我国目前存在着多种不同的机械加工工艺：一是传统的切削与磨削的技术继续存在并不断发展，二是引入计算机等高科技的数控、柔性制造系统等自动化的加工工艺得到广泛的应用和完善。不同的加工工艺对加工精度的影响都不同，合理利用多种加工工艺以改善加工质量值得我们去探究。

二、传统的机械加工工艺对零件加工精度的影响

在传统的切削和磨削等机械加工工艺中，机械加工的精度在很大程度上受到加工的设施设备的制约。比如这些设施设备自身存在的精度问题就是影响加工精度的最大内因，而加工过程中这些设施设备产生的精度问题则是影响加工精度的外在因素。[1]

1、内在因素

机械加工过程中设施设备的精度问题产生于几个方面：一是机械加工的设施设备自身在制造过程中存在制造问题，例如在进行切削加工的过程中，由于机床受到制造水平的影响，存在主轴回转误差等问题，进而造成加工零件的精度问题。再比如由于制造工艺中导致的导轨误差。机床和机件的移动和位置等动作都受导轨控制，导轨的误差会造成加工工艺的问题。导轨的误差主要包括直线度误差、扭曲度误差和相互位置误差。在加工过程中要从结构、材料和保护措施等方面尽量减少导轨误差。二是机械加工设备的安装操作不标准、不规范导致的精度问题，三是不合理的使用导致的机械加工设备的精度问题。举例来说，制造工艺会使机床在出厂时就存在精度问题，刀具安装时的操作不精细不准确也会导致其精度问题，夹具在使用过程中的磨损和消耗等一系列因素，都会改变这些设施设备的精度，从而在加工过程中影响零件的加工精度。针对这个内在因素，在实际操作中，要尽量降低用于机械加工的设施设备本身的缺陷带来的精度问题，由于机械设备在从生产到投入生产的过程中都会存在影响其精度的因素，所以可以通过补偿技术来控制误差和错误。各种机床的精度各不相同，要具体问题具体分析，根据机床的精度不同选择相应的补偿措施。比如说在数控机床中，通过专业的校正软件来输入补偿数据，从而降低机床的误差。如果是一般机床的磨损问题，可以进行手动的误差补偿来校正。

2、影响加工精度的外在因素包括受热变形和受力变形两个方面。

受力变形：加工所用的设施设备在长期的使用过程中，机床和其他设施设备都会存在不同程度的变形，使得原本的工件各项工作参数发生改变，进而影响到加工精度。此外，热处理和切削等加工产生的残余应力也会造成设施设备的整体或局部的变形。要解决这个问题，机械加工操作人员要从两个方面着手：一是加强机械加工设施设备的刚度水平，二是减少这些设施设备的负荷。而为了确保加工的效率和质量，加工的过程最主要的就是注意提升机械设备的刚度。这一目的可以通过优化设计结构、规范加工过程等手段来完成。

受热变形：机械加工过程会产生大量的热量对加工过程的精度产生影响。这些热量会对机械加工的各个环节产生影响，造成变形进而导致加工误差。综合来看，受热变形对零件加工精度的影响主要体现在三个部分的热变形对精度的影响。一是工件热变形对加工精度的影响。对加工的精度等要求高的零件来说，工件热变形对加工精度的影响相当大。比如丝杠在磨削加工中由于温度升高会造成长度误差远远超过允许范围。还比如在进行加工时工件由于切削热导致的拱起、凸起和凹陷等问题。要降低工件热变形的影响，可以通过使用切削液、误差补偿、减少切削量等措施来实现。二是刀具热变形对加工精度的影响。大量和长时间的切削工作会造成刀具热变形，连续的切削会给刀具带来持续的热变形过程。要降低刀具热变形的影响，可以通过合理使用刀具、适量选择切削量、使用冷却和等措施来实现。三是机床热变形对加工精度的影响。机床作为机械加工过程中的主要工具会受到多种热源的影响，造成温度的变化。由于各部分受热程度不同，加上机床构造复杂，导致机床各部件温度变化不一样、同一部件的不同位置受热情况也不相同，进而影响机床部件的位置变化，损害了机床的几何精度，进而导致加工精度的误差。[2]

三、数控工艺对零件加工精度的影响

方兴未艾的数控加工工艺相比传统的机械加工工艺来说，加工精度方面有了巨大的改进，生产效率也空前提高，是机械加工工艺的革命性进步。数控加工工艺对零件加工精度的影响表现在以下几个方面：

1、编程原点的确定和编程数据的处理。数控加工的基础就是编程，而在数控加工中编程的基础则是编程原点的选择。根据所需加工的零件确定坐标系参数要尽量做到编程与设计和工艺的统一，减少因编程带来的数学方面的尺寸、面积等单位或公差的换算，从而减少误差。只有从编程开始控制数控加工的精度，才能保证加工零件的精度。而在编程过程中，有许多能直接影响加工精度的数据，在处理这些数据时要格外注意，特别是对于编程节点的计算和尺寸公差的换算等，一定要小心谨慎，防止因数据处理不当带来精度上的问题。

2、插补方式的选择。插补方式的选择有脉冲增量法、数据采样法、两级插补法等，每一种插补方式都会产生误差造成机床的位移，从而影响加工精度。在选择插补方式时，要根据具体的加工条件、加工过程和加工零件选择插补方式，也可以综合运用软、硬件条件配合插补，尽量减小插补运算的误差值，降低各种插补方式造成的机床的参数误差，从而减少影响加工精度的因素。

3、气温及受热变形对加工精度的影响。同传统的加工工艺一样，数控加工的精度也受到温度特别是受热影响。气温或者机床局部温度的变化会导致机床的变形，从而影响加工精度。同样地，由于加工过程中切削和摩擦等产生的热量，使得机床各部分的温度分布不均匀，进而导致变形，改变了工件的位置，降低了工件运行的准确性。所以要选择各部分系统刚度和稳定性高的数控机床，再通过计算机实现各种误差的自动补偿，然后在加工过程中及时调整工件和刀具的运行参数，保证最终加工精度。[3]

四、结语

社会经济的不断发展，促使各种新技术和新设备被高速开发和利用起来，也对机械加工工艺提出越来越高的目标。在现有的基础上，机械加工工艺水平还能得到大幅度提高，加工精度也能得以有效控制和提升。在实际生产过程中，通过多方面的思考和积极探索，合理控制加工过程中出现的受力受热等情况，减少机械加工设备在加工过程中的变形等问题，能够有效降低由机械设备所引起的精度问题，对于提高机械加工的技术水平有积极的意义。

参考文献：

[1]连晋毅，史清录.可修复机械系统的模糊可靠性分析[J].农业机械学报. 2011（06）

[2]王晓屏，宋海涛，包秀丽. 机械系统的构成及设计原则[J].农机化研究. 2012（03）

[3]周兰美，张.斜齿轮齿数的分析计算及其影响因素[J].林业机械与木工设备. 2011（09）