机械加工对金属零件加工精度的影响分析

郭帅 郭前 张晋阳 李跃东

摘  要：文章通过以某一齿轮零件加工为例，在介绍机械加工的同时，对该零件加工精度产生的影响进行分析，以全面消除机械加工带来的不良影响因素，合理提出金属零件加工精度的解决措施。

关键词：机械加工;金属零件;加工精度

中图分类号：TH161        文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）29-0118-02

Abstract： Taking the machining of a gear part as an example， this paper introduces the machining and analyzes the influence of the machining accuracy of the part， in order to eliminate the bad factors caused by the machining in an all-round way. Finally， some reasonable measures to solve the machining accuracy of metal parts are put forward.

Keywords： machining; metal parts; machining accuracy

1 机械加工工艺流程介绍

机械加工主要是利用专门的工艺对金属零件等進行加工，通过采取先进的工艺技术以提高零件加工的精度。同时，零件在打磨阶段对于精度的控制也提出了更高要求，在这种情况下，一般都是要对零件开展粗加工，再进行细加工。粗加工主要是指零件在打磨过程中需要符合零件加工的标准;细加工主要是指在对零件打磨进行严格计算后以提升加工的精度，符合打磨要求的程度。机械加工之后还需要对加工的金属零件开展检查和校验工作，以保障金属零件在加工过程中将误差控制在允许的范围之内，对于一些超出允许范围的金属零件予以报废和处理。同时，设备质量还会对金属零件的精度带来一定的影响，在之后机械加工时需要对相关的设备进行选择，注重机械设备的安装，降低机械零件的加工精度等，特别是在生产过程中如果出现磨损的问题，其金属零件的精度也会受到一定的影响。

2 机械加工对金属零件加工精度的影响分析

2.1 外部因素带来的影响

机械加工过程中，受到外力的影响导致金属构件发生变形的情况，并对金属零件加工的精度产生了较大的影响。同时，金属构件的变形还会直接影响机械加工系统的安全运行，缩短加工系统的使用年限。文章通过对机械加工对零件加工精度带来的外部因素进行了细分：（1）部件相互作用后产生的摩擦等，在多种力的作用和影响下，使得金属零件在加工时其精度值超出标准值。（2）运行的强度不断加大。刀具和夹具等构件在运行过程中，如果长时间的运转将会带来较大的负荷，特别是这些部件没有进行维护等都会使部件发生形变或者发生位移等，从而使零件加工精度受到一定的影响。其主要表现为以下几个方面：

2.1.1 摩擦现象

机械加工过程中有些流程需要手动才能完成相应的操作。如果操作人员的专业技能和技术水平较低，那么在加工过程中无法保障加工精度在可控范围之内，特别是很少有人能够达到加工“0误差”的目标。其主要是由以下两个方面造成的精度较低：一方面，金属零件加工过程中，刀具精度较低，金属零件的精度有限。其主要是因为刀具和金属零件在相互作用下产生的较大摩擦，在长期摩擦作用下，直接影响加工效果，降低零件精度。另一方面，机床长时间处于高速运转的状态，产生的回转误差现象使得中心轴发生较大偏离，直接影响到金属零件的加工精度。

2.1.2 受力变形现象

机械加工过程中对金属零件的加工主要依靠夹具对零件进行加紧，使用刀具对其进行进一步的加工。在这一过程中，金属零件无法抵抗和承受夹紧力和切削力等外力作用，导致金属零件产生不同程度的变形，进而使得金属零件的误差不断加大，降低加工精度。同时，金属零件在加工过程中，还会承受温度应力的作用，当金属零件超出所承受的标准值时，就会使零件出现变形的现象，特别是在高温情况下产生高温变形，一旦加工零件在冷却后就会发生构件变形现象，其精度值也与设计值存在较大偏差和误差。

2.2 原理误差影响

金属零件在加工过程中，为了保障零件表面的平整度，需要运用刀刃对整体的轮廓进行加工，而在这一过程中所产生的误差被称之为原理误差。主要是因为金属零件在加工过程中为了提升金属零件表面的精度，通过采用加工原理以使轮廓加工更加精准。需要引起注意的是企业不能为了过度提升金属零件的精准度而浪费大量的人力和物力，造成生产效率不断降低，直接影响到企业最终的经济效益。

2.3 残余应力产生的精度值存在偏差

残余应力是机械加工过程中对零件外部荷载处理后，在内部残留的应力。其中热加工和冷加工等都属于残余应力。如果金属零件中存在大量残余的金属零件，将会导致内应力失去平衡，使得零件缺乏一定的稳定性。同时，内应力会使零件面临变形的现象，特别是分布范围的不断变化，使零件发生变形的可能性不断加大，同时加工精度也会越来越不准确。

2.4 数控程序编程过程带来的影响

金属零件在开展机械加工时，主要运用数控机床以提升加工的效率。而数控机床在运行过程中主要是采用相应的程序对其进行控制，程序的编辑也会对金属零件的加工精度带来一定的影响。但是在机械加工过程中，一般都是根据金属零件的加工要求对数控机床开展编程，一旦编程原点在选择过程中出现不合理的现象，会使尺寸公差的换算与实际生产产生较大偏差，通常是按照金属零件的加工要求对数控机床进行编程，如果编程原点选择不当，直接影响尺寸公差换算值的准确度，造成加工误差现象，特别是会使金属零件轮廓出现精度不足的现象。

3 提升金属零件加工精度的策略研究

3.1 加强对温度的有效控制

金属零件加工的工序较多，很多工序在加工时会释放大量的热量。金属无法承受高温将会发生变形现象，直接影响了加工的精度。因此，金属零件在加工时需要对温度进行严格的控制，降低温度持续增高等给金属零件带来的影响。同时，机械加工的温度超出标准值时毛坯内部就会产生应力，通过采用退火工序等对出现的应力进行消除，从而进一步提升金属零件的切削性能。例如：机械粗加工过程中通过增设退火工序，采取冷却降温的方式，能够缩小高温的范围，降低温度所带来的精度不足的问题，从而达到提升精度的目的。

3.2 解决外在因素，消除外力作用

金属零件在进行机械加工时，零件与零件之间在相互运转过程中会产生大量的摩擦力和压力，外力作用不断增加，直接影响了金属零件加工的精度。因此，为了能够提高金属零件加工的精度，可以通过消除这些外力作用，以降低外力因素带来的影响。其这些重要举措主要包括：（1）金属零件在加工过程中重点对这些加工设备进行检查，一旦发现这些构件结构出现较大的摩擦力时，则需要对其进行调整和完善。（2）对机械设备进行定期的打磨，减少设备与零件之间产生的过大摩擦力，进一步提升金属零件加工的质量和效率，为企业带来更可观的收益。

3.3 加强操作人员的操控技能

技术人员作为机械加工的主体，其是金属加工工作的主要操控者。因此，他们技术水平高低直接关系着加工精度。因此，提升操作人员的专业技能和综合素养等，能够提升机械加工的效率和质量，保障金属零件在加工过程中能够达到加工精度要求。例如：加大对这些人员的培训，在全面提升设备加工工艺技能的基础上，还能够进一步提升他们对于金属零件机械加工的正确理解。又如：通过技能竞赛等，以對优秀人员给予一定的鼓励，以此来充分调动他们工作上的积极性。

4 以某齿轮金属零件加工进行案例分析

图1某齿轮零件加工的步骤主要为：第一，开展热处理。通过采用这种手段，以进一步提升金属材质的稳定性，减少金属材质加工过程中产生的变形现象。第二，车削过程。将正锻造件固定在车削设备中，钻出25mm的成孔。并且断面粗糙度和留磨量等需要达到图纸的要求。第三，插内花键的加工。第四，滚齿。去除加工中所残留的毛刺。第五，开展二次热处理工作。在二次热处理的前后，需要对精度进行校正，严格控制加工的误差，例如：采用锥孔定位、尺寸更改定位、断面和内花键定位的方式，能够对加工零件的精度进行把握，随时调整相应的比例。第六，采用磨齿和利用1：4000的芯轴进行固定，保障其表面精度能够在规定范围之内。

影响齿轮零件加工精度主要影响包括：（1）零件跳动基准要求为小于0.02mm，在加工装夹的过程中，需要对精度进行反复的核算。（2）在加工过程中需要对刀具变热和变形的情况予以重视，并在二次热处理过程注意这些影响因素。（3）本零件要求的跳动基准小于0.02mm，如果在实际加工过程中，孔加工和插齿加工的实际跳动值为0.02，这就极易发生圆的中心线和内花键节圆的中心线不重合的现象，其跳动值增长到0.04，使得零件无法与图纸中的要求相契合。因此，为了避免发生零件报废的风险，在插齿结束之后校正的高点位置需要与插齿的高点位置相一致，在对正面跳动基准进行重复的检查后，以使跳动值保障在0.02以内。

5 结束语

伴随着我国科学技术的高速发展，机械加工过程中加工技术越来越多。为了能够进一步提升金属零件加工的精度，减少零件发生的报废现象等需要对出现的一些客观因素等进行全面的剖析，在找出存在的影响因素后，通过提出具体可行的解决对策，以保障金属零件的精准度在可控范围之内。

参考文献：

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