试论机械加工工艺对零件加工精度的影响

陈爱群

摘要：本文主要探究机械加工工艺对零件加工精度的影响。研究过程中，以机械加工工艺概述为切入点，分析其工艺流程与重要性，以此为研究基础，明确机械结构、数控编程、温度、受力、夹具、加工技术等机械加工工艺均会对零件精度造成影响，并提出控制措施，以期为相关工作者提供参考。

Abstract： This paper mainly explores the influence of mechanical processing technology on the machining accuracy of parts. Overview research process， to machining process as the breakthrough point， analysis of the technological process and the importance， as the research foundation， clear mechanical structure， CNC programming， temperature， stress， jig， the processing technology such as mechanical processing technology will affect accuracy of parts， and put forward the control measures， so as to provide reference for relevant workers.

Key words： mechanical processing;processing technology;parts;machining accuracy;impact

0  引言

随着经济发展，人们生活水平不断提高，对各个方面也提出了更高要求。为顺应市场需求，机械加工业则应当提高零件加工质量。零件加工是指按照图纸通过机械设备改造毛坯性能、外形及尺寸的加工过程，机械加工工艺对于工件质量具有直接影响。在工件质量评价中，精度作为其中重要指标，为保证偏差在可接受范围内，则应当注重机械加工工艺各个环节问题，通过改进加工工艺的方式提高加工精度，已经成为机械加工业重点发展方向。

1  机械加工工艺概述

1.1 工艺流程

在机械加工中，工艺流程是指加工各零部件中的具体操作步骤，通过机械加工的方式将毛坯制作成需要尺寸，确保零部件准确无误。加工环节主要包含粗加工与精加工，在零件加工过程中，通常会先对其进行粗加工，打磨毛坯外表，零件打磨后基本满足加工需求，以此为基础进行精加工，预测和分析零件尺寸、性能等，通过热处理提高零件精度，保证其完全符合要求[1]。当完成零件精加工后，需安排人员对零件进行严格检验筛选，挑选与重整，与标准相符则装箱运输，不合格产品则直接淘汰或重新返厂。

1.2 重要性

在机械加工中，需应用相应技术保证毛坯房符合零件要求。零件加工不仅需要保证其与精度要求相符，还应当符合使用标准，对于加工工艺提出了更高要求，必须严格按照加工顺序与流程将各项工作完成，制定相应管理制度，方能为后续零件加工工作开展提供保障。现阶段机械加工种类多样化，精度要求越来越高，需了解加工工艺对零件精度的影响，提出改进策略，进而减少报废零件。

2  机械加工工艺对零件加工精度的影响分析

2.1 机械结构误差

加工零件所用机械自身结构将会影响零件精确度，部分加工器械的夹具、机床、刀具等，在零件加工前自身在安装中由于不规范安装存在误差，或是自身具有制造误差，该情况所导致的误差可称之为净误差，对于加工零件将会直接降低其精确度，不符合图纸要求。如，夹具和刀具误差，在零件机械加工中，受到零件自身材料影响，所用夹具与刀具种类较多，不同刀具的材料、角度、尺寸、锋利度等有所不同，必定会影响零件精度。如镗刀、刨刀、车刀等单刃刀影响较低，但槽铣刀、拉刀、钻头等规定尺寸刀具，如若其形状与尺寸与零件要求不符，则会影响其形状与尺寸精度，而铣刀、成形车刀则会对零件表面几何精度造成影响[2]。还有机床主轴，其回转运动精度与零件和刀具位置具有密切联系，以理论而言，主轴回转轴心线固定，但受到部件热力影响，其将会产生变动，从而对轴颈圆度、主轴挠度等造成影响，产生回转误差。

2.2 数控编程误差

零件机械加工中，当前主要应用数控机床，不仅可提高生产效率，相较于传统手工锻造还能提高精度。在应用过程中应当合理编程原点，减少尺寸公差换算所構成的误差，提高零件精准度。但是，零件加工数控技术由于当前未能成熟，原点计算存在一定的参数误差，进而导致加工零件产生了几何精度误差，即为原始误差，无法有效去除，造成了零件尺寸不一情况。而在实际加工中，则需要控制原始误差在允许范围内，以达到精度标准。

2.3 温度误差

零件加工中，不同组件与设备之间相互运动，存在较大摩擦力，进而产生大量热量，实际加工中如若未能有效控制这些热量，则易引发零件变形，对加工精度造成影响。并且，数控机床工作时间过长，也会导致整体或局部温度提升，此为客观存在，无法根本性消除规避。以切削温度为例，不同零件加工切削热传递零件热量不同，车削加工切削热有10%传递至零件，刨削和铣削加工切削热则有30%传递至零件，钻削由于缺乏散热条件，加上排屑槽摩擦与横刃积压，将会有50%切削热传递至零件。并且，随着切削速度提高，温度也随之升高，20m/min、30m/min、40m/min、50m/min、60m/min、70m/min的切削速度，其切削温度分别可达到367℃、459℃、512℃、605℃、681℃、711℃[3]。

2.4 受力变形

零件机械加工中，需要多种工具与设备相互配合方可顺利完成，工作间将会形成一定作用力，加工零件将会受到加工外力与残余应力两种作用力。加工外力是指外界予以零件作用力，如，外圆车刀、刀杆刚度不足，则加工零件中将会产生变形破损，增加误差。并且，机床与刀具刚度较大，超过被加工零件较多，同样会产生变形情况。而残余应力是指加工零件中自身也会产生内部应力，影响零件加工。粗加工时需要静置成形毛坯一段时间后实施精加工，将残余应力消除。

2.5 加工技术影响

在零件加工中，尽管大部分都是采用编程软件做自动编程出程序进行设置加工，但人工操作技术同样有较高要求。人员如若操作技术不足，未能根据规范操作，同样会造成零件加工误差，相反，操作人员熟悉各个零件及编程软件做程序，则生产期间可提高零件加工精度。

3  优化机械加工工艺提高零件加工精度的措施

3.1 规范工艺流程

零件机械加工中通常有严格工艺流程，每个工艺环节均会影响零件质量与精度。如，轴向量规工件，在程序操作中其流程为粗加工型腔铣（Φ63玉米铣刀）、半精轮廓铣（Φ20）、精加工其两侧壁（Φ8）、半精加工角落（Φ8）、全部曲面精加工（Φ8球刀），只有严格按照程序操作，方能提高零件加工精度[4]。所以，应当从整体出发，管理和控制零件加工过程，提高加工科学性与规范性，为提高零件加工精度提供保障。在此过程中，一方面选择质量较高的加工机械，可选择生产实力高或知名品牌的产品，提高机械质量，且在使用前对各零件、安装顺序重点检查，安装后进行机械校验，为零件加工奠定基础;另一方面则应当做好机械加工运行的检查工作，通过定期检修的方式，保证设备始终能够正常运行，性能满足零件加工要求，且对加工过程进行质量监管，定期抽测检验，使其符合国家标准。

3.2 控制数控编程

在零件加工中，数控编程对其精度具有较大影响，为有效控制此影响因素，则在编程中需对编程原点合理确定，综合考虑零件尺寸、特点等，定位编程原点。在确定编程坐标系时需遵守设计基准、编程基准、工艺基准统一原则，最大程度降低换算尺寸公差误差，可从以下几点出发：一是数控编程原点尽量符合零件设计图纸，主要是由于零件设计拥有独特设计基准，机械加工业存在工艺基准，所以，则应当保证原点与上述基准相符，以降低零件加工误差[5];二是尽量简化粗粒数据计算，以免过于繁琐的计算过程提高产生误差几率;三是建立数控编程坐标系需在具有较高精度的表面上;四是零件位置不同尺寸公差不对称，则需要利用人工方式测量计算数据编程尺寸。零件加工如若选择相同刀具，则选择公差中间值编程，为误差留有一定空间，提高加工精度。

3.3 处理结构误差

零件加工精度对于产品整体质量具有直接影响，特别是部分机械对于零件精度要求十分严格，而几何尺寸作为加工中对零件精度造成影响的重点，应当以此为切入点对其进行控制。一方面应当控制原始误差。机械加工客观存在误差，难以有效规避，主要是由于数控机床与加工零件必定会有误差产生，此种属于原始误差，需对其进行全面分析，了解形成原始误差原因、误差类型，制定解决措施，以提高零件精度。在具体加工中，需对机床几何精度、位置精度合理调整。另一方面，则应当对机床核心部件合理设计。机床定位精度在加工零件中影响较大，如，导轨、进给系统、工作台面垂直度与水平度等核心部件，需结合零件特点及精度要求，对机床核心部件合理选择。如，机床中滚珠丝杠为重要部分，在选择中需对其精度综合分析，选择成熟、先进的技术，利用回转速度、轴向荷载选择滚珠丝杠支撑与固定方式。

3.4 减少外力影响

机械加工中将会产生一定作用力，通过上述分析后，可知外力将会对零件精度造成影响。而摩擦力作为其中的重要作用力，控制难度较高，一是可在设计零件加工工艺中将其纳入设计标准，以此实现力的抵消，以免摩擦造成精度误差;二是维护保养加工机械设备，以避免长时间应用设备后导致表面粗糙，增加摩擦力。可通过打磨机械设备表面，更换新刀具的方式将摩擦力降低，提高精度;三是制定误差补偿措施。加工中误差不可避免，需制定补偿措施，可通过增加材料方式填补或补偿误差，如数字统计分析等，以此了解加工中误差产生环节，之后将机床丝杆间螺旋距离适当缩短，调整机床装配参数至标准值，从而补偿加工误差。

3.5 控制工艺温度

零件热变形影响零件加工精度，一是通过控制整体加工温度在较低水平，可通过强制式冷风方式保证散热及时性;二是提高切削供给量及速度，实现传热平衡;三是切削区保证冷却液充足，以平衡温度差;四是隔离或减少热源，如分离机床与热源，减少切削用量，利用润滑方式改造结构摩擦性，使用隔热材料，分开粗加工与精加工工序;五是选择机床部件，利用热对称结构进行变速箱布置安装，保证温度均匀性。

4  總结

综上所述，在零件加工中，机械加工工艺对影响其精度因素较多，如若不能有效控制，则会对产品质量造成影响。因此，可通过规范工艺流程、控制数控编程、处理结构误差、减少外力影响、控制工艺温度的方式，优化机械加工工艺，从而提高零件加工精度。

参考文献：

[1]谢迎侠，李建娜.分析零件加工中汽车机械加工工艺对精度的影响[J].内燃机与配件，2020（20）：70-71.

[2]孙杨锋，刘荣伟，侯和龙，朱乐，刘雅聪，李万东.机械加工工艺对零件加工精度的影响因素分析[J].南方农机，2020，51（10）：172.

[3]王丽君.基于精度要求下的特殊孔机械加工工艺及夹具结构设计[J].微型电脑应用，2019，35（07）：108-110.

[4]赵成林，马明海.高温气冷堆炭堆内构件热气出口炭部件机械加工工艺探讨[J].炭素技术，2018，37（05）：61-63.

[5]黄建，汪永超，贾明刚.基于模糊数学和神经网络BP算法的切削液选择[J].组合机床与自动化加工技术，2018（08）：160-163.