机械制造工艺对加工精度的影响及控制措施

陈锦麟

云南机电职业技术学院 云南 昆明 650000

引言

机械加工工艺对零件的加工精度具有决定性影响。当前的市场对零件的精度提出了更高的要求,因此需要高度重视加工工艺,并积极优化加工流程,充分利用现代机械加工工艺,提升零件的加工精度。在具体加工工程中,还需要对可能出现的各种问题进行预测,通过提前制定防范措施,降低失误造成的影响,进一步推动我国制造业的发展。

1 机械加工和零件加工精度概述

1.1 机械加工

机械加工工艺指的是操作人员利用机械设备,按照相应的项目需要加工产品时采用的方法和处理流程。在具体加工时,通常会将零件加工分为粗加工和精加工两个阶段,从而更好地满足精度方面的要求。

1.2 零部件加工精度

机械加工制造的水平决定了其所制造的零部件的加工精度,在加工的过程中需要充分考虑是否符合图纸的要求,通过采取相应的措施做好加工精度的控制。但在实际加工中,误差不可消除,因此需要将误差控制在合理的范围内,确保加工零件的总体质量。

2 影响零件加工精度的主要因素

当前,机械加工的过程中,影响零件精度的因素较多,不同因素造成的影响程度有所不同,具体体现在以下几个方面:

2.1 工艺系统自身误差

机械加工涉及的机床、夹具、刀具、工件组成加工工艺系统。如果加工过程中工艺系统自身精度就不够,自然就不能加工制造出合格产品。另外,工艺系统中的机床、夹具、刀具在使用过程中会存在磨损问题,其中刀具的磨损最为明显突出,这种磨损程度随着使用频率的提升会越来越严重,最终对零件加工精度产生影响。

2.2 数控程序

采用数控设备加工时,数控程序本身的精确程度会对加工结果产生直接改变。在实际加工时,一般会依照零件加工要求对数控机床程序进行编制,但如果编程原点、切削方式、切削要素等选择或者控制不当,都会造成精度误差,影响到加工精度。

2.3 受力受热变形

加工零部件时需要对其固定,这时就会用到夹具,固定完成后才能进行后续环节的操作。在这一过程中,夹紧力和刀具的切削力会导致零件出现不同程度的变形。加工时,由于刀具与零件的接触作用,也会产生一定的温度应力,这种效应积累之后,也会出现不同程度的高温变形。

2.4 残余应力的影响

零件加工时会产生一定残余应力,而当零件外部实际荷载减小甚至完全消失时,会产生一个反向应力。无论冷热加工,都会导致这种现象的发生。随着应力的加强,这种残余的应力也会引发新的变形问题。

3 应对措施

就机械加工当前存在问题,为了进一步提升生产加工的精度,确保生产质量更好地满足市场要求,需要做好以下几个方面的工作:第一,严格控制加工流程;第二,减少外力的干扰;第三,合理控制加工温度;第四,创新加工工艺;第五,全面做好机械设备的养护工作。

3.1 严格控制加工流程

在零件加工之前,需要充分考虑加工的需要,遵循相应的加工原则。为了有效避免机械设备质量和几何精度误差因素对工件的影响,需要在设备入厂时根据相应的标准和工艺需要对工件进行严格检验,确保设备符合加工要求。之后需要根据加工的具体方案做好试生产工作,目的在于更好地了解机械加工的调试情况。对于试生产过程中发现的问题,需要保证在批量生产前做好调整,通过严格控制机械加工流程,确保机械加工工艺和流程能够符合工件的加工精度要求,同时还能节约工程的生产成本,降低零件的废品率。零件加工主要分为两个阶段:第一个阶段是将材料做成粗产品的粗加工阶段,第二个阶段就是对粗产品进行精细加工阶段。针对零件加工的不同阶段采用不同精度的机床设备。

利用机床进行零件加工时,需要按照精度要求对零件的不同形状和不同表面类型进行加工制作,这就需要多种类型的刀具相互配合。刀具的选择十分讲究,每一种刀具都有自己独特的功能,因此针对零件的不同形状和不同表面类型,需要综合考虑各方面因素进行分析和选择。选择好刀具后,按照使用的先后顺序由小到大的排列刀具编号,通过合理设置加工流程,做好编程设计工作,控制刀具的加工顺序、切削范围、切入与切出、切深与移动速度、是否加注冷却液等加工参数。随后在整个实际加工过程中需要全面考虑各类因素,做好应对各类具体情况的控制措施,及时调整不足,不断提升加工零件的表面特性,确保加工零件的各项精度及表面粗糙度。

3.2 减少外力的干扰

在工件加工的过程中,工艺生产精度容易受到摩擦力、挤压力等因素的影响,因此在正式进行生产前,需要专业的技术人员对加工使用的安装夹具进行检查测定,及时做好修正工作,通过测试,确保安装夹具对零件施加的夹紧力在合理的范围之内。对于机械加工而言,摩擦力不可避免,因此需要设定好摩擦力的控制参数,根据机械设备的生产特点,及时对作用面进行打磨,从而有效减少外力的干扰。外力的影响可以采取相应的措施进行调整,但不能消除,在实际生产中,经验丰富的生产人员能够通过调整机械加工工艺系统,对外力进行相应的转移处理,从而降低加工造成的负面效果,提升工艺加工的灵活性。

3.3 合理控制加工温度

在机械加工中工艺系统内部温度过高不仅会影响零件精度,还会降低机械设备的使用寿命,增加故障的发生率,难以确保机械设备的正常运行。因此操作人员需要及时采取有效措施控制机械加工系统中产生的热量。比如,数据机床在高速旋转的过程中,主轴及刀具在切削工件时会释放大量的热量,这些热量作用于零件上会出现不同程度的形变问题,为了避免这种现象的出现可以在系统内部增加冷却循环机制,利用冷却机制降低加工制造过程中产生的热量,合理控制机械加工的温度,不仅能够减少工件形变,还能延长机械设备的使用寿命,确保零件的加工精度能够满足相应的标准。

3.4 采用创新加工工艺要注意

由于创新加工工艺能够降低能耗,提高加工效率,近年来也被广泛采用,具有广阔的开发前景,但是需要注意的是无论采用哪种加工工艺,都必须要以保证加工质量为前提,在此基础上实现的节能、环保、增效才具有确实的意义,比如干式切削加工法。

干式加工主要指的是在机械加工的过程中,尽量少的使用切削液的加工方式。这种加工方式并不是一种新颖的加工理念,在具体的工业生产中已经投入了一定的时间,至今已经发展出多种类型,具体包括干式车削、干式铣削、干式螺纹加工、齿轮加工等等。由于在干式切削加工中几乎不用使用切削液,环保、节能、增效的效果非常明显。干式切削加工由于没有使用冷却切削液,因此在加工过程中产生的大量热量也需要进行处理。散热不够及时,就会导致温度升高、机床受热不均匀,导致出现热变形的问题,不但影响机床的使用寿命,同时对于工件的加工精度也会造成不利影响。因此在应用干式切削加工技术时,需要为机床配备相应的冷却系统,并且需要具备良好隔热性能,及时有效地散发热量。

3.5 采用补偿法和转移法

①补偿法,就是刻意的制造出一种新的人造误差,用新的人造误差去抵消当前的原始误差。原始的正误差用人造的负误差来抵消,而负的原始误差用人造的正误差来抵消。如大型机床设备龙门铣床,铣头的重量过大会使横梁产生弯曲变形。可采用误差补偿法,在刮研横梁导轨时故意将导轨刮成“向上凸”的几何形状,来抵消横梁因为铣头自重而产生的下垂,从而达到标准要求。

②转移法,这种方法是采取措施将误差转移到不影响加工精度的部位。在大型龙门铣床的结构中也可以采用转移法来转移变形部位。如在横梁上再安装一根承重的附加梁,用附加梁来承受铣头的重量,横梁就不再承重,将横梁的变形转移到了附加梁上。这样一来,附加梁的受力变形对加工精度不会造成影响。

3.6 采用高精度多轴设备

目前、四轴加工中心已经随处可见,我国也已经能够自行研发制造五轴加工中心和车铣复合设备。采用这样的多轴设备进行加工,不仅可以在加工时减少工件装夹次数、减少工序数量、提高生产率,还可以有效的减少基准不重合误差,以及安装误差的累积,从而有效的提高加工精度;配合工业机器人的应用更能够极大的降低人类劳动强度,一定会是未来机械加工制造业发展的一个重要方向。

4 结语

综上所述,零部件的加工精度越来越受到人们的重视,尤其是在高精制造领域,对于零部件的材质和尺寸都具有非常高的要求。机械加工过程中受到的影响因素较多,不同因素都会对工件最终的精度和生产质量造成不同程度的影响。对此,我国需要加大研究力度,积极创新,加快新技术的研发,积极优化生产流程,推动我国机械行业的进一步健康发展。