劉牧

摘 要：文章通過對機械加工工藝系統(tǒng)的分析來討論加工工藝對零部件精度的影響，以采用有效措施提高加工精度。

關(guān)鍵詞：機械加工；加工工藝；零件精度

1 加工工藝系統(tǒng)的幾何誤差對零部件精度的影響

1.1 機床主軸的回轉(zhuǎn)誤差

機床的主軸傳遞了加工的主要動力，主軸的旋轉(zhuǎn)情況決定著刀具和工件的相對位置，它影響著工件加工表面的平整程度。主軸在加工過程中容易產(chǎn)生回轉(zhuǎn)誤差，即主軸在不同時刻的回轉(zhuǎn)軸線偏離標(biāo)準(zhǔn)中心軸線，偏離產(chǎn)生的誤差會將直接在其加工的零部件上得到體現(xiàn)。主軸產(chǎn)生回轉(zhuǎn)誤差的主要因素有：主軸的磨損，主軸軸承的匹配，主軸的同軸度等。為了消除主軸的回轉(zhuǎn)誤差，要嚴(yán)格按照要求完成主軸的裝配，定期做好主軸的潤滑保養(yǎng)工作，縮小主軸回轉(zhuǎn)誤差對零部件精度的影響。

1.2 導(dǎo)軌和傳動系統(tǒng)的誤差

機床的導(dǎo)軌是加工過程中位置移動的基準(zhǔn)，只有導(dǎo)軌的各方面性能保持正常才能保證加工過程中進給、切削、退刀等位移的準(zhǔn)確性。導(dǎo)軌的安裝質(zhì)量在一定程度上制約著工件的加工精度，并且導(dǎo)軌在長期加工使用中產(chǎn)生的磨損將使加工誤差不斷增加，因此零部件的誤差一部分是來自于導(dǎo)軌的誤差。零部件的誤差還來自于機床傳動系統(tǒng)的誤差，傳動系統(tǒng)的誤差是指機床內(nèi)聯(lián)系傳統(tǒng)鏈中首末元件之間的相對運動產(chǎn)生的誤差。

1.3 刀具的精度

刀具的精度也影響著零部件的加工精度，尤其在一些特殊的加工方式中刀具的精度對工件的加工精確起著決定性作用。刀具的磨損與切削路徑的關(guān)系如圖1所示。

圖1 刀具的尺寸磨損與切削路程的關(guān)系

刀具在切削過程中，切削刃、刀面與工件、切屑產(chǎn)生強烈摩擦，使刀具磨損。當(dāng)?shù)毒吣p達到一定值時，工件的表面粗糙度值增大，切屑顏色和形狀發(fā)生變化，并伴有振動。刀具磨損將直接影響切削生產(chǎn)率、加工質(zhì)量和成本。

為了提高成形刀具的刃磨和安裝精度，除了在安裝設(shè)備時采用對刀樣板或?qū)Φ讹@微鏡，實現(xiàn)成形刀具的精確安裝外，還可選用新型耐磨刀具材料，合理選用刀具幾何參數(shù)和切削用量，正確刃磨刀具，正確采用冷卻潤滑液，實際加工時要采用補償裝置對刀具尺寸磨損進行自動補償，這樣均可提高零件加工精度。

2 加工工藝系統(tǒng)的受熱、受力變形對零部件精度的影響

2.1 刀具的熱變形和受力變形

機械加工中刀具對工件進行剪切使其變形過程中，切屑與道具摩擦產(chǎn)生大量的熱量，刀具在高溫的條件下發(fā)生熱變形，不同材質(zhì)的刀具變形情況不同，相同的是這種變化都由快到慢最終趨于穩(wěn)定。由于刀具的熱變形，工件被切削的尺寸往往會增多，導(dǎo)致工件的精度不準(zhǔn)確。在加工工藝過程中，必須要選擇合適的刀具，注意切削量，并使用冷卻液來控制刀具的熱變形，提高零部件加工的精度。

2.2 工件的熱變形和受力變形

加工過程中，工件受切削產(chǎn)生熱量的影響同樣發(fā)生熱變形，并且工件的熱變形對加工精度的影響非常大。例如在刨床上加工長方體錘頭的上表面時，加工表面受到刨刀擠壓形成切屑并且溫度迅速升高，然而工件下表面溫度較低，工件在受熱不均勻的條件下發(fā)生熱變形，中部彎曲、上表面凸起，造成切削量過多進而影響了工件的精度。減小工件熱變形主要措施：一方面可以對工件非加工表面進行預(yù)熱，減小溫差造成的熱變形程度；另一方面使用合適的冷卻潤滑液，防止加工產(chǎn)生的過高的溫度。

2.3 機床本身的熱變形和受力變形

工件的加工是工件、刀具和機床的整體系統(tǒng)配合下完成的，機床本身在這個系統(tǒng)中首先受到加工時產(chǎn)生熱量的影響，其次還受到自身運轉(zhuǎn)產(chǎn)生熱量的影響。機床的受熱變形主要表現(xiàn)為局部部件形狀改變，各部件相對位置偏移。例如傳動皮帶受熱后長度發(fā)生變化，出現(xiàn)打滑現(xiàn)象影響主軸轉(zhuǎn)速；軸類、齒輪類元件受熱彎曲，導(dǎo)致主軸傾斜打破了原來的相對位置等情況都影響了加工精度。要想消除這些不良的影響必須根據(jù)產(chǎn)生熱量的來源，采用降溫處理。

通過提高機床受力部位剛度，減小其受力變形的可能性可以有效地控制機床受力變形，減小它對加工精度的影響。

3 加工工藝過程中的操作對零部件精度的影響

3.1 裝夾與調(diào)整

在機械加工生產(chǎn)過程中，隨著工序的進行對工件再裝夾和再調(diào)整是不可避免的，然而在重新裝夾和調(diào)整過程中，由于手工操作的準(zhǔn)確性，很難保證工件和刀具的相對位置處于理想的狀態(tài)。裝夾調(diào)整中微小的偏差改變了工件的加工量，零部件的誤差在受其他因素影響的基礎(chǔ)上進一步擴大，最終導(dǎo)致整體加工精度較低。所以在機械加工過程中，要規(guī)范操作、減小再裝夾和調(diào)整的誤差；對于大批量零部件生產(chǎn)工藝中，可使用固定夾具以及適當(dāng)?shù)妮o助工具，減小裝夾調(diào)整誤差對零部件加工精度的影響。

3.2 測量誤差

測量是工件加工過程中的必要環(huán)節(jié)，它可以保證工件的加工尺寸并且可以做出有效地調(diào)整。測量的準(zhǔn)確性直接關(guān)乎到被加工零部件的精度，然而測量時使用不合理的測量方法或不正確的測量工具往往是導(dǎo)致零部件加工誤差較大的原因。為了減少測量誤差、提高加工精度，必須規(guī)范測量操作，保證量具的有效性。

3.3 數(shù)控編程

在數(shù)控機床的編程過程中，數(shù)控加工的原點確定、加工路線設(shè)置、插補方式以及數(shù)據(jù)處理等都影響著加工零部件的精度。當(dāng)數(shù)控機床長期使用或由于其本身傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上的原因，可能存在反向死區(qū)誤差。這時需要在數(shù)控編程采取措施，以消除反向死區(qū)誤差，提高加工精度。尤其是當(dāng)被加工的零件尺寸精度接近數(shù)控機床的重復(fù)定位精度時，更為重要。

如加工心軸裝配底板，如圖，加工中編程的刀具移動方向需為O→A→①→②→B→③→④，增加A，B兩個輔助點，用于加工過渡，即可消除機床反向間隙。另外，編程時候盡量用絕對方式編程，絕對方式編程以某一固定點（工件坐標(biāo)原點）為基準(zhǔn)，每一段程序和整個加工過程都以此為基準(zhǔn)。而盡可能少用增量方式編程，增量方式是以前一點為基準(zhǔn)，在加工下一點，如此連續(xù)執(zhí)行多段程序必然產(chǎn)生累積誤差。

4 結(jié)束語

機械加工工藝過程中存在著諸多不良因素，它們在不同程度上影響著零部件的加工精度。通過對加工工藝認(rèn)真仔細(xì)地分析，找到各種誤差、變化和不合理的操作，采取針對性措施盡量消除不良因素的影響，并將客觀存在的因素控制合理范圍之內(nèi)，零部件的機械加工精度將會逐漸提高。

參考文獻

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