楊勇

摘要：機械加工工藝是直接影響零件加工精度的關鍵因素，由于機械設備的內在因素、加工過程生成的變熱以及受力因素等影響，零件的精度會產生一定的變化。因此在零件加工精度控制中，必須深入研究加工工藝與零件精度之間的影響關系，進而通過對加工工藝的調整與完善，保證零件的高質量與高精度。本文即在此背景下展開研究，通過分析加工工藝所產生的諸多因素，進而提出優(yōu)化工藝而提高零件精度的策略。

Abstract： Machining process is the key factor that directly affects the machining accuracy of parts. Due to the internal factors of mechanical equipment， the heat generated in the machining process and stress factors， the accuracy of parts will change to some extent. Therefore， in the part machining accuracy control， we must deeply study the influence relationship between the machining process and the part accuracy， and then ensure the high quality and high accuracy of the part through the adjustment and improvement of the machining process. In this paper， the research is carried out under this background. By analyzing many factors produced by the machining process， the strategy of optimizing the process and improving the precision of parts is put forward.

關鍵詞：機械加工工藝;零件加工精度;影響;策略

Key words： machining process;machining accuracy of parts;influence;strategy

中圖分類號：TK416+.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）24-0032-03

0? 引言

在現(xiàn)代工業(yè)的持續(xù)升級建設過程中，制造業(yè)的發(fā)展需求全部提升，尤其對于零件的精度控制有著極其嚴謹?shù)囊?，如果零件精度不達標，不僅會影響正常使用的效率與壽命，而且還會產生報廢品，甚至造成安全威脅。對此，通過深化了解加工工藝與零件精度之間的關系，進一步強化零件精度就成為推動現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的基本要素。

1? 基礎概述

在機械加工中，加工工藝指的是按照設計好的圖紙與程序，依據(jù)設計要求和制造標準，從而通過機械加工設備進行磨削、車削、銑削等操作，最終完成零件制造的過程。具體來說又可以分為粗加工與精加工兩個階段，粗加工是制作毛坯件并進行初步打磨的過程，精加工則是利用車削、銑削等機械設備進行優(yōu)化零件的過程。加工工藝不僅在于操作的技術手段，也包括對車床的調控、對外在因素的控制以及對操作流程的掌握。

零件加工精度則是指零件的設計數(shù)值與加工實際數(shù)值之間的差距，差距越小精度越高，說明零件與設計中的要求更符合，因此在零件組裝、使用以及運行的過程中會更加順暢。但由于諸多工藝、操作、客觀因素影響，加工精度無法徹底去除偏差，因此只能通過對加工工藝的控制與優(yōu)化，從而找到提升精度的方法。

2? 加工精度與加工工藝之間的影響關系

2.1 內部影響因素

對于零件而言，加工過程中所生成的精度影響因素首先表現(xiàn)在內部。具體而言，內部因素是機械加工自身必然存在的影響因素，并非外界各項干擾因素所造成的影響，而這種影響也最難降低和消除。就目前而言，零件精度受到影響最大的內部因素來自機械設備之上，也是當前能夠有效調控的主要因素。機械設備在制造過程中必然存在誤差，因此用于零件加工的車床等設備也必然存在誤差，這就會對零件的加工造成一定的影響，必須保證機械自身的誤差處于限定標準值內，才能保障所生產零件的精度符合使用要求。當機械設備自身出現(xiàn)較大誤差后，對零件精度的影響非常鮮明;同時在機械設備長期使用后，由于各方面的磨損問題、零件老舊問題等，也會使得機械設備的內在誤差不斷擴大，所以還需要工作人員定期開展設備維修與保護工作，以有效調控內部誤差的額度，并延長設備的使用壽命。此外，機械加工的工藝流程也至關重要，在操作過程中如果沒有按照既定標準與程序進行，也會導致各類誤差出現(xiàn)，進而成為影響零件精度的重要影響因素。

2.2 熱變影響因素

在機械加工的過程中，由于零件與設備之間的高速摩擦，會導致生成大量熱量，而在高溫影響下，機械設備、刀具以及零件本身都可能出現(xiàn)熱變形現(xiàn)象，進而導致加工精度出現(xiàn)大幅度降低的問題。在具體加工過程中，熱變形主要分為三種不同的類型。首先是刀具熱變形，指的是刀具在加工過程中由于持續(xù)摩擦生熱，當熱量超過一定值時，刀具自身就會出現(xiàn)軟化變形的問題，從而成為影響零件精度的因素之一。其次為工件熱變形，該類型與刀具出現(xiàn)的熱變形問題有著相同的原因，在刀具與工件摩擦時，刀具會因為受熱而變形，工件同樣會因為過熱而出現(xiàn)形變，由此不僅會導致零件精度變差，甚至還會出現(xiàn)質量變差、工件斷裂等問題。其三為機械內熱變形，這一類型并非摩擦生熱而造成的負面效應，而是由于機械設備一直運轉的過程中長期負荷而引起的，隨著設備發(fā)動機等內部熱量的逐步發(fā)散，也會對機械設備內部連接與組合的部位產生熱變形作用，進而使其加工精度出現(xiàn)偏差。

2.3 受力影響因素

在機械加工的流程中，大量加工工藝過程需要機械設備與工件進行接觸，但在接觸過程中也會因為產生的各種力而導致工件出現(xiàn)形變問題，由此對零件精度造成一定的影響。在相關影響因素中，最突出的影響方式為工件在固定時受到機械設備的擠壓而造成的變形問題，這很可能會導致零件不符合精度要求，進而淪落為殘次品。其次，機械加工的設備在運行時也會受到外力所產生的作用，一般而言這些外力所造成的影響因素較小，不會對零件精度產生較大影響。但是當設備出現(xiàn)老舊問題或外力突然增大時，就會導致機械設備本身出現(xiàn)變形問題，由此也會嚴重影響零件的精度，使得生產的零件無法達到標準精度。對此，在實際加工操作時，必須對機械設備進行受力檢查，避免外力的超標影響。此外，機械加工的過程中，由于自身的工藝形式也會造成一定的應力影響，比如在切削加工時，就容易生成殘余應力，造成一定的誤差影響。

3? 提高加工精度的加工工藝控制措施

3.1 優(yōu)化基礎條件，做好設備檢修保養(yǎng)

在加工工藝控制中，前提準備就要保證機械設備自身不存在問題，因此從機械設備角度出發(fā)，通過良好的檢修與保養(yǎng)制度，以此做好加工工藝的基礎條件。首先，工作人員應建立定期維護保養(yǎng)的制度規(guī)范，根據(jù)當前的設備狀態(tài)、使用時長、使用頻率以及故障率，設定科學的維護保養(yǎng)期限，并定期對設備中的不同零件進行檢測，以保證設備本身保持良好的運行狀態(tài)，并符合零件加工的精度要求。其次，還應建立設備使用與維修檢測記錄手冊。一方面要記錄所有的使用情況，一旦由于使用者自身的操作失誤或流程顛倒問題引發(fā)設備故障，其必須擔負相應的責任，以此可以提高使用者的專注度與嚴謹態(tài)度。另一方面，要記錄所有的保養(yǎng)與維修記錄，通過真實的數(shù)據(jù)記錄可以反饋設備的使用情況，比如是否出現(xiàn)老化現(xiàn)象、是否存在運行不穩(wěn)定問題、是否需要更換設備零件等，以此延長設備的使用壽命，并為設備的精確度要求做出保障。

3.2 嚴格控制過程，優(yōu)化加工制造流程

對于機械加工工藝而言，從設備選購到零件精度檢驗的全部內容都屬于其主要流程，因此必須對操作過程設置嚴格的標準與規(guī)范，才能保證整體過程中的誤差問題與影響因素降到最低。首先，在機械設備的選購環(huán)節(jié)中，加工的實際需求是決定設備型號的關鍵因素，因此需要先了解零件加工的需求，確定設備的相關參數(shù)，進而選擇合適的設備，由此不僅可以控制成本，同時也是有效降低和控制誤差的關鍵因素。其次，在購買過程中還應對機械設備的質量進行檢測，一方面要檢查質量合格證書，另一方面要進行實地檢測，保障其運轉正常，自身不存在超出合理范圍的誤差因素等。其三，在實際加工過程中，工作人員也要按照加工流程、設計圖紙以及機械加工的基本標準與規(guī)范進行操作，比如要遵守機械設備的使用規(guī)范、操作方式符合機械加工標準等，由此盡可能降低人為因素引起的誤差問題。此外，在零件制造過程中，如果發(fā)現(xiàn)設備存在一定的誤差問題，則可以通過計算誤差量與相關數(shù)據(jù)，進而通過誤差補償?shù)姆绞竭M行優(yōu)化加工工藝，由此也可以達到提高精度的目的。

3.3 加強溫度控制，降低熱變因素影響程度

熱變形是機械加工過程中最容易出現(xiàn)的影響精度的因素之一，同時由于其廣泛存在，刀具、工件以及機械設備本身都可能受到高溫影響，這就需要工作人員在操作過程中充分考慮溫度的變化，進而通過有效調控溫度的方式，避免因高溫引起超出標準的誤差。一般來說，刀具與工件受熱變形的高溫條件較高，而且二者都處于明面，工作人員通過觀察經驗即可有效判斷其溫度情況，因此可以直接通過人工降溫的方式處理，比如使用冷水沖刷等方法，可以便捷有效地實現(xiàn)降溫要求。但是由于機械內熱而引起的變形現(xiàn)象相對不容易發(fā)現(xiàn)，而且很多情況下是由于內部出現(xiàn)嚴重的摩擦問題或者工作超負荷、超時長引起的，這就需要工作人員在保養(yǎng)時注意增加潤滑劑，并控制設備的使用負荷與時長，在一定工作時間后可以停機休息，以降低設備的內部溫度。

3.4 合理避免外力，減少受力因素影響干擾

外力也是影響零件精度的關鍵因素之一，尤其在加工工藝過程中，難免會出現(xiàn)擠壓力、摩擦力等外力干擾，從而形成較為嚴重的影響，使得零件的精度下降。因此在加工與操作過程中，工作人員必須注意外力的影響，尤其對于影響精度的外力，必須進行有效調控。首先，在加工工作前，工作人員需要對機械設備本身進行檢查，是否存在不平穩(wěn)、不水平、少支撐等情況，同時也要檢查工件與固定位是否擠壓過緊，在調控好外在因素后才能進行加工操作。其次，在加工過程中，工作人員還可以通過一些操作方法降低摩擦力的影響，比如提前對機械設備的運轉部位進行打磨、對刀具進行光滑處理等，由此也能達到降低誤差的目的。

3.5 降低原始誤差，精準定位主要影響因素

在機械加工過程中，幾何精度誤差方面的影響因素最為鮮明，工作人員一方面要建立更標準的使用規(guī)范，以保證測量、夾具等相關工具使用過程中的標準化，以此可以提高加工系統(tǒng)內部生成的誤差控制力，包括內部應力、磨損問題以及熱變形因素等，可以實現(xiàn)一定程度的誤差降低效果。另一方面，工作人員還要從原始誤差的發(fā)生因素中尋求工藝升級方法。首先，應建立原始誤差信息分析機制，對加工過程中生成的誤差因素進行全面統(tǒng)計，了解每一個因素所形成的影響與作用，并根據(jù)其實際形成的誤差量確定主要誤差因素與次要誤差因素。其次，則要結合實際加工零件的工藝流程，針對主要誤差因素提出有效解決或降低誤差影響作用的方案，由此實現(xiàn)加工精度的有效控制。

以圖1所示的某零件為例，在該零件中最關鍵的位置在于兩個外圓結構，其直徑為50±0.0095毫米，主要功能為安裝滾動軸承，以支撐整體零件的運轉過程，因此在該零件的加工過程中，此兩個外圓結構的精度要求最高。在實際原始誤差信息分析過程中發(fā)現(xiàn)，影響該零件兩個外圓結構精度的主要因素有兩點，其一為零件的材質因素，如果材質質量不足，就會導致該零件對軸承運轉的支持力不足，進而導致誤差精度不斷擴大。因此在加工環(huán)節(jié)中，應增加熱處理環(huán)節(jié)，通過正火過程提高該零件的穩(wěn)定性與強度，由此可以避免后續(xù)加工過程中出現(xiàn)的內部變形問題，實現(xiàn)了精度提升的目的。其二為加工操作的因素。一方面在車削處理環(huán)節(jié)中需要注意操作的流程與技巧，首先要通過校正過程規(guī)范標準值，進而夾緊零件的左端，對右端側面實施光平操作，然后開始鉆孔。其次要分別開展粗車與精車處理過程，以保證右端的外圓和端面結構的粗糙度達到零件設計的標準值，滿足圖紙上的規(guī)范要求。接下來則進行零件掉頭處理，采用四爪夾進行全方位固定，進一步校正外圓與端面上的粗糙度，保證其跳動量要小于0.02毫米。另一方面則要插入內花鍵，通過滾齒操作后再次進行熱處理，最后要針對該零件相互位置之間生成的精度要求，分別采用60°錐孔定位、端面定位、內花鍵、？準27孔定位等定位方法進行優(yōu)化，以保證其相互位置的精度要求。

3.6 實施補償機制，針對解決誤差影響因素

在零件加工的過程之中，誤差是必然會出現(xiàn)的一種常規(guī)現(xiàn)象，但保證誤差滿足零件的運行要求則是加工工藝優(yōu)化的關鍵所在。而針對原始誤差來說，通過加工工藝的調整與優(yōu)化，可以有效實現(xiàn)誤差的偏移或補償，以此提升加工過程的精度。首先，補償方法是一種制造相對誤差進而實現(xiàn)誤差抵消與補償作用的調節(jié)工藝方法，通過調查與分析當前工藝流程下零件的誤差狀態(tài)，進而通過對應的調節(jié)過程，用對應的誤差量彌補原始生成的誤差，以此達到提高精度的目標和效果。偏移方法則是根據(jù)加工過程生成的誤差因素，提前進行加工環(huán)節(jié)的偏移預設處理，通過預留誤差范疇以實現(xiàn)最終誤差量的有效降低。通過這樣的方式，一方面可以降低處理誤差的難度，另一方面又能從相對誤差的角度切入控制，以保證零件的精準度進一步得到提升。因此在補償與偏移這兩種提高精確度的方法應用過程中，工作人員必須把握零件的設計環(huán)節(jié)。首先，在零件圖紙設計過程中，應當明確標注各種規(guī)范與要求，保證各項零件數(shù)據(jù)具有明確的標準數(shù)值。其次，工作人員需要在實施加工工藝前進行圖紙的詳細觀察與學習，根據(jù)其設計要求確立加工工藝流程和方案，并找到零件的關鍵結構和位置，即精度要求更高的位置或更容易受到誤差影響的區(qū)域，進而在加工過程中把握精度控制技巧。其三，在實際加工過程中，還應依據(jù)原始誤差的表現(xiàn)與需求，設計對應的補償與偏移方法。比如在正常的加工操作中會使得零件出現(xiàn)長度不足或孔洞直徑不足時，就需要在加工時設置關鍵位置的補償量或偏移量，即通過操作過程中的預留行為，保證最終零件所達到的精度效果滿足更高要求。

3.7 誤差細化分類，采用分化均化處理技巧

對于零件誤差的處理，還可以選擇分化與均化的方式，該方法借助了微分思想，即通過將零件中某一處影響較大的誤差量分化至零件整體之上，以此保證零件雖然存在誤差，但每一個關鍵位置和結構都滿足精度要求。該方法在工藝實施過程中相對較為困難，一般需要針對特定的零件進行專項優(yōu)化與設計。首先，工作人員應將該零件的加工工序進行細化并分類，確定每一個環(huán)節(jié)中生成的誤差量范圍，以此總體把握零件加工過程的誤差控制切入點。其次，均化的技巧方式對于零件的表面誤差具有更好的處理效果，因此可以通過檢查刀具與零件的表面狀態(tài)，從而確定差異的生成量，由此通過操作上的技巧將誤差平均化，從而達到標準化誤差的加工效果。

3.8 推動誤差轉移，提高零件使用運行質量

誤差轉移的方法與分化均化方法具有一定的相似性，即通過將精度要求更高位置的誤差量轉移到誤差影響因素較小的區(qū)域，以此保證零件整體生成的誤差不影響零件的正常使用。在大多數(shù)零件或設備之中，部分結構或區(qū)域需要完成更重要的零件使用或安裝功能，因此需要更高級別的精度要求，而其他位置的精度要求則可能相對較低，即對于誤差的敏感度較弱，所以可以在加工過程中將強敏感區(qū)的誤差轉移到弱敏感區(qū)。該方法不僅可以應用于零件加工流程之中，還能應用于設備方面。比如當機床橫梁出現(xiàn)不良現(xiàn)象而影響加工精度，且短時間內無法進行修復處理時，就可以采用機械工具結構對軸承重梁施加壓力，以此將誤差因素轉移到機床的其他區(qū)域，進而可以一定程度上降低橫梁所引起的誤差問題。

4? 結語

綜上所述，對于機械加工工藝而言，由于設備內部的諸多因素、加工過程引起的外力與熱變形因素等都會影響零件的精度，因此做好設備的維護與保養(yǎng)工作，并且嚴格控制加工過程中的高溫與外力因素，并針對不同的加工內容設計合理的設計方案，從而有效降低零件誤差，實現(xiàn)通過加工工藝提高零件精度的目的。

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