韓齊峰，陳聰聰，王玲奇

現(xiàn)階段，科技的發(fā)展導(dǎo)致各個(gè)領(lǐng)域?qū)τ诮饘倭慵男枨蟛粩嘣黾?，正是因?yàn)樵诖诵枨蟮牟粩嘁龑?dǎo)下，國(guó)內(nèi)研究出來(lái)機(jī)械加工技術(shù)，主要用于金屬零件的加工。在機(jī)械加工技術(shù)中主要會(huì)通過(guò)溶解、鉆削、車(chē)削、劃線(xiàn)、銑削以及磨削等方式進(jìn)加工，并通過(guò)系統(tǒng)化的方法將金屬有效的加工成金屬零件，再安裝在不同的金屬器械上，但在目前的機(jī)械加工技術(shù)應(yīng)用的整個(gè)過(guò)程中，機(jī)械加工技術(shù)的發(fā)展仍然存在緩慢的跡象。因此，有效研究機(jī)械加工技術(shù)對(duì)于金屬零件加工的影響，能夠從更為綜合的角度真正認(rèn)識(shí)到機(jī)械加工技術(shù)，從而不斷推動(dòng)我國(guó)機(jī)械加工技術(shù)的長(zhǎng)遠(yuǎn)應(yīng)用和發(fā)展。

1 機(jī)械加工技術(shù)概解

金屬零件加工制造的基礎(chǔ)是了解加工毛坯的加工工藝方式，即善用機(jī)械加工工藝，目的是借助處理工藝提高零件精度，同時(shí)增強(qiáng)零件與毛坯吻合度。機(jī)械加工過(guò)程中需立足于實(shí)際角度，重點(diǎn)打磨加工毛坯，合理利用加工技術(shù)。借助粗加工打磨毛坯，處理零件大體結(jié)構(gòu)，根據(jù)加工需求科學(xué)控制毛坯與光整度。本研究重點(diǎn)研究金屬零件加工過(guò)程中機(jī)械加工技術(shù)對(duì)零件光整度與精度的影響。

2 機(jī)械加工技術(shù)對(duì)金屬零件加工的影響

2.1 機(jī)械加工技術(shù)對(duì)金屬零件表面光整度的影響

2.1.1 機(jī)械加工技術(shù)對(duì)金屬零件光整度影響原因分析

根據(jù)機(jī)械加工工藝及處理實(shí)際，刀具在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)時(shí)不將在工件表面留下切削彩六面積，即刀具幾何形狀的復(fù)映。通過(guò)降低進(jìn)給量、縮小主偏角與負(fù)偏角、增大刀具簡(jiǎn)短圓弧半徑等方式都可縮小殘留面積。由于光整度是衡量零件質(zhì)量的重要指標(biāo)，科學(xué)增大刀具前角可最大限度降低切削過(guò)程中發(fā)生的塑性形變。為解決機(jī)械加工過(guò)程中對(duì)金屬零件表面光整度的影響，可施加乳化液，提升刀具刃磨質(zhì)量，防止并組織刀瘤、鱗刺出現(xiàn)，以此提高零件光整度。

機(jī)械加工過(guò)程中，切削刃鈍圓、半徑增大會(huì)導(dǎo)致金屬表面擠壓作用增強(qiáng)，加劇塑性形變，讓其冷硬增強(qiáng)，冷作硬化會(huì)提高零件表面粗糙度。隨著切削速度的增加，將縮短刀具與工件作用實(shí)踐，促使塑性形變拓展度降低，冷硬層深度降低。此外，機(jī)械加工磨削加工工藝會(huì)降低零件表面光整度。磨削加工粗糙度產(chǎn)生的主要原因是幾何因素和金屬表面塑性變形，砂輪粒度、硬度、齊整度、磨削速度及磨削徑向進(jìn)給量都將影響金屬零件光整度。

2.1.2 解決措施

根據(jù)機(jī)械加工工藝對(duì)金屬零件加工光整度的影響分析，可匯總得出如下幾點(diǎn)解決措施：①完善工藝流程。完善工藝流程即遵循基本技術(shù)操作規(guī)范的基礎(chǔ)上，協(xié)調(diào)各道工序。制定完善的工藝流程才能確保加工的零件符合光整度標(biāo)準(zhǔn)及精度標(biāo)準(zhǔn)。比如，針對(duì)定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)違背的情況，應(yīng)選取質(zhì)量高的基準(zhǔn)面，如果加工對(duì)光整度需求過(guò)高，可增加工藝孔確保加工工件表面質(zhì)量，讓其符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于可單次加工完畢的面，盡可能單次成型，避免復(fù)加工影響表面粗糙度。②科學(xué)擇取切削參數(shù)。科學(xué)選擇切削參數(shù)可抑制積削瘤形成，理論上可降低加工殘留面積的高度，提高金屬零件表面光整度。事實(shí)證明，加工塑性金屬材料時(shí)適當(dāng)加大刀具前腳，可避免積削瘤出現(xiàn)，原因是刀具前角增大將導(dǎo)致切削力度減小，即切削形變校，刀具和切削接觸距離順應(yīng)縮短，可降低積削瘤產(chǎn)生。③科學(xué)確定金屬零件加工表面處理工序。常規(guī)條件下，金屬零件表面處理屬于最后一道工序，主要由于最終工序在表面施加的作用應(yīng)力將對(duì)零件使用性能造成直接影響。因此，制定科學(xué)的表面加工工序應(yīng)重點(diǎn)研究工件工作表面的工作條件，有效應(yīng)對(duì)潛在的破壞方式。（如圖1）。

圖1 加工完成后的金屬零件

2.2 機(jī)械加工技術(shù)對(duì)金屬零件加工精度的影響

2.2.1 機(jī)械加工技術(shù)影響金屬零件加工精度的原因

機(jī)械加工技術(shù)對(duì)金屬零件加工精度影響的原因可匯總為內(nèi)在因素、受力因素與加熱因素三類(lèi)：

（1）內(nèi)在因素。金屬零件加工制造過(guò)程中，一旦操作工藝存在違規(guī)操作，或出現(xiàn)幾何誤差，都將影響金屬零件加工精度。零件制造中，機(jī)械加工工藝內(nèi)在因素是影響零件加工精度主要誘因，同時(shí)控制內(nèi)在因素的難度最高。機(jī)械加工技術(shù)對(duì)零件加工設(shè)備具有極高要求，比如設(shè)備損壞、刀具磨損等都將降低零件精度。通俗地講，內(nèi)在因素即機(jī)床本身產(chǎn)生的誤差，除了受加工工藝影響外，還受機(jī)床本身精度影響。機(jī)床加工精度受定位、運(yùn)動(dòng)控制、傳動(dòng)等精度影響，任何一個(gè)精度出現(xiàn)問(wèn)題都將導(dǎo)致機(jī)床加工精度降低，易引發(fā)連鎖反應(yīng)。例如，機(jī)床傳動(dòng)軸承精度誤差過(guò)大，工件生產(chǎn)中將發(fā)生拖拉問(wèn)題，促使真實(shí)軸與移動(dòng)軸距離小于機(jī)床工藝品尺寸，易生產(chǎn)出殘次品。同時(shí)，工件加工中運(yùn)動(dòng)形式千變?nèi)f化，在夾緊力、摩擦力、沖擊力等影響下，設(shè)備運(yùn)作中很容易產(chǎn)生誤差。因此，提高工件生產(chǎn)精度必須考慮機(jī)床運(yùn)作精度，并分析各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)機(jī)床受力荷載。

（2）受力因素。金屬零件加工中面臨一系列的受力條件，很可能改變整個(gè)系統(tǒng)的形狀及位置，從而影響系統(tǒng)安全運(yùn)行。系統(tǒng)自身具備一定的運(yùn)作能力，當(dāng)夾具、刀具等處于異常運(yùn)作條件下，系統(tǒng)具備一定時(shí)常的應(yīng)對(duì)能力，但如果系統(tǒng)長(zhǎng)期處在超負(fù)荷運(yùn)作狀態(tài)下，最終將改變零件、夾具、刀具等相對(duì)位置及形態(tài)。此外，機(jī)械加工中，不同部件都將受到多方作用力，如對(duì)零件施加的反作用力，以此影響零件精度。

（3）加熱因素。金屬零件加工由于切削、打磨等操作，將影響機(jī)床、工件、刀具因升溫而導(dǎo)致零件受熱變形。當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)，易導(dǎo)致零件體積膨脹，冷卻縮小，以此影響零件精度。機(jī)床運(yùn)作過(guò)程中也存在顯著的發(fā)熱現(xiàn)象，如果得不到及時(shí)處理不僅面臨安全風(fēng)險(xiǎn)，還將影響零件精度。

2.2.2 控制措施

（1）把握加工過(guò)程。合理控制機(jī)械加工流程，在整個(gè)工藝過(guò)程中最大限度減小零件誤差，需適當(dāng)優(yōu)化加工設(shè)備。常規(guī)條件下，設(shè)備帶來(lái)的幾何誤差在設(shè)備出廠時(shí)就已經(jīng)存在，因此需嚴(yán)格檢查設(shè)備本身，保證精度誤差在要求范圍內(nèi)，確保零件加工精度可得到滿(mǎn)足。同時(shí)，需全面檢查機(jī)械設(shè)備日常工況，對(duì)設(shè)備運(yùn)行誤差做好分析，依照檢驗(yàn)結(jié)果消除誤差來(lái)源，以此控制金屬零件加工精度（如圖2）。機(jī)械加工過(guò)程中盡可能選取專(zhuān)用生產(chǎn)設(shè)備，并在投入使用前進(jìn)行誤差測(cè)定，同時(shí)檢測(cè)設(shè)備質(zhì)量，對(duì)其進(jìn)行全面檢查，分析不同生產(chǎn)條件下設(shè)備受力情況及誤差范圍。通過(guò)了解機(jī)床設(shè)計(jì)誤差的方式，將質(zhì)量誤差數(shù)值作為優(yōu)化生產(chǎn)工藝的重要指標(biāo)，以此調(diào)整生產(chǎn)方法。機(jī)床裝配過(guò)程中，應(yīng)選取專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員對(duì)設(shè)備進(jìn)行組裝與調(diào)試，避免人員操作不熟練造成的設(shè)備誤差。機(jī)械加工過(guò)程中，設(shè)備運(yùn)行磨損是最為常見(jiàn)的設(shè)備損耗，因此需定期對(duì)設(shè)備磨損情況進(jìn)行測(cè)定與檢驗(yàn)，依照檢測(cè)結(jié)果對(duì)機(jī)械磨損統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集匯總，分析不同生產(chǎn)強(qiáng)度與設(shè)備磨損的關(guān)系，有效評(píng)估機(jī)械加工過(guò)程中的磨損情況。對(duì)于工作時(shí)長(zhǎng)達(dá)到磨損檢修日期的設(shè)備，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行返修，更換損耗大的零件。機(jī)械加工時(shí)應(yīng)考慮加工誤差，消除機(jī)械本身對(duì)零件加工帶來(lái)的不良影響，以此提高加工精度。

圖2 機(jī)械加工車(chē)間的日常運(yùn)作

（2）減少外界因素影響。從擠壓力、摩擦力等著手，消除外界因素對(duì)零件加工精度的影響。技術(shù)人員需對(duì)機(jī)械設(shè)備做好系統(tǒng)檢查，查驗(yàn)夾持零件是否松動(dòng)。同時(shí)，保證接觸面光滑，盡可能較小摩擦力；定期打磨機(jī)械設(shè)備表面，讓接觸面光滑度適當(dāng)提升。機(jī)械加工中，技術(shù)人員需掌握正確的操作方式，了解消除外界因素的具體方法。可通過(guò)培訓(xùn)的方式對(duì)技術(shù)人員進(jìn)行實(shí)操培訓(xùn)，避免因工作者日常失誤而帶來(lái)的操作誤差，從根本上減少外界因素的影響。

（3）控制溫度變化。金屬零件機(jī)械加工設(shè)計(jì)的工序較多，多道工序都將產(chǎn)生熱量。所以，金屬零件機(jī)械加工需科學(xué)控制溫度變化。如采取有效的正貨或退火工序，消除內(nèi)應(yīng)力，避免零件內(nèi)部不均勻的情況發(fā)生。此外，可采用冷水降溫方式，縮小溫度差，以此降低溫度變化對(duì)金屬零件加工精度的影響。

3 實(shí)例分析

3.1 金屬零件加工中的溶解金屬

在本次研究中主要是針對(duì)金屬零件加工方法，應(yīng)用機(jī)械加工技術(shù)來(lái)溶解金屬，將金屬液化之后，在放置到預(yù)先準(zhǔn)備好的模具內(nèi)，進(jìn)而加工成金屬零件。關(guān)于金屬機(jī)械加工技術(shù)溶解金屬的整個(gè)環(huán)節(jié)（如圖3），都必須按照順序緊密進(jìn)行。

圖3 機(jī)械加工技術(shù)中溶解金屬過(guò)程

從上圖中不難看出，機(jī)械加工技術(shù)溶解金屬主要就是將金屬安放在比較規(guī)范的容器內(nèi)部，在容器中一般都會(huì)蘊(yùn)含陰陽(yáng)兩個(gè)電解棒，而且也會(huì)在電解棒之間安放大量電解液。這時(shí)，在電解棒上方開(kāi)通電源，在后續(xù)的電流引導(dǎo)作用下，電解棒就會(huì)產(chǎn)生極強(qiáng)的作用力，這股理論會(huì)將電流引導(dǎo)至電解液處。隨后，電解棒與電解液之間就會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的化學(xué)反應(yīng)，溶解容器的中心位置安放金屬，會(huì)在點(diǎn)解的環(huán)節(jié)中放射出含有銅、鋁、鋅等金屬物質(zhì)，并在電解的作用引導(dǎo)下，放出蘊(yùn)含金屬的電子，并還原為離子形態(tài)，并且也會(huì)源源不斷地將電子轉(zhuǎn)移至溶液內(nèi)部，進(jìn)而產(chǎn)生陽(yáng)極溶解，其中包括：ne →Mn+。在此公式中，M 所代表的即是金屬，e 所代表的則是電子，n 所代表的是在電解作用力下，電解液電解劍術(shù)的主要電子數(shù)，Mn+所代表的在陽(yáng)極電解棒的作用力下，經(jīng)由電解反應(yīng)而從金屬溶解中脫離出來(lái)的金屬離子。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，當(dāng)放在電解容器內(nèi)部的金屬是金、鉑、鈀等惰性的金屬時(shí)，物質(zhì)便會(huì)在陽(yáng)極電解棒的作用引導(dǎo)下，經(jīng)由電解液自身所具備的負(fù)離子進(jìn)行放電。單獨(dú)在容器中分析某一個(gè)金屬元素時(shí)，所蘊(yùn)含的其他金屬元素物質(zhì)則包括：Nm-me →N。在此公式中，Nm-作為電解液其自身?yè)碛薪饘匐x子，m 在陽(yáng)極電解棒的作用影響下會(huì)失去電子數(shù)，N 所代表的是電解液析出的金屬物質(zhì)。

3.2 金屬零件磨削成形

在金屬定型中，最初在對(duì)所有零件進(jìn)行雛形加工時(shí)，必須要磨削金屬零件雛形的表面。這就需要應(yīng)用機(jī)械加工技術(shù)來(lái)磨削金屬零件，整個(gè)環(huán)節(jié)中大致可劃分為三個(gè)階段。

第一個(gè)階段需要進(jìn)行滑擦，這時(shí)剛剛加工好的金屬零件雛形表面依舊存在很多突出明顯的磨粒，在第一階段就可以對(duì)金屬零件雛形表面的磨粒進(jìn)行消除，可以技入金屬零件中，并不斷滑擦金屬零件。

第二階段是耕犁，此階段也是在第一階段的基礎(chǔ)上增加擠壓金屬零件雛形表面磨粒的深度與廣度，進(jìn)而有效促進(jìn)金屬零件雛形的表面引發(fā)塑性的變形效果，有效讓金屬零件雛形表面磨粒在陵端前段堆高的隆起位置形成自然的溝槽。

第三階段是切削，這也是在第二階段耕犁作用的基礎(chǔ)上，將推至金屬零件雛形的兩段及前段的磨粒采取切削，并有效將金屬零件中雛形不規(guī)范不合格，沒(méi)有達(dá)到制造標(biāo)準(zhǔn)的多余部分切削掉，將有用的金屬零件雛形磨削成形。（如圖4 ）。

圖4 金屬切屑

3.3 金屬零件加工中金屬溶液定型

通過(guò)金屬零件加工中的溶解金屬后，已經(jīng)熔化成了金屬溶液，這時(shí)，就需要將金屬溶液引至需要加工成零件的磨具內(nèi)，應(yīng)用機(jī)械技工技術(shù)，快速凝固金屬溶液，并磨削金屬，進(jìn)而讓金屬加工順利的制成金屬零件。

當(dāng)金屬零件定型后，務(wù)必要將金屬溶液放置在較為密封的零件磨具內(nèi)，也需要讓零件模型蘊(yùn)含一定的熱度來(lái)維持定型效果。另外，零件磨具內(nèi)的熱度需要分配均勻，應(yīng)該充分的遍布在模型當(dāng)中的不同位置。所以，這就會(huì)產(chǎn)生熱能量守恒定律，我們預(yù)設(shè)熱量是Q，而零件磨具內(nèi)原有的內(nèi)能量是K，所增加的內(nèi)能量則是U，可列公式：Q=VU+VK。通過(guò)上述公式的計(jì)算能夠發(fā)現(xiàn)，零件磨具中各處熱度均相同，這時(shí)已經(jīng)溶解的金屬溶液就會(huì)在零件的磨具內(nèi)不斷加熱然后定型。一旦金屬已經(jīng)形成了一定的雛形時(shí)，將金屬零件雛形從零件磨具中取出，金屬零件的雛形表面就會(huì)產(chǎn)生坑洼或者粗糙的加工問(wèn)題，這就必須要對(duì)金屬零件的表面展開(kāi)磨削處理。

3.4 實(shí)驗(yàn)論證分析

為了有效保障此次分析機(jī)械加工技術(shù)對(duì)金屬零件加工影響結(jié)果的有效性，對(duì)此次實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)行了論證分析。應(yīng)用傳統(tǒng)的加工技術(shù)來(lái)加工金屬零件光整度，主要呈現(xiàn)弧形，所以加工出的零件表面一般都存在光整度不穩(wěn)定，而在加工次數(shù)的不斷增加下，金屬零件光整度雖然在不斷增加，但經(jīng)過(guò)了第五次加工之后，能夠發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)加工技術(shù)的應(yīng)用下，金屬零件的光整度趨勢(shì)具有明顯降低的現(xiàn)象。而應(yīng)用機(jī)械加工技術(shù)后，所加工的金屬零件光整度波動(dòng)會(huì)較為穩(wěn)定，一般會(huì)保持在80%～90%左右，而且會(huì)顯著高于傳統(tǒng)的加工技術(shù)。經(jīng)此可見(jiàn)，機(jī)械加工技術(shù)在加工金屬零件的整個(gè)環(huán)節(jié)中，具有顯著強(qiáng)化金屬零件的光整度，并會(huì)提高金屬零件的實(shí)際性能。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，機(jī)械加工技術(shù)能夠顯著增強(qiáng)金屬的溶解效率，并提升金屬加工制成零件的表面光整度，同時(shí)進(jìn)一步加快金屬零件的整體加工效率。所以，機(jī)械加工技術(shù)對(duì)于金屬零件加工而言有著極為重要的影響作用。