机械加工工艺对零件加工精度的影响

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  【摘 要】随着我国社会经济的持续发展,机械加工产业对推动社会生产力的发展做出了重要贡献。而零件加工是机械加工中十分重要的内容,在现代系统越来越复杂、零部件精度越来越高的情况下,市场对机械加工工艺提出了更高的要求。文章阐述了机械加工工艺和零件加工精度之间的关系,从受力变形、热变形以及几何误差等角度,分析了机械加工工艺对零件加工精度的具体影响,针对这些影响因素提出了一些提高零件加工精度的建议。
  【关键词】机械加工工艺;零件;加工精度
  1 机械加工工艺和零件加工概述
  机械加工主要是指按照机械设计图纸,利用现代技术,对机械结构、部件、零件进行加工的过程。在工业革命之后,人类社会机械加工技术全面进步,极大提升了社会生产力。随着现代社会高速发展,机械加工逐步向结构复杂化、精细化的方向发展,涉及到的各类零件体积越来越小,精度要求越来越高[1]。显然,传统粗放式的机械加工方式,无法很好的保证零件精度。零件精度不足,容易导致零件无法与机械系统匹配,机械系统功能无法发挥出来。同时,会加剧机械磨损,影响机械使用寿命,能耗升高,严重时还可能引发生产事故。
  2 机械加工工艺对零件加工精度的影响因素分析
  2.1 受力变形
  无论是半自动化加工还是全自动机械加工,基本上都涉及到对零部件材料的粗加工、精加工等环节,其中涉及到切割、切削、打磨及焊接、组装等多个步骤。在整个过程中,如果零部件材料、本成品受到额外力的影响,很可能出现变形的情况,导致精度受到影响[2]。在现代机械加工中,導致零件出现受力变形的原因如下:其一,自动化加工系统中各个部件匹配度不足,或是受到外力的影响,导致其在运行中出现变形、位移的情况,进而压迫或磨损零部件材料,导致其发生形变或受到损伤。其二,在零部件的自动化加工中,对各个环节的加工强度控制不到位、参数设置存在误差,都会导致实际加工出来的零件参数与设计要求存在差异。其三,加工环境出现异物,导致零件半成品磨损,也是影响精度的主要原因。
  2.2 热变形
  在多数机械加工工艺实施的过程中,由于高速切割、摩擦,会导致零部件温度升高,较高的热量会影响加工系统及零部件本身,导致其精度受到影响。有相当一部分金属材料本身的热胀冷缩现象比较严重,往往在高精度精细化机械加工中,需要对热变形因素进行考虑。如果这部分因素考虑不周全,金属零件在加工中经历局部热膨胀、再冷却的过程,精度将难以得到保证。另外,对于一些金属材料零部件来说,在不同环境温度下进行加工,也可能出现材料因温度变化而出现尺寸不精的情况。如果在加工时没有考虑环境温度,或是没有进行设备预热,都可能导致热变形的情况出现。
  2.3 几何误差
  如今,基本上都是使用自动化数控设备加工零部件,显然以数控机床为代表的加工设备本身的技术水平、应用方式、日常管理等,都可能导致零件加工精度受到影响。总体来讲,因加工设备导致的零件加工精度问题,可以总结为几何误差。例如,很多零件加工用到的数控机床都属于大型组合型设备,涉及到多个机械部分和控制部分[3]。一方面,如果加工设备各个部分组装质量不到位,尤其是刀具、磨具安装精度不足,都会导致实际加工精度受到影响;另一方面,技术人员在操控加工设备时,存在不规范的情况,比如参数输入错误、操作流程错误等,都会导致系统几何误差的出现,影响零件加工精度。从数控加工机床的应用角度来讲,导致零件另外,任何机械加工设备的日常维护管理尤为重要,如果维护保养不到位,自动化加工系统本身长期运行下出现磨损、老化,会直接导致其打磨、切削能力和精度出现问题,使得加工精度无法达到要求。
  3 精密机械零件高精度加工工艺技术
  在零件加工中,受到工艺、环境的影响,零部件表面毛刺、杂质及氧化物是影响精度的主要因素之一。随着现代机械加工技术的进一步发展,我国相关产业领域中已经出现了一些新的高精加工技术,对提高零件加工精度,打下了可靠的基础。这些技术主要包括:
  ①电化学加工技术。该技术主要是利用电流冲击零部件半成品表面,可以迅速去除其表面的毛刺、杂质,达到抛光的效果。将电化学技术应用到现代机械零件加工中,可以作为精加工以及加工收尾阶段的重要环节,可以全面提升零件的加工精度和品质。
  ②磨粒流加工工艺。这种技术主要是利用高强度陶瓷粒对零部件进行研磨或倒角加工,在科学设计的加工磨具当中,可以实现对零部件的高精加工。在实际的机械加工中,通常用到的陶瓷磨粒有多种尺寸,可以满足多种精度的加工需求。另外,国内近年来还出现了一种全新的软性聚合物承载磨料,可以根据零件材料、应用要求,选择研磨自身流经表面特性,在提高零件精度的同时,提高零件的性能和功能价值。
  ③热能工艺。针对部分受热影响较小的零部件,利用可燃气体燃烧产生的瞬间高温,去除工件表面毛刺、氧化物,达到提高精度的目的[4]。由于热能工艺应用过程中产生的高温是瞬间出现的,可以在去除零件表面杂质的同时,不影响零件本身,也不会导致其产生热形变。
  4 提高机械加工工艺和零件加工精度的策略
  4.1 构建完善的加工系统
  显然,在越来越高的机械加工质量要求下,有必要对机械加工工艺系统及设备进行更新和升级。目前我国部分企业过于看重短期利润,不愿意在机械加工系统方面投入更多的研发精力和资金,導致加工系统无法达到越来越高的加工精度要求。尤其是一些体积小、精度高、造型复杂的零件,采用传统的机械加工设备,是肯定无法达到加工要求的。所以,相关企业需要加强相关技术研究,投入更多资金升级设备,积极创新机械加工工艺,为提高零件加工精度打下可靠的基础。
  4.2 优化加工流程
  任何零部件的加工之前,都涉及到零部件设计和加工流程设计两个关键环节,如果加工流程过长、涉及到的加工环节过多,会导致加工过程不可控因素过多,影响加工精度。为此,技术人员需要深入分析零件加工要求,基于对零件材料特性以及机械加工设备的全面了解,制定合适的加工流程[5]。在保证满足加工要求的基础上,简化加工流程,这一方面可以提高零件加工精度,另一方面有助于缩短加工工期,提高企业效益。
  4.3 做好误差控制
  在机械加工过程中,要严格确保加工系统各个部件安装到位,以及加工系统的各类参数设定正确。检查之后,再进行试加工观测,直到加工出来的零件达到精度要求,再投入正式生产。同时,要定期对机械加工系统进行维护保养,做好刀具磨损程度的监测,及时更换易损件,进一步降低加工几何误差。从长远来看,机械加工团队需要做好加工资料、数据的采集、整理和分析,基于大量数据进行几何误差分析,逐步将机械加工系统调试到更优状态。
  5 结束语
  综上所述,在我国机械加工产业不断发展、加工质量要求越来越高的背景下,传统机械加工工艺及生产加工管理方式存在的不足逐渐暴露出来,对加工精度造成了较大的影响。为此,相关生产企业一方面需要加大机械加工工艺研究、更新的投入,采用更先进的机械加工技术,满足高精度零部件加工的需求;另一方面,需要做好机械加工工艺流程的研究分析,排除机械加工过程的各类干扰因素,确保零件加工质量达到设计要求。只有这样,才能更好的提高零件加工质量,满足市场应用及社会发展的需求。
  参考文献:
  [1]文平.机械加工工艺对零件加工精度的影响及控制的思考[J].河北农机,2020(1):42.
  [2]张朝国.机械加工工艺对零件加工精度的影响及控制[J].阜阳职业技术学院学报,2020,31(1):43-45.
  [3]陈晓蓉,邹星荣,杜京纬.机械加工工艺对金属零件加工精度的影响及控制分析[J].科学与财富,2020(2):325.
  (作者单位:柏徳皮革(中国)有限公司)
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