机械加工工艺对零件加工精度的影响研究_唐迎东.pdf

造纸装备及材料 第 52 卷 总第 214 期 2023 年 1 月 技术与创新111机械加工工艺对零件加工精度的影响研究唐迎东，马建伟中国煤炭地质总局一四七勘探队，江苏 徐州 221611摘要：在经济社会的持续发展和机械加工制造业精度要求持续提升背景下，通过优化机械加工工艺提升零件加工精度的技术应用也日益广泛。文章梳理了当前我国机械加工工艺存在的问题，从控制机械加工零件精度视角出发，从车床运行、几何精度、刀具选择、模块设计、力学控制和受热控制等视角出发，具体分析了机械加工工艺对零件加工精度的影响方式，并针对性地提出了合理控制车床流程、选择正确的机械加工方式加强提升专业人员素质共三项策略建议。关键词：机械加工；零件精度；精度控制；自动化分类号：TH161.1随着经济社会的持续发展，机械加工工艺技术的优化应用也日益广泛1。从提升环节管理质量并控制零件加工影响因素等角度出发，机械加工制造行业从高精度工艺展开研究并采用了极具针对性的措施、优化完善具体的生产流程，以确保在提高基本技术水平的基础上，提高机械加工的精度和质量。1 机械加工工艺和零件加工精度的概述探讨机械加工工艺对其零件加工精度的影响，首先需要了解机械加工工艺和零件加工精度的定义与分类。1.1 机械加工工艺的定义机械加工主要是指采取特定化的工艺技术以完成机械零部件制造的工艺工法，最终产品需要符合基本的建造规格和使用要求，这是机械加工工艺流程设计与各环节工作开展的核心目标2。在具体加工过程中，机械加工工艺活动的有序开展有赖于专业工作人员充分运用生产链和安全保障的相关知识，分步骤完成材料准备、打磨毛坯、精度设计、过程监督和出品检测等工作3。在开展正式工作之前，专业人员需要检查此前已配置的基础加工材料，并根据加工图纸和使用需求，对各类材料做初步的粗加工，并将加毛坯打磨形成基础零件状态，为此后满足各精度要求的具体生产过程提供基础素材，使得零部件生产工作更为高效合理且满足交付使用需求。1.2 零件加工精度的定义与误差分类零件加工精度主要针对零部件生产过程，聚焦零部件的尺寸、位置，形状和性能等参数，要求根据生产方案和工艺控制等路径，实现最终精度控制。一般认为，为生产成果与计划方案符合程度越高，则零部件加工的精度水平也就越高，机械加工制造方需要合理分析可能影响零部件加工精度的因素并加以有效控制，将对几何参数影响较大的情况采取方案预设与应急对策处理，以控制影响零件加工精度的不利因素4。从影响因素分类来看，业内一般将影响零件加工精度的因素分为两个方面。一方面是按照专业工艺人员误差掌控能力因素划分，可以将误差具体分为系统误差和随机误差两个类型。能够被人为控制并缩减的误差即认定为系统误差，一般涉及机床、夹具、刀具、量具的制造误差等，该类型误差的影响方向和影响程度与磨损条件、生产时间、人员配置和工艺应用等关联度较高且呈现规律性变化，因此一般是机械加工工艺误差控制的重要方向。随机误差具有偶发性和影响因素不可控的特征，例如，刀具车床在受热过程中膨胀变形以致影响加工精度的误差，其发生条件与影响程度均难以预测与控制，这类型误差通常需要制定应急管理方案并采取紧急处理举措等方式加以应对，难以通过人为工艺工法优化和系统生产环境条件调整等加以预防。因此，加大对系统误差的控制，并以应急管理方案应对随机误差，是提升机械加工工艺和零件加工精度的主要策略导向5。另一方面是从机械加工切削的生产状态来看，可以将零件加工精度的误差具体细分为静态误差、动态误差和切削状态误差三个类型。根据是否切削，在不同工艺条件应用和精度控制环境下，生产工艺流程对作者简介：唐迎东，男，本科，工程师，研究方向为机电工程。文章编号：2096-3092（2023）01-0111-03 技术与创新 2023 年 第 1 期 总第 214 期 造纸装备及材料112于零件加工精度控制可能会产生机械性的误差，一般被称为静态误差，其主要来源于机床生产条件的几何精度和传统精度等；在切削状态下，工艺工法条件差异引致的误差，一般被称为切削状态误差，例如，切削刀具受热变形等产生的精度影响则被归为此类；机械加工过程中，由结构振动、摩擦引起的误差被称为动态误差，也可能会影响零件精度。2 当前我国机械加工工艺存在的问题从当前国内加工工艺发展情况来看，我国制造业整体规模较大，但是在机械加工工艺方面存在着技术条件相对落后、产业链衔接不够完善、资金管理规范度不高、机械加工自动化与智能化程度不足等诸多问题。相较于国内先进水平而言，国内的机械加工零部件精度控制与优化能力相对薄弱。从提升加工精度、控制安全、质量保障和经济成本控制等角度出发，优化机械加工工艺已经成为当前行业改革的重点方向之一。首先，国内大量零部件加工的技术方法相对落后，在自动化和智能化应用不够广泛的背景下，很多产业链加工形成的产品呈现出形状不规范、人员操作不熟练、生产效率不高和成本控制较难等问题。大量追求高精度和高密度生产的工艺产品难以如期交付，产品的合格率控制也面临较大的困难。其次，国内大量零部件加工对于专业人才配置和基础人力劳动等生产要素的依赖性较强，在生产过程中产品质量与专业技术人员的工作熟练程度、专业程度以及人员配置充裕度等关联性较高，且受人为主观因素影响所产生的精度偏移、摩擦变形、零件精度控制、批次差异较大等问题也层出不穷，对机械加工工艺精度控制提出了更高要求6。最后，由于机械加工行业的特殊性，精度控制通常与刀床设计、热量控制和硬度力度控制等生产条件相匹配，生产过程中打磨与加工过程中产生过多热量会影响刀床工具等设备的形状精度，因此生产频次和技术控制条件等也会干预产品的合格率。3 机械加工工艺与零件加工精度从上述概念分析与现状介绍角度出发，结合当前机械加工工艺生产经营实际情况不难看出，机械加工工艺，对零件加工精度具有极为关键的影响。文章聚焦车床运行、几何控制、刀具选择、模块设计、热量控制和力学控制六个角度，具体分析了机械加工工艺对零件加工精度的影响路径与影响呈现方式。3.1 车床运行对零件加工精度的影响车床设备是机械加工零部件制造的必要生产工具之一，在科技水平和智能水平持续提升的当代背景下，应用先进生产技术、管理技术和自动化技术的车床设备也在持续更新迭代，融入数控编程策略，自动化运行设计、性能控制、检测精度规范监督和全周期车床使用管理的设备条件，在零件加工生产过程中发挥了极为重要的作用7。因此，车床生产工具的软件运行与硬件运行质量，能够对零件加工精度产生较大影响。3.2 几何精度对零件加工精度的影响机械设备的技术控制、设计条件等基本情况，会影响零件加工的精度与质量。如果设备存在设计缺陷或突出的误差，或者生产过程中专业人员对于机械设备的熟练度不高导致操作失误，定位失误和安装失误等，都可能导致机械设备产生不可预期的磨损和工艺精度偏差8。3.3 刀具选择对零件加工精度的影响零件加工需要针对特定部位加以打磨、切削和组装，因此作为加工主要工具的刀具，其加工质量和规格参数会对零件精度控制产生较为关键的影响。刀具的类型、装配方式、规格、数量和形态特征都需要根据零件加工方案加以调整优化。一般而言，常规化的零件加工可以使用尖锐或圆弧形的刀具，方便处理零部件的外围轮廓、可见表面和较大生产处置范围。但是在细节化处理过程中，需要根据特殊的用途选择韧性和硬度更高，形状适配以及磨损可控的特殊类型刀具9。3.4 模块设计对零件加工精度的影响在机械加工制造过程中，模块设计会通过方案规划、流程设计和目标节点控制等方式，对零件加工进度产生过程化的影响。在实际生产应用时，为了避免模块设计不当和过程监管失调等影响，专业人员通常需要提前分析待加工零件的基本情况与特点，要求根据精度控制标准，通过特殊工艺配置、应用场景预设和应急方案管控等方式，以全周期视角完善模块设计方案，以此实现机械生产加工效率提升和零件加工精度提高两大生产目标的平衡10。3.5 受热变形对零件加工精度的影响在高频加工和应用磨损等因素影响下，车床机械造纸装备及材料 第 52 卷 总第 214 期 2023 年 1 月 技术与创新113可能会受到外界因素和加工进度安排等因素的影响产生不可控的受热变形情况。这一影响因素会改变车床机械设备的内部结构，并通过刀具偏差、形态控制和加热变形等方式进一步减弱生产零件加工生产的工艺精度。此外，在受热高温环境下，机械传感设备的温度控制也可能存在问题，过程监督与品控环节的质量难以得到有效保障。因此，受热变形对零件加工精度的影响重大且难以有效控制。3.6 受力变形对零件加工精度的影响车床等生产工具能够对零件加工精度产生重要影响，经过一段时间的生产投入，部分高精度要求的刀具等可能面临老化、变形、缺损或加工失效等问题，难以保障零件加工精度与生产方案相匹配，对应产出的零件产品也会出现较高的故障率、缺损率或报废率，从整体和长期来看对机械加工生产效率会产生较大的负面影响11。4 优化机械加工工艺以提升零件加工精度的策略4.1 合理控制车床流程加强对于车床生产流程的管控，是工厂和企业提升零件加工精度的重要举措。从零件加工的方案设计和进度把控层面来看，企业和工厂需要应用产品生产对应的机械加工工艺，并保持技术更新，严格把控编程原点、基准点和尺寸的生产关键指标，并通过专业人员管控和过程监督等方式对生产零件的尺寸、质量和形状的精度控制指标加以监督管理，保证出厂零件成品合格率和工艺精度达到交付需求。另外，过程控制是优化机械加工工艺并提升零件加工精度的关键部分。企业和工厂要通过现代化的管理方式，保障车床作业流程和加工路线制度化与规范化，将换刀点、切削参数和对刀点等流程信息具体转化为操作手册指引，以此保证零件加工工作有序开展，并根据不同加工精度的需求应用相应的管理手册，提升企业管理规范度。4.2 选择正确的加工方式车床运行、几何精度、刀具选择和模块设计等因素均会对零件加工精度产生影响。因此，选择正确的加工方式并优化过程管控，有助于支撑机械加工的有序开展。具体而言，工厂和企业一方面要积极推进零件检测与更换工作，根据不同零件加工精度的需求更换刀具并调整生产工艺流程，平衡经济性和效率指标；另一方面，工厂和企业还要提升工艺自动化水平，以数控机床等现代化生产方式完成零件加工工作，提高生产效率。4.3 加强培养人员素质企业和工厂要从长期可持续发展的视角出发，一方面，引入更为自动化的数控机床等现代化生产技术，另一方面，通过校招、联合培育和培训等方式，构建起符合企业生产需求的专业技术团队，保障人员素质与高精度零件加工需求和自动化行业发展需求相适应。以更高的人员素质支撑企业科学管理推进和全流程零件加工精度提升，实现技术进步与人员优化的双向耦合与协同发展。5 结束语文章分析了机械加工工艺和零件加工精度的定义和应用现状，并从车床运行、几何精度、刀具选择、模块设计、力学控制和受热控制六个视角出发，分析了机械加工工艺对零件加工精度的影响方式，并针对性地提出了合理控制车床流程、选择正确加工方式和加强人员素质三项策略建议，研究结果能够为机械加工和零件精度控制等生产实践提供参考借鉴。参考文献1 姬继文.机械加工零件形位误差自动化补偿方法研究J.科技通报,2019,35(10):105-108,113.2 李庆.基于目标补偿法的数控机床机械加工零件精度控制研究J.齐齐哈尔大学学报(自然科学版),2020,36(4):39-42,47.3 闫安岗,胡晓波,袁伟,等.机械加工工艺对零部件加工精度的研究分析J.锻压装备与制造技术,2021,56(6):138-141.4 杨金澔.微机械零件加工过程压力自动化控制方法设计J.制造业自动化,2022,44(1):178-181.5 姚军龙,周宏,杜英军,武红霞.机械加工工艺对内燃机零件加工精度的影响J.内燃机工程,2022,43(4):112.6 陈小刚.机械加工工艺对汽车零部件加工精度的影响分析J.造纸装备及材料,2022,51(5):132-134.7 牛强,黄汝刚.特殊孔机械加工精度提升及夹具设计研究J.造纸装备及材料,2022,51(9):102-104.8