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浅谈提高机械加工精度的措施刘绍宏

发表时间：2021/5/7 来源：《基层建设》2021年第1期作者：刘绍宏张绍辉尹超王清华闫国瑞桂宏利

[导读] 摘要：机械加工的加工工艺因工件的不同而不同，提高机械加工精度的措施也因工件类型的不同而有所差异，但通过大量的实践可以从中发现影响机械加工精度的因素，不断完善提高机械加工精度的措施。

        中车唐山机车车辆有限公司河北唐山 064000
        摘要：机械加工的加工工艺因工件的不同而不同，提高机械加工精度的措施也因工件类型的不同而有所差异，但通过大量的实践可以从中发现影响机械加工精度的因素，不断完善提高机械加工精度的措施。
        关键词：机械加工；精度；提高措施
        1机械零件的加工精度与误差概述
        精度的衡量标准以尺寸、形状作为主要评价标准，此外还涉及其位置是否与预期相符。加工过程中的各种原因将造成零件无法达到绝对理想状况，并会产生偏差。通常情况下，如果偏差在可接受的范围内，就不会影响其使用性能。总之，加工精度和误差之间属于反比关系，误差越小，则零部件精度越高，反过来也是如此；而机械零件实际加工过程中，误差值能让人们直观了解精度水平。
        2机械加工工艺对零件加工精度的影响
        2.1外部因素的影响
        外部因素主要是受力问题。零件在加工过程中一旦零件在各个方向受力存在着异常，很容易使得加工出来的零件出现变形等问题，使得加工零件的尺寸参数和设计图纸存在着一定的误差，从而影响到最终的精度。但是这种受力问题是一种普遍存在的问题，是因为加工过程中需要刀具和夹具的相关配合和固定，但是随着机床长期运行，会导致刀具和夹具不可避免地出现磨损和位移，这样使得刀具在加工过程中容易出现相应的偏移，导致零件最终加工出现的产品和实际要求的精度存在着一定的差距。同时，在加工过程中，还需要对于刀具的物理参数、运动参数进行合理的设置，主要包括了型号、进给量、切削速度等，不同零件需要合理设置，一旦参数出现问题，对于加工精度影响很大。另一方面，在加工过程中各个轴承、刀具以及零件之间都会存在着很大的摩擦，导致零件表面受到不同程度的影响，从而产生一定的形变，而且摩擦作用会使得零件表面出现大量的热量，使得零件不同区域的温度不同，从而产生相应的热变形，对加工精度造成一定的影响。
        2.2内部因素的影响
        内部因素主要人为因素造成的误差问题。虽然现在机床的智能化水平很高，减少了对于人为经验的依赖，但是在一些参数的设置方面还是需要操作人员的经验。这就对操作人员的能力提出了一定的要求，各种物理参数和运动参数的设置直接影响机械零件加工的质量和精度问题。另外加工设备自身精度的限制问题，不同厂家不同价格的加工设备使用的控制算法和加工精度程度不同，这样加工精度就存在着很大的差异。往往性能越优，价格更贵的设备误差更低，能够满足更高精度的要求。但是设备在长时间使用之后都会出现各种机械磨损等问题，需要做好机械设备的维护和保养工作。对于磨损厉害的一些零件要定期更换，保障加工设备始终运行在一个稳定的工作状态，尽可能减少误差。
        3提高机械加工精度的措施
        3.1提高机床、夹具、量具的精度
        （1）按照规定的检验方法和检验项目定期检验机床的几何精度，例如主轴轴径的径向跳动、主轴顶尖的径向跳动、导轨平面内的直线度、尾座套筒轴线对溜板移动的平行度、主轴和尾座两顶尖的等高度等，当精度不符合要求时及时调整，确保实测值在允差值范围内。（2）根据工件的加工要素正确选用夹具，避免发生欠定位和过定位现象。此外，还应确保夹具的精度高于被加工工件的精度。（3）根据被加工工件的测量要素正确选用量具，使用过程中正确使用、保存量具，保持量具原有的精度。
        3.2合理选用切削用量
        切削用量包括切削速度、进给量、背吃刀量，对加工精度有很大的影响。合理制定加工工艺，划分粗加工阶段和精加工阶段，在不同的加工阶段采取不同的切削用量。粗加工阶段在保证刀具耐用度和留有适当精加工余量的前提下，主要考虑金属切除率，对加工精度的影响较小。所以，粗加工阶段选用尽可能大的背吃刀量、尽可能大的进给量、合理的切削速度；精加工阶段选用较高的切削速度、尽可能大的背吃刀量、较小的进给量。

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        3.3根据工件的不同加工阶段选用不同的刀具
        常用的刀具材料有硬质合金和高速钢。相比高速钢刀具，硬质合金刀具耐热性好，但硬质合金刀具的韧性比高速钢刀具差。所以，在车削过程中，粗加工阶段选用硬质合金刀具，精加工阶段选用高速钢刀具。
        3.4合理选用刀具角度，控制工件表面质量
        合理的刀具角度可以控制切屑的类型和流向，减少切屑与工件的已加工表面接触，以提高工件的表面质量。刀具角度有前角、后角、主偏角、副偏角、刃倾角，但对工件表面质量有影响的主要是主偏角、副偏角、刃倾角。（1）在工艺系统刚度很好时，减小主偏角可减小已加工表面的粗糙度，所以，主偏角应选择的较小；在工艺系统刚度较差（尤其是工件的刚度较差）时，选择较大的主偏角可以避免工件产生变形和振动，所以，应选择较大的主偏角。（2）副偏角的作用是可以减小副切削刃和副后刀面与工件已加工表面之间的摩擦，防止切削振动。副偏角的大小主要影响已加工表面的粗糙度，为了降低工件表面的粗糙度，应选取较小的副偏角。（3）刃倾角主要影响切屑的流动方向。当刃倾角大于0°时，切屑流向待加工表面；当刃倾角小于0°时，切屑流向已加工表面。所以，粗加工时，刃倾角一般取负值；精加工时，刃倾角一般取正值。除了合理选用刀具角度外，在刃磨刀具时，可以在前刀面上磨出一个弧形断屑槽。带状切屑经过断屑槽时会产生弯曲变形，断屑槽可以促使切屑断裂，可有效减少切屑与已加工表面的接触摩擦，有利于提高工件的表面质量。
        3.5提高工艺系统的刚度
        （1）改善工艺系统主要零件接触面的配合质量，增加实际接触面积，提高接触刚度。（2）提高工件的刚度，减小受力变形。例如，车削细长工件时，减小支承间的长度，采用跟刀架或中心架增加工件的刚度，减少变形。（3）合理装卡工件，减小夹紧变形。例如，车削轴套等薄壁零件时，可以在轴套外侧增设开口过渡环以增加接触面积，减小变形。也可以改变加工方法，先装卡厚壁钢管或圆钢，待轴套加工完成后，再把轴套从厚壁钢管或圆钢上切下来。
        在加工铸件、锻件、焊接件和热处理后的工件时，不能一次加工到位，要把粗加工、精加工分开在不同的工序进行，使工件在粗加工后有一定的间隔时间让内应力重新分布，以减少内应力对精加工的影响。因此，工件经粗加工后，应松开夹具，使工件处于自由状态，使内应力有时间重新分布。此外，在加工的过程中，要减小背吃刀量，以避免工件变形。
        3.6加工过程的冷却
        由于在切削过程中会产生大量切削热，工件会因受热变形而影响加工精度，尤其是在加工薄壁零件和散热条件较差的零件时更为明显。例如，在车轴套、梯形螺纹时，工件会因受热变形引起尺寸误差和螺距累积误差。在切削过程中使用切削液主要是为了及时冷却刀具，提高刀具的使用寿命和提高加工效率，另一方面，切削液可以使工件迅速冷却，减少热变形，以提高加工精度。
        结束语
        机械加工是利用机床通过预定的加工工艺改变毛坯的尺寸、形状、相对位置、表面质量等使之形成符合图样要求的零件的过程。由于通过机械加工形成的零件往往不是单独使用的，而是需要把多个零件装配到一起形成特定用途的产品，所以，机械加工的精度不仅影响装配的实施，对装配精度也有很大的影响。随着机械制造业的发展，数控机床对机械加工精度的保证有了很大程度的提高，但是，普通机床是机械制造业的基础，应用比较广泛。
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