郭 敏

（蘭州航空工業(yè)職工大學(xué)，甘肅 蘭州 730000）

在我國進(jìn)一步發(fā)展科學(xué)制造技術(shù)的背景下，各行各業(yè)都面臨著全新發(fā)展機(jī)遇，其中具有代表性的行業(yè)就是機(jī)械加工行業(yè)。制造業(yè)領(lǐng)域中，機(jī)械加工零件質(zhì)量在一定程度上決定著制造公司的生死存亡，與此同時(shí)，在供應(yīng)商對(duì)制造公司產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行判斷的過程中，相應(yīng)的參考依據(jù)也開始以零件加工精度為主，但在機(jī)械加工過程，受各種因素影響，很難保障零件加工精度與標(biāo)準(zhǔn)要求相符。零部件不同時(shí)，針對(duì)零部件加工精度的要求也往往會(huì)有差異化特征，并且不同企業(yè)往往會(huì)規(guī)定自身加工精度，但通常來說，各企業(yè)加工生產(chǎn)過程都是以國標(biāo)為依據(jù)。零件加工精度主要是說經(jīng)加工后的零部件，各部分?jǐn)?shù)據(jù)達(dá)到預(yù)先設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、并且具有較高符合程度，此時(shí)則表示零件加工具有較高精度，一旦零部件不具備較高精度，必然會(huì)給機(jī)械產(chǎn)品性能、使用壽命等帶來影響，嚴(yán)重情況下危及機(jī)械產(chǎn)品操作人員的生命安全?；诖耍槍?duì)機(jī)械加工精度影響因素及提高方法的探討十分必要。

1 影響機(jī)械加工精度的因素

1.1 加工原理誤差

加工零部件的過程中，切削刃輪廓軌跡和近似成形運(yùn)動(dòng)都會(huì)引發(fā)形狀誤差問題，此類誤差就是加工原理誤差的充分體現(xiàn)。一般來說，滾刀加工誤差和切削刃齒輪廓軌跡誤差是常見的加工原理誤差，基于理論方面進(jìn)行分析，對(duì)于滾刀齒形來說，其應(yīng)該是以光滑漸開線為主，但值得注意的是，在缺少足夠滾刀齒數(shù)的情況下，就會(huì)有折線形齒形產(chǎn)生，導(dǎo)致理論和實(shí)際間有顯著原理誤差存在；對(duì)于齒輪加工來說，需要基于漸開線基本蝸桿的應(yīng)用來開展加工操作，但是在加工過程，為確保加工難度得以有效降低，一般會(huì)選擇直廓基本蝸桿等加以應(yīng)用，因而會(huì)導(dǎo)致原理誤差逐漸產(chǎn)生。

1.2 受熱變形誤差

加工零部件時(shí)，必然會(huì)使得機(jī)械設(shè)備處于長(zhǎng)期運(yùn)行狀態(tài)中，而一旦機(jī)械設(shè)備運(yùn)行，就會(huì)有大量熱量產(chǎn)生，如切削及磨削等過程都會(huì)有熱量產(chǎn)生，此時(shí)在工件缺乏足夠剛度的情況下，工藝系統(tǒng)某部位就會(huì)因受熱而有形變問題產(chǎn)生，隨之產(chǎn)生誤差最終影響零件加工精度。加工大型零件的過程中，因熱變形而產(chǎn)生的誤差，對(duì)零件加工精度產(chǎn)生的影響可高達(dá)50%，可見熱變形誤差通常會(huì)給零件加工精度帶來較大影響[1]。值得注意的是，在機(jī)床受熱變形的情況，因其不能均勻分布產(chǎn)生的熱源，所以也會(huì)導(dǎo)致機(jī)床各部分有不同程度的熱變形問題隨之出現(xiàn)，進(jìn)而會(huì)從不同角度給加工精度帶來影響。

1.3 工件內(nèi)應(yīng)力影響

機(jī)械加工環(huán)節(jié)，基于外部荷載去除的情況下，仍然會(huì)有零部件內(nèi)部體積變化等影響因素存在，此時(shí)會(huì)導(dǎo)致工件中存在一定的應(yīng)力，而在這些應(yīng)力并未全部消失的前期，工件內(nèi)組織會(huì)有一定的變化發(fā)生，受這一因素影響，也會(huì)導(dǎo)致工件精度降低，工件內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生可能會(huì)因冷加工和熱加工兩種加工工藝而導(dǎo)致，比如說切削及鑄造、冷矯直等都會(huì)有內(nèi)應(yīng)力隨之產(chǎn)生。此外，受冷熱交替這一影響因素的存在，會(huì)導(dǎo)致工件有不均勻的溫度問題逐漸產(chǎn)生，隨之也會(huì)有相應(yīng)的內(nèi)應(yīng)力形成，一旦未及時(shí)處理這些溫度及內(nèi)應(yīng)力問題，必然會(huì)導(dǎo)致工程變形等問題隨之產(chǎn)生，最終難以保障工件加工精度與標(biāo)準(zhǔn)要求相符。

1.4 機(jī)床幾何誤差

在機(jī)械加工過程，往往會(huì)頻繁使用的機(jī)械設(shè)備就是機(jī)床，此時(shí)就會(huì)導(dǎo)致機(jī)床磨損程度逐漸增加，最終降低機(jī)床加工精度。在機(jī)械加工過程，以下問題都能夠體現(xiàn)機(jī)床精度下降：首先，主軸回轉(zhuǎn)誤差問題的存在，機(jī)床中裝夾刀具和工件的主要部位就是主軸，主軸會(huì)把動(dòng)力向刀具及工件方面進(jìn)行傳送，而一旦主軸回轉(zhuǎn)有誤差問題存在，必然會(huì)導(dǎo)致機(jī)械加工精度受到影響[2]。其次，導(dǎo)軌誤差，能保障機(jī)床平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)的主要部分就是導(dǎo)軌，但在機(jī)床頻繁使用過程，導(dǎo)軌磨損情況就會(huì)愈發(fā)嚴(yán)峻，此時(shí)也會(huì)導(dǎo)致機(jī)械加工誤差隨之產(chǎn)生；值得注意的是，在機(jī)床中一旦使用了不符合標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量的導(dǎo)軌，機(jī)械加工誤差也會(huì)相應(yīng)產(chǎn)生。最后，傳動(dòng)鏈誤差，其在針對(duì)部件進(jìn)行傳動(dòng)時(shí)，可能就會(huì)有誤差問題產(chǎn)生，在操作人員判斷傳動(dòng)鏈誤差時(shí)，通常是以末端轉(zhuǎn)角誤差程度為主要依據(jù)。

1.5 人為操作失誤

從目前一些機(jī)械加工企業(yè)實(shí)際情況來看，全面的自動(dòng)化生產(chǎn)并未實(shí)現(xiàn)，一些機(jī)械加工環(huán)節(jié)仍然是以原始機(jī)械制造法為主，而受這些傳統(tǒng)機(jī)械制造法應(yīng)用影響，就會(huì)有一系列的弊端及不足問題產(chǎn)生。在傳統(tǒng)機(jī)械加工環(huán)節(jié)，工作人員是重要的主體所在，加工過程的機(jī)械設(shè)備基本都需要由工作人員來操控，所以受人為因素影響、會(huì)導(dǎo)致機(jī)械加工誤差隨之產(chǎn)生[3]。此外，因各工作人員素質(zhì)及水平等參差不齊，所以也會(huì)在一定程度上影響機(jī)械加工效率及質(zhì)量，同時(shí)一旦加工過程的工作人員不具備較高技術(shù)水平，且加工環(huán)節(jié)有違規(guī)操作等問題出現(xiàn)，此時(shí)也會(huì)給機(jī)械加工精度造成較大影響。

2 機(jī)械加工精度的提高方法

2.1 直接減少誤差法

目前，在機(jī)械零件加工過程，減少加工誤差、提升加工精度環(huán)節(jié)使用的基本方法就是直接減少誤差法，通過此種方法的應(yīng)用能使得機(jī)械加工精度得以大幅度提升，并且其對(duì)誤差產(chǎn)生原因的查找也十分有利，能確保選用針對(duì)性方式使誤差得以有效消除。如基于機(jī)床量具及夾具精度的提升，能使得工藝系統(tǒng)受力及磨損變形情況得到有效改善，降低機(jī)床最原始的誤差[4]。機(jī)床及刀具受熱形變是加工誤差產(chǎn)生的一方面因素，為降低這方面的誤差，可選擇高精度刀具加以應(yīng)用，確保機(jī)床精度有效提升，使得加工誤差逐步減少，如車削及制造細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，受不均勻的受熱等因素影響，一些零件會(huì)有形變問題產(chǎn)生，此時(shí)應(yīng)對(duì)彈簧后的頂尖進(jìn)行積極裝設(shè)，確保受熱不均勻而造成的形變問題得以有效改善和消除，保障機(jī)械加工精度。

2.2 誤差補(bǔ)償法

此種提高機(jī)械加工精度的方法具有顯著靈活性，并且在多種誤差的處理方面都能收獲顯著效果。在應(yīng)用補(bǔ)償誤差法時(shí)，其原理是以正負(fù)相消為主，簡(jiǎn)單來說，就是由人為制造全新誤差，借此來抵消系統(tǒng)中的原有誤差，確保有效控制誤差的目的得以良好實(shí)現(xiàn)，促使機(jī)械加工精度得以顯著提升，此種方法主要是在借助工藝手段難以改良原有誤差時(shí)進(jìn)行應(yīng)用[5]。值得注意的是，在選擇此種方式來提高機(jī)械加工精度時(shí)，應(yīng)對(duì)機(jī)械加工已經(jīng)存在的誤差問題進(jìn)行全面清晰了解，基于誤差產(chǎn)生的原因進(jìn)行充分明確，在此基礎(chǔ)上應(yīng)用誤差補(bǔ)償法才能收獲良好處理效果，避免因方法的盲目應(yīng)用導(dǎo)致誤差問題逐漸加劇。

2.3 誤差轉(zhuǎn)移及分組法

基于合理方式方法的應(yīng)用轉(zhuǎn)移熱變形、力變形、幾何誤差等問題，進(jìn)而確保上述誤差問題能夠發(fā)展到誤差非敏感方面，此種方式就是誤差轉(zhuǎn)移。在有效轉(zhuǎn)移熱變形及力變形、幾何誤差等的情況下，能為機(jī)械加工精度提供充足保障，使得工件生產(chǎn)質(zhì)量與要求相符。通常來說，在機(jī)械加工環(huán)節(jié)，一些誤差的產(chǎn)生都是以敏感方向?yàn)橹?，一旦把這些誤差敏感方向有效轉(zhuǎn)移到非敏感方向，則會(huì)促使機(jī)械加工精度得以顯著提升，如針對(duì)于工件表面誤差這一問題來說，可將其轉(zhuǎn)移到表面切線方面，借此達(dá)到誤差轉(zhuǎn)移目的[6]。在機(jī)械加工環(huán)節(jié)，存在的復(fù)雜性較為顯著，一般加工過程經(jīng)歷的程序往往較多，而各程序間的聯(lián)系又十分密切，一旦其中某一工序存在誤差問題，極有可能會(huì)給整個(gè)加工過程帶來嚴(yán)重影響，如受誤差復(fù)映影響，會(huì)在一定程度上擴(kuò)大整體工序加工誤差，對(duì)此要想使得此種誤差問題得以有效解決，可選擇誤差分組法進(jìn)行應(yīng)用，具體來說，應(yīng)以誤差大小為依據(jù)，分組上道工序加工后的零件，進(jìn)而在可控范圍內(nèi)控制誤差，之后逐一調(diào)整誤差的同時(shí)，使得整體誤差值逐步降低，保障加工精度。

2.4 實(shí)時(shí)補(bǔ)償法

選擇此種方法來提高機(jī)械加工精度時(shí)，主要是借助高準(zhǔn)確性的補(bǔ)償控制模塊加以應(yīng)用，進(jìn)而把誤差數(shù)據(jù)采集工作良好完成，在此基礎(chǔ)上以誤差大小及補(bǔ)償裝置微量位移情況等為依據(jù)、有效處理誤差。此裝置具有較強(qiáng)的運(yùn)行穩(wěn)定性，但值得注意的是，其自身通常會(huì)有局限性問題存在，如具體補(bǔ)償時(shí)、往往會(huì)高要求校正裝置精度，可以說校正裝置精度密切關(guān)系著誤差補(bǔ)償精度；但是，補(bǔ)償裝置的優(yōu)勢(shì)也十分顯著，在具體應(yīng)用時(shí)，僅需要操作人員在數(shù)據(jù)表格中輸入提前測(cè)量好的數(shù)據(jù)、即可借助加工過程的坐標(biāo)把補(bǔ)償數(shù)值準(zhǔn)確找出，進(jìn)而根據(jù)表格對(duì)坐標(biāo)軸進(jìn)行繪制，此時(shí)在對(duì)誤差情況進(jìn)行充分了解的情況下，即可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)誤差的有效補(bǔ)償目的，顯著提升誤差補(bǔ)償效率和精確度的同時(shí)，大幅度提升機(jī)械加工精度。

2.5 提高人員水平

工作人員是影響機(jī)械加工精度和效率的一方面重要因素，所以在機(jī)械加工環(huán)節(jié)、應(yīng)高度重視工作人員技術(shù)及素質(zhì)等水平，通過定期培訓(xùn)教育工作的積極開展，幫助工作人員逐步提升自身技能水平，確保在機(jī)械加工環(huán)節(jié)、工作人員能對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行熟練操作，有效避免操作誤差的同時(shí)，促使機(jī)械加工精度逐步提升。此外，培訓(xùn)過程應(yīng)注意提升工作人員機(jī)械加工精度控制意識(shí)的形成，通過機(jī)械加工精度重要性、作用等的宣傳，使得工作人員加工過程能有意識(shí)的控制精度，嚴(yán)格檢驗(yàn)機(jī)械設(shè)備，保障誤差有效降低[7]。需注意，檢驗(yàn)環(huán)節(jié)工作人員應(yīng)圍繞設(shè)備可能出現(xiàn)的誤差進(jìn)行全面分析和了解，為機(jī)械設(shè)備在高精度零件加工生產(chǎn)中的良好應(yīng)用提供保障。

2.6 控制工藝流程

首先，機(jī)械加工環(huán)節(jié)需要工作人員嚴(yán)格審核零部件設(shè)計(jì)圖紙，充分明確設(shè)計(jì)圖紙中要求的幾何形狀及尺寸大小等參數(shù)信息，在此基礎(chǔ)上科學(xué)編制加工工藝流程，并明確加工過程的工序及設(shè)備使用，之后合理分類精加工及粗加工工序，基于機(jī)器設(shè)備的科學(xué)選擇，確保合理有效地安排各工序加工時(shí)間，保證加工精度。其次，加工環(huán)節(jié)應(yīng)以相應(yīng)原則為依據(jù)，一旦加工環(huán)節(jié)并未在溫度方面進(jìn)行有效控制，設(shè)備或工件形變問題極有可能因此引發(fā)，影響機(jī)械加工精度，所以需要工作人員有效把握溫控時(shí)間，避免熱變形等誤差問題產(chǎn)生。

2.7 引進(jìn)現(xiàn)代技術(shù)

目前，機(jī)械加工領(lǐng)域已經(jīng)廣泛應(yīng)用數(shù)控機(jī)床，而工作人員要想對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行有效科學(xué)操縱，必須要以相應(yīng)的技術(shù)能力為支撐，同時(shí)基于軟件操作及計(jì)算機(jī)等技術(shù)的熟練掌握，對(duì)各加工環(huán)節(jié)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，此時(shí)一旦發(fā)現(xiàn)誤差問題，能夠以檢測(cè)到的誤差方向及程度等為依據(jù)，建立誤差微量位移，借此對(duì)機(jī)械加工誤差進(jìn)行有效彌補(bǔ)，提高加工精度[8]。應(yīng)用數(shù)控機(jī)床能有效控制加工誤差問題，同時(shí)也能顯著提升機(jī)械加工精度，但值得注意的是，數(shù)空機(jī)床同樣有缺陷問題存在，即補(bǔ)償裝置慣性會(huì)在一定程度上影響數(shù)控機(jī)床運(yùn)行，導(dǎo)致落后或停滯的補(bǔ)償現(xiàn)象隨之產(chǎn)生。

3 結(jié)束語

機(jī)械制造加工過程，應(yīng)對(duì)零件加工標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行充分明確，同時(shí)基于加工流程的合理規(guī)劃，全面考量機(jī)械加工過程零件精度的影響因素，進(jìn)而把預(yù)防及優(yōu)化改進(jìn)工作做好，確保加工環(huán)節(jié)的誤差得以有效減少，為加工精度及生產(chǎn)過程的經(jīng)濟(jì)效益、生產(chǎn)質(zhì)量等提供全面保障。