謝良雄

摘要：為了有效改進(jìn)機(jī)械加工過程中存在的誤差問題，研究以某個(gè)零件加工案例為對象，對機(jī)械加工技術(shù)加工過程中存在的問題展開研究分析，深入探討了機(jī)械加工技術(shù)的誤差以及改進(jìn)方法。先對零件加工過程中存在的變形問題、殘余盈利以及磨削剛性誤差以及裝夾不合理等問題展開研究，從機(jī)械加工機(jī)床精度、刀具刃口以及工件裝夾方法等方面為切入點(diǎn)，詳細(xì)對機(jī)械加工工藝技術(shù)的誤差展開探究，并提出了相應(yīng)的改進(jìn)方法。最后，經(jīng)驗(yàn)證結(jié)果證明，改進(jìn)后的機(jī)械加工工藝具有良好的效果，不僅能夠有效提高加工的精度和效率，還能夠?yàn)橄嚓P(guān)工作提供參考。

關(guān)鍵詞：機(jī)械制造??加工工藝技術(shù)??誤差分析??改進(jìn)方法

中圖分類號：TH16

Analysis?of?Errors?and?Improvements?of?Machining?Process?Technology

XIE?Liangxiong

（Lianyuan?Industry?and?Trade?Vocational?Secondary?School，?Loudi，?Hunan?Province，?417100?China）

Abstract：?In?order?to?effectively?improve?the?error?problem?in?the?machining?process，?this?study?takes?a?certain?part?processing?case?as?the?object，?studies?and?analyzes?the?problems?of?machining?technology?in?the?machining?process，?and?deeply?explores?the?errors?and?improvement?methods?of?machining?technology.?Firstly，?this?paper?studies?the?problems?of?deformation，?residual?stress，?grinding?rigidity?errors?and?unreasonable?clamping?during?the?machining?process?of?parts.?Then，?it?takes?the?accuracy?of?machining?machines，?the?cutting?edge?of?tools?and?the?clamping?methods?of?workpieces?as?starting?points，?explores?the?error?of?machining?process?technology?in?detail，?and?proposes?corresponding?improvement?methods.?Finally，?the?verified?results?have?shown?that?the?improved?machining?process?technology?has?good?effects，?which?can?not?only?effectively?improve?the?accuracy?and?efficiency?of?machining，?but?also?provide?reference?for?related?work.

Key?Words：?Mechanical?manufacturing;?Process?technology;?Error?analysis;?Improvement?method

制造領(lǐng)域中機(jī)械加工工藝技術(shù)具有不可替代的作用，而加工精度作為機(jī)械加工的重要指標(biāo)，在加工過程中如何有效降低加工誤差，合理對機(jī)械加工精度進(jìn)行控制，是提高機(jī)械加工工藝技術(shù)質(zhì)量的一個(gè)重要問題。因此，本文以某個(gè)零件加工為研究對象，從機(jī)械加工工藝技術(shù)的誤差與控制等方面展開了探究，并提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施。

1?機(jī)械加工工藝技術(shù)概述

機(jī)械加工工藝是一項(xiàng)復(fù)雜的工作，它涉及從原材料或毛坯件到最終成品的各個(gè)步驟，工藝流程的設(shè)計(jì)和實(shí)施必須依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙的尺寸、樣式和要求進(jìn)行，而且還需要考慮各種機(jī)械加工方法的適用性和局限性。機(jī)械加工工藝流程的復(fù)雜性不僅在于加工步驟的繁多，還在于加工過程中需要控制的各種因素，每個(gè)加工步驟都可能影響到產(chǎn)品的精度、表面質(zhì)量、材料性能等各個(gè)方面。因此，對于機(jī)械加工工藝流程的控制必須嚴(yán)格，任何一點(diǎn)失誤都可能導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量出現(xiàn)問題[1]。

2?機(jī)械加工工藝技術(shù)誤差分析研究

2.1零件加工案例分析

為了進(jìn)一步探究機(jī)械加工工藝技術(shù)的誤差，本文以某個(gè)設(shè)備上的齒輪結(jié)構(gòu)為研究對象，已知該零件的直徑、厚度分別為71.12mm和3.3mm。根據(jù)圖樣要求，該零件是采用一種滲碳鋼制作而成，常用于高荷載設(shè)備上。實(shí)施零件加工的工藝技術(shù)方案，主要分為22個(gè)步驟，但是在實(shí)際加工過程當(dāng)中，存在3個(gè)問題：（1）零件在經(jīng)過熱處理時(shí)發(fā)生了嚴(yán)重的變形；（2）平磨時(shí)齒輪的齒寬厚度不均，誤差超過0.12mm；（3）部分零件加工時(shí)出現(xiàn)脫松動(dòng)問題。

2.2產(chǎn)品機(jī)械加工過程中存在的誤差

2.2.1齒輪變形

機(jī)械加工過程當(dāng)中，導(dǎo)致加工誤差出現(xiàn)的原因分為很多種，如加工材料自身的特性、數(shù)控機(jī)床的精度、加工刀具的狀況等均可能會(huì)造成誤差的出現(xiàn)。尤其是在機(jī)械加工熱處理之前，由于對零件的尺寸、陣列孔等方面的要求不高，所以常被放置在粗加工階段，但這就會(huì)導(dǎo)致被加工的零件內(nèi)部平衡失調(diào)，內(nèi)部應(yīng)力被改變，從而導(dǎo)致零件的變形[2]。

2.2.2平磨厚度誤差

磨削熱的影響、磨削零件的剛性以及精加工過程安排不合理都可能導(dǎo)致平磨基準(zhǔn)大端面后齒寬厚度差較大。在磨削過程中，砂輪與工件之間的強(qiáng)烈摩擦?xí)a(chǎn)生較大的熱量，導(dǎo)致工件表面溫度迅速升高。由于表層金屬的塑性變形和殘余應(yīng)力的作用，工件會(huì)產(chǎn)生撓曲變形，特別是在磨削區(qū)的中部和邊緣處。同時(shí)，按照現(xiàn)有的工藝流程，零件在磨削時(shí)常常存在壁厚不均勻的問題，導(dǎo)致剛性較差，在加工過程中，這種剛性不足的零件極易產(chǎn)生變形，進(jìn)而影響其精度和質(zhì)量[3]。

2.2.3工件裝夾誤差

工件裝夾方式和夾具誤差都是影響加工精度的關(guān)鍵因素。機(jī)械加工過程中，工件若是沒有正確地裝夾在機(jī)床上，就可能會(huì)導(dǎo)致多種問題出現(xiàn)，例如工件變形、偏移或者振動(dòng)，從而零件加工的精度造成一定程度的影響。同時(shí)，夾具是機(jī)械加工工藝技術(shù)中不可或缺的一部分，裝夾的方式有多種，包括直接裝夾、臺(tái)鉗裝夾、壓板裝夾等。直接裝夾適用于小型工件，通過直接將工件放在機(jī)床工作臺(tái)上進(jìn)行裝夾，這種方式雖然簡單，但對于大型工件來說，由于其重量和體積較大，可能會(huì)導(dǎo)致工件變形和定位不準(zhǔn)。

2.2.4磨削液

在機(jī)械加工過程中，切削液扮演著不可或缺的角色，它不僅起到冷卻作用，能夠有效地帶走由切削過程產(chǎn)生的熱量，同時(shí)還具備潤滑和清洗功能。然而，切削液中的某些成分，例如雜質(zhì)、顆粒和水分的存在，也對加工精度產(chǎn)生一定的影響，它們可能會(huì)劃傷工件表面，導(dǎo)致粗糙度下降，或者阻塞刀具的切削刃，降低切削效率。

3?誤差改進(jìn)方法

機(jī)械加工過程中存在多種誤差問題，而常見的誤差改進(jìn)方法見表1所示。

3.1對零件結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化處理

在對加工零件進(jìn)行熱處理之前，需要可根據(jù)毛坯二合一雙倍壁厚的要求對零件進(jìn)行數(shù)控機(jī)床車加工，這樣做可以增加除齒輪以外的其余部位的厚度，并使整個(gè)零件設(shè)計(jì)成對稱結(jié)構(gòu)。采用這種結(jié)構(gòu)，能夠有效降低零件的輪廓比值，增加零件的整體剛性；并且，還能夠進(jìn)一步降低熱處理后零件的齒輪磨削余量，改善熱處理后零件的變形情況。同時(shí)，在對零件實(shí)施熱處理之前，可以通過采取消車環(huán)槽和鉆陣列孔的工藝步驟，解決零件的壁厚不均勻的問題，這樣既可以減小了零件內(nèi)部應(yīng)力的變化，還能夠改變機(jī)械加工過程中存在零件變形問題[4]。

3.2降低機(jī)械加工殘余應(yīng)力

在進(jìn)行車環(huán)槽和鉆陣列孔等機(jī)械加工過程后，工件內(nèi)部可能會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力，這些應(yīng)力會(huì)影響工件的精度和穩(wěn)定性，因此需要采取措施來降低其影響。如在磨削前增加去應(yīng)力工序，采用熱處理、振動(dòng)時(shí)效、超聲波時(shí)效或沖擊時(shí)效等方法，釋放工件內(nèi)部的應(yīng)力，進(jìn)而達(dá)到減少工件內(nèi)部的殘余應(yīng)力的目的。此外，還可以借助合適的加工方法或者工具來提高工件的加工精度和質(zhì)量穩(wěn)定性。

3.3優(yōu)化加工工藝參數(shù)

提高數(shù)控機(jī)床加工精度的另一種重要方法是優(yōu)化工藝參數(shù)，通過對工藝參數(shù)的調(diào)整和優(yōu)化，可以有效地提高零件的加工精度，具體措施敘述如下。

首先，根據(jù)零件的精度要求選擇合適的刀具。刀具的規(guī)格和精度的選擇是影響加工精度的重要因素，選擇正確的刀具可以確保加工過程的穩(wěn)定性和精度；其次，控制切削深度和被吃刀量，減小切削力和機(jī)床振動(dòng)對加工精度的影響。在切削過程中，切削深度和被吃刀量的控制對于減小機(jī)床振動(dòng)和切削力具有重要作用。合理的被吃刀量和切削深度可以提高加工過程的穩(wěn)定性，從而降低誤差。此外，合理規(guī)劃切削路線也是提高加工精度的重要手段，通過合理的切削路線規(guī)劃，可以減小切削加工零件應(yīng)力變形的程度，提高加工精度。所以，通過借助不同的方式對機(jī)械加工工藝技術(shù)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，不僅可以提高零件加工的精度，還能夠有效降低由機(jī)床因素導(dǎo)致的加工誤差，使得最后加工完成的零件，能夠滿足用戶的需求[5]。

3.4誤差補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用

數(shù)控機(jī)床的精度問題一直是制造和生產(chǎn)過程中的重要挑戰(zhàn)，現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)提供了各種先進(jìn)的誤差補(bǔ)償功能來消除機(jī)床系統(tǒng)誤差，從而提高了整體加工精度。其中，螺距誤差補(bǔ)償是一種有效的方法，它通過測量機(jī)床實(shí)際傳動(dòng)過程中產(chǎn)生的位置誤差，對伺服系統(tǒng)傳動(dòng)產(chǎn)生的誤差進(jìn)行合理補(bǔ)償，從而提高了傳動(dòng)精度。

4?改進(jìn)后的機(jī)械加工工藝技術(shù)

4.1加工設(shè)備選擇

為了驗(yàn)證改進(jìn)后的加工工藝方案的可行性，本文選擇利用普通類型的臥軸距臺(tái)磨床為平面磨削設(shè)備，磨削的砂輪選擇利用拋光鏡面類型的磨砂輪。針對工件夾具的選擇為導(dǎo)磁夾具，該夾具的應(yīng)用能夠有效保證工件在裝夾過程中的穩(wěn)定性。

4.2磨削液選擇

針對磨削液用量方面的選擇，本文將根據(jù)每一次進(jìn)刀量進(jìn)行設(shè)置為不超過0.01m，其磨削的速度為20～25m/s。并且，在產(chǎn)品加工過程當(dāng)中需要加強(qiáng)對乳化液的重視，用于對工件進(jìn)行冷卻處理。

4.3改進(jìn)前后的技術(shù)效果對比

在對改進(jìn)后的機(jī)械加工工藝技術(shù)進(jìn)行驗(yàn)證時(shí)，本文選擇8件工件為實(shí)驗(yàn)對象進(jìn)行驗(yàn)證分析。在加工時(shí)，改進(jìn)后的工藝技術(shù)應(yīng)用，有效改善了熱處理后工件端面變成問題與零件環(huán)槽外部端面的平面度，使其變形量合理控制在0.1mm范圍之內(nèi)，而挖斷磨削平面度不超過0.02mm。這樣一來，不僅保障了齒輪齒寬的厚度，還確保了工件裝夾的穩(wěn)定性，避免了加工時(shí)工件出現(xiàn)跑動(dòng)的現(xiàn)象[6]。最后，當(dāng)完成零件加工任務(wù)后，從零件的跳動(dòng)以及厚度等方面對加工誤差進(jìn)行評估分析，具體結(jié)果見表2所示。

從表2結(jié)果來看，改進(jìn)后的機(jī)械加工工藝技術(shù)，能夠有效解決加工誤差問題，并滿足零件磨削前跳動(dòng)的需求。

5?結(jié)語

綜上所述，機(jī)械加工工藝技術(shù)誤差分析與改進(jìn)不僅關(guān)系到產(chǎn)品加工的質(zhì)量、成本以及效率等，還對推動(dòng)機(jī)械加工制造領(lǐng)域的發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。因此，本文結(jié)合機(jī)械加工案例，對加工過程中存在的誤差與改進(jìn)展開分析研究，發(fā)現(xiàn)在機(jī)械加工過程中誤差的出現(xiàn)是無法避免的，但是可以采用不同的技術(shù)來減少機(jī)械加工的誤差，如通過提高數(shù)控機(jī)床的精度、優(yōu)化刀具、調(diào)整加工工藝參數(shù)等方式，都能夠減小機(jī)械加工的誤差，使得其精度與加工效率得到提升，這對促進(jìn)機(jī)械加工工藝技術(shù)的水平提升具有一定的實(shí)踐意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 吳清雨，殷耀君，姚素嫻，等.?薄板齒輪加工工藝研究與改進(jìn)[J].?機(jī)械傳動(dòng)，2023，47（4）：171-176.

[2] 陳啟迪，胡小龍，吝敏，等.?超精密加工誤差補(bǔ)償技術(shù)研究綜述[J].?中國機(jī)械工程，2023，34（3）：253-268.

[3] 陳齊志.?工業(yè)機(jī)器人銑削系統(tǒng)顫振分析與加工精度提升方法研究[D].?濟(jì)南：山東大學(xué)，2022.

[4] 陳瑋崢.?考慮載荷工況的機(jī)床主軸精度測試與空間誤差分析[D].?長春：吉林大學(xué)，2021.

[5] 尹瑞雪，李付春.成本約束下數(shù)控銑削刀具路徑與參數(shù)低碳化研究[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2022（11）：117-121.

[6] 孫鳴雷.機(jī)械加工工藝技術(shù)與誤差方式分析[J].新型工業(yè)化，2022，12（5）：60-63，67.