机械加工工艺与加工精度关系探讨
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摘要：机械零件加工过程中，影响机械零件加工质量的因素很多，其中机械零件加工精度是影响加工质量的主要因素。而工艺系统几何精度、受力变形和零件热变形等又对加工精度有一定的影响。为了更好的了解加工工艺和加工精度的关系，本文从机械加工和加工工艺概念、影响加工精度因素出发，结合实例对机械加工工艺与加工精度之间的关系进行分析，以期为今后机械加工方面的研究提供依据。
关键词：机械加工工艺；加工精度；关系
中图分类号：V262.3+3
机械工艺系统是由多个部件和分系统构成的，加工中任何一个环节出现问题，都会使整个工艺系统得工作精度受到影响。另外系统运动过程中产生的热量或不同用力也会对系统本身造成影响，使零件精度达不到标准切合度。为了确保零件质量，需要对影响机械加工零件精度因素进行分析，并从实际出发，改进机械加工工艺，提高零件精准度，以确保机械加工后续工作持续进行。下文对与机械加工相关的内容做出具体分析。
一、机械加工和加工工艺概念
所谓的机械加工就是用加工机械改变零件的性能或外形尺寸的过程。依据零件所处温度状态可以将机械加工分为冷加工和热加工。常温状态下加工而不引起零件发生化学、物力变化的的机械为冷加工；高于常温或低于常温状态下加工的机械为热加工。而机械加工工艺是工艺技术人员根据机械零件产品设备的条件、需加工的数量和工人的工艺素质等条件确定工艺过程，并将相关内容编织成的工艺文件。这些工艺文件也可以称之为工艺规程，其是计划、组织生产的依据，也是车间、工厂改造的基本技术依据。因不同机械加工工厂的实际状况不同，工艺规程的针对性也不同，机械零件或加工制造步骤可称为工艺流程，通过机械加工制造将毛坯加工成零件的过程称为机械加工工艺过程，一个普通零件经过粗加工、精加工、装配、检验和包装等环节的过程，就是此零件的加工工艺流程。因加工工艺是基于机械工艺流程通过改变机械零件性质、尺寸及形状将毛坯将工程成品或半成品的过程，在实际加工过程中，每一个加工工艺环节步骤和流程必须有详细的说明，以为后续工作提供依据。
二、影响零件加工精度的主要因素
1.受力变形因素
加工工艺系统是由机床、零件、工具和夹具等组成的，在实际加工中这些环节可能会因受不同切削力、重力的影响而发生变形，使原本已经处于静态位置的零件、刀具及切削过程发生几何变化，进而出现零件精度产生误差。为了减少此种因素对零件加工精度的影响，实际加工中应该加强系统刚度和降低系统负荷。其中提高工艺系统刚度，可以通过连接表面的接触刚度、结构合理化设计及合理化加工来实现；降低系统负荷则需要减少切削过程中残留下来的余应力，根据机械加工实际情况适当的增加热处理程序，并合理的改进设计热处理过程，以减少零件精度问题。
2.几何精度因素
机械零件加工原理、零件调整、夹具及道具等都可能造成几何精度误差，从而影响零件精度和质量。加工原理误差是加工过程中用近似成形运动或削弱轮廓，使近似成形运动或切削刃轮廓将刀具或机床结构发生简化，来提高生产效率和加工精度的。这种因素虽然会引起精度误差，但误差符合精度标准误差，在实际生产中使用的比较广；零件加工过程中，因零件达不到标准而使工艺系统调整的事件时有发生，而我们知道任何调整不可能达到零件绝对标准尺寸，此类误差是不可避免的；机床误差一般是机床制造、安装或使用过程中摩擦受损而造成的精度误差；夹具定位元件、刀具导向元件或夹具制造过程中或实际运转过程中摩擦受损引发的精度误差，这种误差因刀具种类不同而对零件加工产生不同程度的影响；成形刀具使用过程中刃口的不均匀磨损也会引发误差，尤其是当工作面较大时会影响零件形状精度。
除了受力变形和几何因素对机械加工零件精度有影响外，系统中的热变形也会影响机械加工零件精度。零件热变形主要有对精度的影响因素主要有工件热变形、刀具热变形和机床热变形等。
三、基于绝缘零件的机械加工工艺和加工精度关系
本文以3240环氧板绝缘材料加工为依据，对机械加工工艺和加工精度关系进行具体分析。3240环氧板是玻璃布板用环氧树脂粘合经过烘干和热压而形成的绝缘材料。这种材料固化后有较强的力学性能，处于中温状态下机械强度较高，处于高温状态下，其电气稳定性较好，高介电性能、耐表面漏电及耐电弧性能也相对较好，被广泛应用于机械加工、电气、电子等领域的绝缘件加工中。但是因3240环氧板本身有层状结构在应力的作用下容易造成层面间与层面垂直方向间差异，致使机械加工性能变差，零件精度不准确，甚至加工过程中出现分层、掉块、边缘发白或撕扯现象，从而使零件加工精度得不到保证。在这种情况下，则需要通过改进机械加工工艺，来确保加工精度。
1.基于3240环氧板机械加工问题
研究机械加工工艺和加工精度关系过程中，选用的材料为环氧玻璃板，其体积为90×90×10mm。工艺加工过程中，先钻内孔流量，然后将内孔车外圆夹到位，再将外圆车内孔和内台阶调整到标准位置，零件切至标准尺寸，最后用铣刀在圆盘平面上铣出20mm宽的槽位。工艺流程如图（1）
上述工艺实践过程中，特别是在对内孔车外圆进行夹持过程中，外圆出刀方向有明显的分层发白现象，严重时工件端面不平整甚至出现撕裂现象；在铣20宽槽位时，零件边缘出现大量掉块、零件边角撕裂、缺损现象。这些问题的出现不仅会使零件精准度无法保证，也会影响零件加工工作的有序进行。为解决这一问题，需要对机械加工工艺系统进行改进。
2.工艺改善方法
（1）针对零件边缘分层发白和撕裂、缺损现象，工艺技术人员进行了专业分析。分析表明出现这些问题主要原因是工艺中采用的是直接夹持内孔车外圆方法，用此方法加工时，车刀所经之处会向材料施加轴向力，使出刀较薄弱材料边缘位置发生变形，并对出刀最基层进行撕拉，从而使零件分层或翻边。如（图2）
通过对上述影响零件精度原因的分析，要想减少零件边缘边缘最薄部分发生变形，夹持内孔车外圆时，可以先用卡爪一个平面相对较大的支撑圆环，用尾座顶住内孔车外圆内孔，使其与圆环中心相对，以此减少车刀轴向作用力对零件材料的作用，机械加工企业用新的工艺方法之后，车刀经过的部位零件材料内部应力平衡，零件的外圆、断面车外圆和车外断面圆分层、撕裂飞边现象减少。
（2）铣20宽槽位边角掉块、零件边角撕裂、缺损现象，工艺技术人员经过分析了解到铣床加工过程中采用的铣20刀成形后会产生较大的切向力，零件材料较薄的地方不堪切向力的冲击，在圆盘铣刀刃口材料的内部纤维组织会被撕扯，从而出现边角掉块、零件边角撕裂、缺损现象。为了减少这些问题，工艺技术人员先用φ8的铣刀走出20宽槽的外两道槽，没道槽预留1mm，两次进刀，每次2mm，最后再将两边中间余量和两侧壁余量部分铣掉。具体顺序如（图3）
结果证明，采用这种新型工艺方法，材料边缘处的作用力和锐边基面面积减少，便于铣刀切断。圆盘平面铣口刀刃口之间的间隙也逐渐变小，车刀对零件材料的冲击力减弱，零件报废率降低，精度得到了保证。
结束语：
综上所述，机械加工工艺质量如何直接影响机械工件精度，进而影响零件加工后续工作有序进行。为了减少零件精度问题，需要综合机械工件精度影响因素，找出确保零件精度的可行性措施。上文通过理论结合实践的方法，一定程度上解决了零件加工精度问题。随着科学技术不断的发展和工艺技术的改进，机械加工工零件精度问题将会得到有的效控制。
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