探討機(jī)械加工工藝的預(yù)防技術(shù)

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1、前言

在進(jìn)行零件機(jī)械加工工作時，也就是說要有一個完整的工藝系統(tǒng)來支持加工工作，這就是所說的機(jī)械加工工藝系統(tǒng)。機(jī)械加工工藝系統(tǒng)主要由機(jī)床、各種工件和工具以及所用的夾具等組成。在機(jī)械加工的過程中，普遍存在各種工藝系統(tǒng)力和熱效應(yīng)的影響，從而給各加工件造成變形等嚴(yán)重后果，導(dǎo)致工件標(biāo)準(zhǔn)的幾何參數(shù)發(fā)生誤差，降低了工件原本的質(zhì)量。

2、機(jī)械加工工藝系統(tǒng)變形的種類及原因

一般情況下，機(jī)械加工工藝系統(tǒng)存在兩種形式的變形，即機(jī)械加工工藝系統(tǒng)的受力變形和熱效應(yīng)變形。具體表現(xiàn)為在車削環(huán)節(jié)中大小頭以及各種圓孔呈橢圓狀，刨銑面的粗糙精確度明顯低于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

機(jī)械加工工藝在進(jìn)行切削加工環(huán)節(jié)中所產(chǎn)生的夾緊力、切削力以及本身存在的重力會給工藝系統(tǒng)帶來相應(yīng)的變形，導(dǎo)致用于操作的工具、工件在原本的靜態(tài)環(huán)境下已經(jīng)調(diào)整好的位置或在進(jìn)行切削成形運動前的幾何關(guān)系發(fā)生改變，從而引起機(jī)械加工工藝的誤差。

在進(jìn)行機(jī)械加工時，工藝系統(tǒng)經(jīng)常會在各種形式的熱源影響下發(fā)生熱變形。引起工藝系統(tǒng)發(fā)生熱變形主要包括兩種熱源，即內(nèi)部、外部熱源。內(nèi)部熱源主要來自于加工過程中產(chǎn)生的切削熱和機(jī)床和機(jī)械的液壓系統(tǒng)在作業(yè)時所產(chǎn)生的摩擦熱，外部熱源則主要來自機(jī)械的外部工作環(huán)境溫度和陽光、各種設(shè)備產(chǎn)生的輻射熱。在進(jìn)行切削加工中，引起熱變形的主要原因是切削熱，而大型或精密工件的熱變形不能忽略外部熱源的影響。熱變形會對各類型的工件、刀具相對運動、位置的正確性造成破壞，形成一定的加工誤差。

3、機(jī)械加工工藝系統(tǒng)變形的預(yù)防措施

3.1預(yù)防機(jī)械加工工藝系統(tǒng)受力變形的相關(guān)措施

3.1.1提高工藝系統(tǒng)的剛度

在進(jìn)行機(jī)械加工時工作人員要選擇合理的裝夾加工方式，盡最大努力夾緊加在機(jī)床上所用的工件，保持加工面盡量貼合夾緊面，如果需要車削長軸，可在頂尖處應(yīng)用中心架，要注意最大程度上縮短刀桿、滑枕等工件、工具的懸伸長度。

3.1.2提高接觸剛度

用于機(jī)械加工的部件一般在通常情況下的接觸剛度要低于實體零部件的剛度，因此，提高基礎(chǔ)剛度能夠大力改善機(jī)械加工工藝系統(tǒng)變形程度。常用的提高接觸剛度通常有三種方法：第一，全面提高部件中各種零件之間相互接合表面的質(zhì)量；第二，給機(jī)床部件施加一定的預(yù)加載荷；第三，注意提高各種工件用于定位的基準(zhǔn)面精度，同時控制其表面粗糙度在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。

3.1.3合理選擇工件、刀具

要預(yù)防機(jī)械加工工藝系統(tǒng)受力變形，必須要采取適合當(dāng)前要加工部件的工藝措施，各類型刀具的幾何參數(shù)及所用工件的切削用量要保證選擇合理，以最大程度上減少切削力，避免加工工藝系統(tǒng)的受力變形。在制訂零件加工工藝規(guī)程時，應(yīng)對零件每道加工工序的能力進(jìn)行精確評價，并盡可能合理采用先進(jìn)的工藝和設(shè)備，使每道工序都具備足夠的工序能力。隨著產(chǎn)品質(zhì)量要求的不斷提高，產(chǎn)品生產(chǎn)數(shù)量的增大和不合格率的降低，證明采用先進(jìn)的機(jī)械加工工藝和設(shè)備，其經(jīng)濟(jì)效益是十分顯著的。

3.2防止系統(tǒng)熱變形的對策

3.2.1減少內(nèi)部熱源的切削熱或磨削熱

工作人員通過控制刀具的切削用量，合理選擇刀具幾何參數(shù)來減少刀具產(chǎn)生的切削熱。如果零件要求高精度，要分開進(jìn)行粗加工和精加工。例如，在刨削大型龍門的床身導(dǎo)軌時，首先要進(jìn)行粗刨工作，再進(jìn)行寬刃精刨環(huán)節(jié)。注意粗加工完成后要暫停一段時間，為工藝系統(tǒng)提供充足的冷卻時間后再重新夾緊，從而達(dá)到減少粗加工引起的發(fā)熱影響加工精度。

3.2.2加強(qiáng)散熱能力

進(jìn)行機(jī)械加工時采用切削液或噴霧等方法帶走切削時產(chǎn)生的大量的切削熱或磨削熱，控制切削液的溫度也可達(dá)到良好的冷卻效果；還可以采用強(qiáng)制冷卻方法來控制加工過程中的熱變形，用冷凍機(jī)對用于散熱的切削液以及潤滑油強(qiáng)制冷卻，以便迅速帶走產(chǎn)生的切削熱量；注意保持機(jī)械加工工藝系統(tǒng)的熱平衡，要縮短大型精密機(jī)床的預(yù)熱期，以最快速度達(dá)到熱平衡狀態(tài)，保證加工精度。常采用的方法是在進(jìn)行加工前保持機(jī)床高速空運轉(zhuǎn)，也可人為進(jìn)行機(jī)床的局部加熱，使機(jī)床達(dá)到熱平衡；另外要注意控制作業(yè)的環(huán)境溫度，精密機(jī)床要安裝在恒溫車間進(jìn)行作業(yè)，減小對加工質(zhì)量的影響，有利于節(jié)省加工投資以及資源消耗。此外，還應(yīng)注意改善機(jī)床結(jié)構(gòu)，減小其熱變形。首先考慮結(jié)構(gòu)的對稱性。一方面?zhèn)鲃釉ㄝS承、齒輪等）在箱體內(nèi)安裝應(yīng)盡量對稱，使其傳給箱壁的熱量均衡，變形相近；另一方面，有些零件（如箱體）應(yīng)盡量采用熱對稱結(jié)構(gòu)，以便受熱均勻。還應(yīng)注意合理選材，對精度要求高的零件盡量選用膨脹系數(shù)小的材料。

4、結(jié)束語

以上所介紹的就是機(jī)械加工工藝系統(tǒng)存在的兩種常見的變形以及發(fā)生變形的原因，并針對這些工藝系統(tǒng)變形根據(jù)工作實踐闡述了相應(yīng)的預(yù)防和控制技術(shù)，在實際的機(jī)械加工環(huán)節(jié)中應(yīng)用這些預(yù)防技術(shù)能夠收獲比較理想的效果。

本文作者:張林柱工作單位:吉林省琿春礦業(yè)集團(tuán)機(jī)電分公司