机械加工论文范文

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2现代化机械加工技术的内容与发展方向

（1）机械加工的绿色制造

机械加工的绿色制造是机械制造企业可持续发展战略的重要体现，也是机械制造企业在综合环境与资源所构建出的全新加工模式。其根本目的在于将机械加工产品在整个加工过程中，最大限度的做到资源的最优处理，降低废弃物的产生，加大利用率。而绿色制造最明显的工艺则体现在切削加工不使用切削液上。因为，切削液对人体的健康、生态环境都会造成极大的威胁，同时切削液的使用还会加大能源的消耗。所以，在条件允许的前提下，尽可能不使用切削液进行切削，加大对切削工艺的研究与开发，以实现机械加工的绿色制造。

（2）计算机集成制造CIM

近些年来，随着计算机的普及应用与发展，计算机集成制造早已成为机械制造企业进行规模生产的主要科技技术手段。CIM就是指通过计算机实现信息的集成化并进行现代机械加工制造，用以提高企业的总体经济效益，促进企业的健康、稳定发展。尤其是改项技术的应用，还能够统筹整个机械加工过程，将企业从市场预测、产品设计、加工制造、经营管理乃至售后服务都整合到一个系统之中得到一体化处理，因此，该项工艺已经成为当今现代机械加工技术的主要发展趋势。

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工艺系统的几何误差通常包括机床、刀具、夹具自身的几何误差以及在使用过程中的磨损和调整误差，其中机床、夹具、刀具的自身几何误差是加工之前就已经存在的，在加工过程中反馈到零件上。工件的加工通常是通过机床进行的，机床自身制造精度就决定了工件的加工精度。在实际生产中，对工件精度影响较大的有主轴回转造成的误差、导轨造成的误差以及机床传动链造成的误差等，其中主轴回转误差包括主轴的弯曲挠度、同轴度、轴承误差等；导轨误差包括导轨制造误差、导轨磨损、导轨安装误差；传动链误差是由传动链各个环节的制造和装配误差造成的。同样，刀具和夹具的误差也是由制造误差和安装误差造成的。

1.2工艺系统引起的误差对机械加工精度的影响

工艺系统引起的误差按照原理不同可以分受力变形和受热变形两种，前者是指工艺系统加工过程中受到重力、惯性力、切削力等因素的影响产生了变形，破坏了工件与切削刃之间的位置关系，从而造成了加工误差，这种误差通常通过提高接触刚度、工件刚度、机床刚度以及合理利用夹具来减少；后者是指工艺系统受到了外界热源的影响而产生了变形，影响了工件的加工精度，工艺系统发生热变形的原因有以下三种：（1）机床长时间运行成为热源，而机床结构复杂、散热不均匀使机床各个部位的温度不同，产生的变形也不同，最终导致了误差；（2）工件在加工过程中由于摩擦或其它外因作用变热，产生了加工误差；（3）刀具的热容量和体积都较小，使热量集中在切削部位，较高的温度对工件造成了影响。

1.3工件内应力对机械加工精度的影响

工件内应力是指工件的外载荷去除以后，工件内部仍残存的应力，主要由于金属内部组织的体积变化不均匀造成。具有内应力的工件是不稳定的，其内部组织会不断发生变化，直到内应力消失为止，在内应力变化过程中，工件的原有加工精度也会消失。工件的内应力主要是在热加工和冷加工中产生，如毛坯的铸造残余应力、冷校直中的内应力、切削中产生的内应力等。工件在经过加工过程中因为外界因素产生冷热不均匀，从而产生内应力，加工后不及时处理，内应力逐渐消失，就会使工件出现变形。在实际生产中通常通过合理设计零件结构、时效处理、合理安排工艺等手段消除内应力。

2提高机械加工精度的措施探讨

根据上文的分析，结合实践经验可以得知，提高机械加工的精度的工艺措施有四种，分别是直接减少误差法、误差补偿法、误差分组法、误差转移法。

2.1直接减少误差法

在查明工件产生误差的原因后，通过某种工艺措施对其减小或消除。如：采用“大主偏角反向切削法”进行细长轴的车削，可以较好的消除轴向切削力引起的弯曲变形，如果车床的顶尖采用弹簧顶尖，还可以有效的消除热变形造成的误差。综合而言，就是对某具体工件可能产生误差的各方面因素进行具体分析，针对此工件的加工精度要求，制定相应的工艺加工方案，从而达到控制工件误差，提高机械加工精度的目的。

2.2补偿误差法

所谓补偿误差就是通过人为的制造一种新的误差，来抵消工艺系统中的固有误差，从而达到控制误差的目的。此方法主要适用于原有误差无法通过工艺改良进行控制的情况，通过制造误差达到正负相抵消的目的。此方法的应用是建立在对机械加工误差全面了解，并完全掌握其成因的基础上进行的，否则盲目制造误差会进一步增加误差，达不到误差抵消的目的。

2.3误差分组法

在工件加工过程中，上道工序中的工件误差，会给本工序造成一定的影响，如：误差复映造成本工序的加工误差扩大、定位误差造成本工序的位置误差扩大。为了解决这个问题，在大批量加工工件时，可以采用误差分组法，即将上道工序加工后的零件按照误差大小分成N组，那么每组的误差范围就会缩小到原来的1/N，然后再各组的误差进行分别调整，从而达到减小误差，提高加工精度的目的。

2.4误差转移法

误差转移法是指通过某种措施将工艺系统中的几何误差、受力变形以及热变形等转移到误差非敏感的方向，使加工过程的误差对机械精度不会造成影响，从而达到提高机械加工精度的目的。机械加工误差通常是指其敏感方向的误差，如加工表面，只要将误差转移到非敏感方向，如加工表面的切线方向，机械加工的精度就会得到很大的提高。

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加工精度是指零件加工后的实际几何参数(尺寸、形状和位置)与理想几何参数的符合程度。在机械加工中，误差是不可避免的，但误差必须在允许的范围内。通过误差分析，掌握其变化的基本规律，从而采取相应的措施减少加工误差，提高加工精度。

一、机械加工产生误差主要原因

（一）主轴回转误差。主轴回转误差是指主轴各瞬间的实际回转轴线相对其平均回转轴线的变动量。产生主轴径向回转误差的主要原因有：主轴几段轴颈的同轴度误差、轴承本身的各种误差、轴承之间的同轴度误差、主轴绕度等。适当提高主轴及箱体的制造精度，选用高精度的轴承，提高主轴部件的装配精度，对高速主轴部件进行平衡，对滚动轴承进行预紧等，均可提高机床主轴的回转精度。

（二）导轨误差。导轨是机床上确定各机床部件相对位置关系的基准，也是机床运动的基准。车床导轨的精度要求主要有以下三个方面：在水平面内的直线度；在垂直面内的直线度；前后导轨的平行度(扭曲)。除了导轨本身的制造误差外，导轨的不均匀磨损和安装质量，也是造成导轨误差的重要因素。

（三）传动链误差。传动链的传动误差是指内联系的传动链中首末两端传动元件之间相对运动的误差。传动误差是由传动链中各组成环节的制造和装配误差，以及使用过程中的磨损所引起。

（四）刀具的几何误差。任何刀具在切削过程中，都不可避免要产生磨损，并由此引起工件尺寸和形状地改变。正确地选用刀具材料和选用新型耐磨的刀具材料，合理地选用刀具几何参数和切削用量，正确地采用冷却液等，均能最大限度地减少刀具的尺寸磨损。必要时还可采用补偿装置对刀具尺寸磨损进行自动补偿。

（五）定位误差。一是基准不重合误差。在零件图上用来确定某一表面尺寸、位置所依据的基准称为设计基准。在工序图上用来确定本工序被加工表面加工后的尺寸、位置所依据的基准称为工序基准。在机床上对工件进行加工时，须选择工件上若干几何要素作为加工时的定位基准，如果所选用的定位基准与设计基准不重合，就会产生基准不重合误差。二是定位副制造不准确误差。夹具上的定位元件不可能按基本尺寸制造得绝对准确，它们的实际尺寸(或位置)都允许在分别规定的公差范围内变动。工件定位面与夹具定位元件共同构成定位副，由于定位副制造得不准确和定位副间的配合间隙引起的工件最大位置变动量，称为定位副制造不准确误差。

（六）工艺系统受力变形产生的误差。一是工件刚度。工艺系统中如果工件刚度相对于机床、刀具、夹具来说比较低，在切削力的作用下，工件由于刚度不足而引起的变形对加工精度的影响就比较大。

二是刀具刚度。外圆车刀在加工表面法线(y)方向上的刚度很大，其变形可以忽略不计。镗直径较小的内孔，刀杆刚度很差，刀杆受力变形对孔加工精度就有很大影响。

三是机床部件刚度。机床部件由许多零件组成，机床部件刚度迄今尚无合适的简易计算方法，目前主要还是用实验方法来测定机床部件刚度。变形与载荷不成线性关系，加载曲线和卸载曲线不重合，卸载曲线滞后于加载曲线。两曲线线间所包容的面积就是载加载和卸载循环中所损耗的能量，它消耗于摩擦力所做的功和接触变形功；第一次卸载后，变形恢复不到第一次加载的起点，这说明有残余变形存在，经多次加载卸载后，加载曲线起点才和卸载曲线终点重合，残余变形才逐渐减小到零。

（七）工艺系统受热变形引起的误差。工艺系统热变形对加工精度的影响比较大，特别是在精密加工和大件加工中，由热变形所引起的加工误差有时可占工件总误差的50%。机床、刀具和工件受到各种热源的作用，温度会逐渐升高，同时它们也通过各种传热方式向周围的物质和空间散发热量。（八）调整误差。在机械加工的每一工序中，总要对工艺系统进行这样或那样的调整工作。由于调整不可能绝对地准确，因而产生调整误差。在工艺系统中，工件、刀具在机床上的互相位置精度，是通过调整机床、刀具、夹具或工件等来保证的。当机床、刀具、夹具和工件毛坯等的原始精度都达到工艺要求而又不考虑动态因素时，调整误差的影响，对加工精度起到决定性的作用。

（九）测量误差。零件在加工时或加工后进行测量时，由于测量方法、量具精度以及工件和主客观因素都直接影响测量精度。

二、提高机械加工精度的措施

（一）减少原始误差。提高零件加工所使用机床的几何精度，提高夹具、量具及工具本身精度，控制工艺系统受力、受热变形、刀具磨损、内应力引起的变形、测量误差等均属于直接减少原始误差。为了提高机械加工精度，需对产生加工误差的各项原始误差进行分析，根据不同情况对造成加工误差的主要原始误差采取不同的措施解决。对于精密零件的加工应尽可能提高所使用精密机床的几何精度、刚度和控制加工热变形;对具有成形表面的零件加工，则主要是如何减少成形刀具形状误差和刀具的安装误差。

（二）误差补偿法。对工艺系统的一些原始误差，可采取误差补偿的方法以控制其对零件加工误差的影响。

①误差补偿法：此法是人为地造出一种新的原始误差，从而补偿或抵消原来工艺系统中固有的原始误差，达到减少加工误差，提高加工精度的目的。

②误差抵消法：利用原有的一种原始误差去部分或全部地抵消原有原始误差或另一种原始误差。

（三）分化或均化原始误差。为了提高一批零件的加工精度，可采取分化某些原始误差的方法。对加工精度要求高的零件表面，还可以采取在不断试切加工过程中，逐步均化原始误差的方法。

①分化原始误差(分组)法：根据误差反映规律，将毛坯或上道工序的工件尺寸经测量按大小分为n组，每组工件的尺寸范围就缩减为原来的1/n。然后按各组的误差范围分别调整刀具相对工件的准确位置，使各组工件的尺寸分散范围中心基本一致，以使整批工件的尺寸分散范围大大缩小。

②均化原始误差：此法过程为通过加工使被加工表面原有误差不断缩小和平均化的过程。均化的原理就是通过有密切联系的工件或工具表面的相互比较和检查，从中找出它们之间的差异，然后再进行相互修正加工或基准加工。

（四）转移原始误差。这种方法的实质就是将原始误差从误差敏感方向转移到误差非敏感方向上去。转移原始误差至非敏感方向。各种原始误差反映到零件加工误差上的程度与其是否在误差敏感方向上有直接关系。若在加工过程中设法使其转移到加工误差的非敏感方向，则可大大提高加工精度。转移原始误差至其他对加工精度无影响的方面。

三、结束语

在机械加工中，误差是不可避免的，只有对误差产生的原因进行详细的分析，才能采取相应的预防措施减少加工误差，提高机械加工精度。

参考文献：

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加工精度是指零件加工后的实际几何参数(尺寸、形状和位置)与理想几何参数的符合程度。在机械加工中，误差是不可避免的，但误差必须在允许的范围内。通过误差分析，掌握其变化的基本规律，从而采取相应的措施减少加工误差，提高加工精度。

一、机械加工产生误差主要原因

（一）主轴回转误差。主轴回转误差是指主轴各瞬间的实际回转轴线相对其平均回转轴线的变动量。产生主轴径向回转误差的主要原因有：主轴几段轴颈的同轴度误差、轴承本身的各种误差、轴承之间的同轴度误差、主轴绕度等。适当提高主轴及箱体的制造精度，选用高精度的轴承，提高主轴部件的装配精度，对高速主轴部件进行平衡，对滚动轴承进行预紧等，均可提高机床主轴的回转精度。

（二）导轨误差。导轨是机床上确定各机床部件相对位置关系的基准，也是机床运动的基准。车床导轨的精度要求主要有以下三个方面：在水平面内的直线度；在垂直面内的直线度；前后导轨的平行度(扭曲)。除了导轨本身的制造误差外，导轨的不均匀磨损和安装质量，也是造成导轨误差的重要因素。

（三）传动链误差。传动链的传动误差是指内联系的传动链中首末两端传动元件之间相对运动的误差。传动误差是由传动链中各组成环节的制造和装配误差，以及使用过程中的磨损所引起。

（四）刀具的几何误差。任何刀具在切削过程中，都不可避免要产生磨损，并由此引起工件尺寸和形状地改变。正确地选用刀具材料和选用新型耐磨的刀具材料，合理地选用刀具几何参数和切削用量，正确地采用冷却液等，均能最大限度地减少刀具的尺寸磨损。必要时还可采用补偿装置对刀具尺寸磨损进行自动补偿。

（五）定位误差。一是基准不重合误差。在零件图上用来确定某一表面尺寸、位置所依据的基准称为设计基准。在工序图上用来确定本工序被加工表面加工后的尺寸、位置所依据的基准称为工序基准。在机床上对工件进行加工时，须选择工件上若干几何要素作为加工时的定位基准，如果所选用的定位基准与设计基准不重合，就会产生基准不重合误差。二是定位副制造不准确误差。夹具上的定位元件不可能按基本尺寸制造得绝对准确，它们的实际尺寸(或位置)都允许在分别规定的公差范围内变动。工件定位面与夹具定位元件共同构成定位副，由于定位副制造得不准确和定位副间的配合间隙引起的工件最大位置变动量，称为定位副制造不准确误差。

（六）工艺系统受力变形产生的误差。一是工件刚度。工艺系统中如果工件刚度相对于机床、刀具、夹具来说比较低，在切削力的作用下，工件由于刚度不足而引起的变形对加工精度的影响就比较大。

二是刀具刚度。外圆车刀在加工表面法线(y)方向上的刚度很大，其变形可以忽略不计。镗直径较小的内孔，刀杆刚度很差，刀杆受力变形对孔加工精度就有很大影响。

三是机床部件刚度。机床部件由许多零件组成，机床部件刚度迄今尚无合适的简易计算方法，目前主要还是用实验方法来测定机床部件刚度。变形与载荷不成线性关系，加载曲线和卸载曲线不重合，卸载曲线滞后于加载曲线。两曲线线间所包容的面积就是载加载和卸载循环中所损耗的能量，它消耗于摩擦力所做的功和接触变形功；第一次卸载后，变形恢复不到第一次加载的起点，这说明有残余变形存在，经多次加载卸载后，加载曲线起点才和卸载曲线终点重合，残余变形才逐渐减小到零。

（七）工艺系统受热变形引起的误差。工艺系统热变形对加工精度的影响比较大，特别是在精密加工和大件加工中，由热变形所引起的加工误差有时可占工件总误差的50%。机床、刀具和工件受到各种热源的作用，温度会逐渐升高，同时它们也通过各种传热方式向周围的物质和空间散发热量。

（八）调整误差。在机械加工的每一工序中，总要对工艺系统进行这样或那样的调整工作。由于调整不可能绝对地准确，因而产生调整误差。在工艺系统中，工件、刀具在机床上的互相位置精度，是通过调整机床、刀具、夹具或工件等来保证的。当机床、刀具、夹具和工件毛坯等的原始精度都达到工艺要求而又不考虑动态因素时，调整误差的影响，对加工精度起到决定性的作用。

（九）测量误差。零件在加工时或加工后进行测量时，由于测量方法、量具精度以及工件和主客观因素都直接影响测量精度。

二、提高机械加工精度的措施

（一）减少原始误差。提高零件加工所使用机床的几何精度，提高夹具、量具及工具本身精度，控制工艺系统受力、受热变形、刀具磨损、内应力引起的变形、测量误差等均属于直接减少原始误差。为了提高机械加工精度，需对产生加工误差的各项原始误差进行分析，根据不同情况对造成加工误差的主要原始误差采取不同的措施解决。对于精密零件的加工应尽可能提高所使用精密机床的几何精度、刚度和控制加工热变形;对具有成形表面的零件加工，则主要是如何减少成形刀具形状误差和刀具的安装误差。

（二）误差补偿法。对工艺系统的一些原始误差，可采取误差补偿的方法以控制其对零件加工误差的影响。

①误差补偿法：此法是人为地造出一种新的原始误差，从而补偿或抵消原来工艺系统中固有的原始误差，达到减少加工误差，提高加工精度的目的。

②误差抵消法：利用原有的一种原始误差去部分或全部地抵消原有原始误差或另一种原始误差。

（三）分化或均化原始误差。为了提高一批零件的加工精度，可采取分化某些原始误差的方法。对加工精度要求高的零件表面，还可以采取在不断试切加工过程中，逐步均化原始误差的方法。超级秘书网

①分化原始误差(分组)法：根据误差反映规律，将毛坯或上道工序的工件尺寸经测量按大小分为n组，每组工件的尺寸范围就缩减为原来的1/n。然后按各组的误差范围分别调整刀具相对工件的准确位置，使各组工件的尺寸分散范围中心基本一致，以使整批工件的尺寸分散范围大大缩小。

②均化原始误差：此法过程为通过加工使被加工表面原有误差不断缩小和平均化的过程。均化的原理就是通过有密切联系的工件或工具表面的相互比较和检查，从中找出它们之间的差异，然后再进行相互修正加工或基准加工。

（四）转移原始误差。这种方法的实质就是将原始误差从误差敏感方向转移到误差非敏感方向上去。转移原始误差至非敏感方向。各种原始误差反映到零件加工误差上的程度与其是否在误差敏感方向上有直接关系。若在加工过程中设法使其转移到加工误差的非敏感方向，则可大大提高加工精度。转移原始误差至其他对加工精度无影响的方面。

三、结束语

在机械加工中，误差是不可避免的，只有对误差产生的原因进行详细的分析，才能采取相应的预防措施减少加工误差，提高机械加工精度。

参考文献：

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2特种加工技术的分类以及特点

特种加工技术大多数都是属于一种高科技技术，应用的科技也都是最前沿的，种类划分也十分复杂，每一种技术也都有自身独特的特点。下面，我们将具体介绍一下特种加工技术的分类，以及每种类别技术自身拥有的独特之处。

2.1特种加工技术的分类

由于我国高科技领域技术研究起步较晚，因此特种加工技术的应用时间也比较短，有很多特种加工技术还处在研制阶段，因此种类会比较少。目前我国机械工业中应用的特种加工技术，根据其工作原理主要可以分为以下四类：电气特种加工、机械特种加工、化学特种加工、热特种加工。其中电气特种加工技术，通常被称为电化学加工，它主要是利用金属在直流电场和电解液中产生阳极溶解的电化学原理对工件进行成型加工的一种方法。主要适用于：磨削、成型、去毛刺、车削、抛光、复杂型腔、型面及型孔等加工范畴。机械特种加工，从名字上来看，就可以看出是采用机械进行制造，这种制造技术可以很大程度的缩短工作时间，减轻工作人员的工作难度。主要使用的范围是：切割、穿孔、研磨、去毛刺、蚀刻、磨削、拉削、镗削和套料等加工范畴。第三种类别的特种加工是化学特种加工，这种加工技术主要是运用一些化学试剂，然后把这些能够相互反映的化学试剂放在一起，从而产生制造产品需要的某种物质或借此反映来制作产品。例如，可以使用化学试剂进行除污、去锈、改变建材形状等。最后的特种工艺种类是热特种加工，这种工艺是利用温度，准确来说是超高温来对建材的形状进行修改，例如我们熟知的电焊就是这个原理。它主要适用于打孔、成型、磨削、车削、切割、开割、划线等加工范畴。

2.2特种加工技术的特点

特种加工技术对于现代工业的重要性不言而喻，那么是什么让特种加工技术变得这么重要呢？下面我们来对特种加工技术的特点进行分析。总体上来说，特种加工技术主要有四个方面的特点：施工时不一定非要接触、能够对零件进行精密加工、加工时能量易于控制、不需要考虑加工对象的机械能。具体来说就是，特种加工技术，加工范围不受材料物理、机械性能的限制，能加工任何硬的、软的、脆的、耐热或高熔点金属以及非金属材料。同时，易于加工复杂型面、微细表面以及柔性零件。还易获得良好的表面质量，热应力、残余应力、冷作硬化、热影响区等均比较小，各种加工方法易复合形成新工艺方法，便于推广应用。这是因为以上这些独有的特点才使得特种加工技术的发展如此迅速。

3特种加工对机械加工工艺的突破表现分析

特种加工技术在现实生活中的应用十分广泛，尤其是在机械加工方面的应用十分广泛。融合了特种加工工艺的机械加工技术继承了传统的施工工艺，同时还融合了最先进的施工技术，极大程度地提高了企业的生产能力，提高了企业的效益。下面我们来具体分析一下特种加工对机械加工工艺的突破表现。特种加工技术的一大优势就是可以运用一些特有物质，然后接触即可对材料进行加工，从而实现非接触加工技术。这种加工技术在施工时，工件不承受大的作用力，工具硬度可低于工件硬度，故可使刚性极低元件及弹性元件得以加工。特种加工技术不需要考虑施工工件的机械能，使得它避开了在传统加工中受到设备及工具等加工条件的限制，简化了复杂的加工过程，能够以简捷的工作形式完成各种复杂型腔、曲面、异型孔、微小孔和窄缝的加工，使特殊结构工件的结构工艺性得到根本的好转。最重要的优势是，特种加工技术可以实现技术的叠用，既可以在同一个施工原件上使用多种特种加工技术，从而简化工作步骤，提升了工作效率，同时，特种加工技术还具有高性价比，从而使得公司的生产成本大大降低，为企业带来更多的利益。

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2完善机械加工工艺的具体措施

2.1减少机械加工误差率

机械产品加工的过程中，机械加工的误差率对产品的质量会产生很大影响。我们应该在完善机械加工工艺的同时有效地降低加工的误差率。通常情况下误差率的发生都集中在产品加工的初步阶段，这也是技术人员对产品的设计阶段。作为产品设计人员应该通过一些科学的算法以及合理的规划对设计中存在的问题进行分析，尽量避免误差率的产生。例如，在进行车削加工的过程中，因为某些因素就可能导致工件出现变形的问题，只有采取科学的生产计划，才能够消除这种现象的发生，而且还能够保证整个机械设备不受到损坏。此外，机械加工的参数也应该进行优化，进而实现节能环保的目标，例如在切削的过程中通过优化参数能够提高生产质量，减少噪音，降低环境污染。

2.2选择最优的机械加工工艺路线

机械加工工艺路线是机械加工过程中的重要组成部分。机械加工的过程中为了降低生产过程中对环境的影响，我们应该根据实际需要选择最佳的机械加工工艺路线。在选择时候应该考虑到生产效率以及加工成品等因素，同时还应该结合周围环境和资源等方面，进而保证在提高机械加工效率的同时，还能够保护环境，这样才能够得到长久发展。此外，机床设备是机械加工过程中必须考虑的因素，我们绝对不能忽视对其的优化，结合实际生产中的处理需求，根据机床设备的型号和规格选择最合适的进行组合，降低对生产环境的影响和资源的损耗，实现对整体加工环节的控制。

2.3提高机械加工设备的生产效率

机械加工工艺的实现主要依靠加工设备，同时机械加工设备也是生产机械产品的重要工艺。所以对机械加工设备的合理化调控并根据实际需要引进国内外先进设备，才能够对高水平的加工工艺的实现提供基础。在生产的过程中，应该对原材料进行优化，淘汰过去比较落后的设备和工艺，采用新工艺，进一步降低生产成本以及提高了产品的生产效率。总之，机械加工企业应该采用新设备、新工艺，才能够使得整个加工过程得到合理优化。

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机械零部件加工过程中因传动力、重力、切削力等作用会导致变形，变形会引起刀具和加工工具相对位置产生变化，从而导致零部件在加工过程中几何形状和尺寸出现误差。外圆车刀具有较大的刚度，而刀杆的刚度相对弱，由于二者的刚度不一致，当受力时，刀杆容易发生变形。此外，机床部件的刚度也会对加工零件产生影响，

1.2加工精度受工艺系统热变形的影响

机械加工的工艺系统在受热作用时，会发生变形，尤其是存在比较剧烈的温差时，对工具自身运动与几何关系会产生比较大的破坏作用。控制好加工的热影响对于精度有积极的意义。加工工艺的变形主要包含三种：工件热变形、机床热变形和刀具热变形。如果所需加工的零件的长度长，而精度要求高时，工件的热变形对精度的影响是最为明显的。工件加工时，经常在单面进行切削，由于存在温差，会导致工件的隆起，产生较大的误差。而加工中将隆起的部分削平，当温度降低之后，削平的部位又会出现收缩，有凹槽，导致较大的平面误差度。经过试验和实践经验分析得出，对于此类问题最为常用的方式是加入切削液，对温差进行补偿，尽量降低加工时零件表面的温度。

1.3加工精度受定位误差的影响

机械加工过程中会涉及到很多工艺定位，定位过程中如果定位不标准产生误差也会对机械加工的精度造成影响。机械加工工艺定位大体上有设计基准和工序基准，这两种基准称为定位基准。在对零部件进行加工的时候需要选择零部件的多种几何参数作为加工过程中的定位基准，如果选择的定位基准不符合设计基准，就会因基准不重合而出现误差，现实制造过程中一般机床上的定位元件因各种条件的限制不可能和基本尺寸绝对吻合，定位元件的实际尺寸和位置允许有一定的变动幅度，定位幅度过大或者定位不准确就会造成定位误差。

1.4加工精度受加工原理的影响

机械加工的过程中由于采取了近似加工法，近似传动法或近似刀具轮廓而产生的加工误差称之为加工原理误差。很多时候为了得到要求的工件表面，在实际加工过程中，工艺师会在工件或刀具的运动之间建立一定的关联。理论上来说要采用完全准确的运动联系，但是实际生产中由于完全准确的加工原理会导致机床或夹具制造极为复杂，使得制造工艺极为复杂而难以满足现实条件，基本上不可能做得到，这就是近似加工运动误差。

2改进机械加工精度的误差

抵消法采取抵消法或者补偿法抵消和补偿原来的系统误差，从而减少零部件的加工误差，提高零部件的加工精度，这种方法称之为误差抵消法。如果原始的误差为负值，那么人工产生的误差就要取正值，反之则取负值，这两种做法的目的就是为了相互补偿原来的系统误差，使得两者大小相等，除此之外，利用一种原始误差抵消另一种原始误差就是通过相互抵消的方式减少加工的误差，提高零部件的加工精度。

2.1平均原始的误差

有些精度要求很高的零件，可以通过加工使得零件的加工表面的原始误差均匀化。对经过工具的表面和工件给予检查和比较，进而找出其中的差异，在对零件进行修正或者按照基准进行加工，在实际的生产过程中，直尺、端齿分度盘和平板等都是采用将原始误差平均化的原理来加工。

2.2转移原始的误差

将机械零件的原始误差从敏感方向的误差转化到非敏感方向的误差，进而达到将机械工艺的受力变形、几何误差以及热变形等原始误差转移。原始的误差能否直接的在加工误差上反映出来，是否能够提高零件的精度，决定于其是否在误差的敏感方向上。

2.3减少原始的误差

机械加工精度和量具和夹具的本身精度的提高，减少加工工艺系统的受热、受力和刀具的磨损以及测量误差，采取措施降低原始的误差。所以如果想要提高机械的加工精度，就要对各个原始误差都进行研究，对于不同的误差采用不同的方式进行解决。对于有固定形状的零件的加工，要减少刀具安装和刀具的具体形状的误差，对于一些很精密的零件的加工，要提高所用的精密机床的刚度以及精度。

2.4分化原始误差法分化

原始误差的方法能够有效地提高零部件的加工精度，从误差的反映规律来看，一般将毛坯上的工件的几何尺寸根据具体的情况分成几个小组，每个小组尺寸的范围可以被缩小，然后依据具体的误差来调试工件的正确位置，缩小整批的工件的分散范围。

2.5均化原始误差法

对于要求加工配合精度很高的轴和孔的加工过程中一般采用研磨方式，研磨工艺本身精度并不高，但是却能通过与工件做相对运动时经过研磨对工件进行微量的切削，使得工件达到很高的精度，当然，研磨工具也相应地被工件磨去一部分，这种表面之间的摩擦和磨损是一种不断减小误差的过程，这个方法就是均化原始误差法，既能提高零部件的加工进度，又能提高磨具自身的精度，这种方法的实质就是两个相互作用的表面进行比较和检查，然后找出两者之间的差异，并互为基础，进行修正，不断缩小和分化零部件表面的误差。

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1.2导轨误差机床中导轨的主要作用是承载工件和引导工件运动，它既是工件的运动基准，又是确定机床上主要部件之间相对位置的基准，其导向精度会直接影响加工工件的精度。导轨误差一般分为2种情况：①导轨在水平面内和垂直面内的直线度误差；②前、后导轨在垂直面内的平行度误差。导轨误差在机床镗孔和铣削平面时尤为明显，主要表现为镗孔的中心线与基准面不平行或所铣平面与基准面不平行，这对加工工件的使用性能造成了极大的影响。因此，提高机床导轨的导向精度是十分必要的。

1.3传动系统的误差机床内部的传动系统是整个机床的运动核心。机床在加工工件时，工件从形状规则的毛坯变成形状各异的产品的过程正是通过该系统内部一系列的传动元件，比如齿轮、蜗杆与丝杆等的紧密配合实现的。在机床加工车螺纹、滚齿等对工件与刀具之间的传动比有严格要求的工件时，如果传动系统的精度较低，则工件的表面精度就难以达到要求。具体表现为齿间距不均匀、齿高不均匀或齿顶不在同一直线上，这会严重影响工件的使用性能。如果发现传动系统的精度较低，则一定要及时修理、调整。

2刀具、夹具和量具误差

2.1刀具误差刀具是加工时机床上与工件直接接触的部件，直接影响着加工工件的精度。一般而言，在加工不同材质的工件时，选择对应的刀具即可满足加工的要求，但刀具在装夹时可能会出现一定误差，比如刀具的刀刃顶尖与主轴回转中心线不重合（主要在车端面时产生影响，端面中心可能会存在一段盲区）。此外，刀具具有一定的使用寿命，长时间使用后会出现磨损。因此，当发现加工后工件表面不光滑时，应及时更换刀具。

2.2夹具误差夹具是机床的重要组成部分之一，工件在机床中的定位和夹紧是靠夹具实现的。夹具的主要作用是夹紧工件并确定其在机床中的位置，进而可减少机床的加工误差。夹具误差主要表现为定位误差，指在进行某一道工序时，加工的工序基准与工件的定位基准不重合，比如钻孔中心相比于设计中心存在偏移现象。2.3量具误差量具是用来确定工件尺寸的工具，但有时采用量具测得的工件尺寸与实际尺寸不符，这是因为量具在长期使用后会出现磨损的现象。因此，在使用前，应查看所使用量具的零点是否可读零。

3加工工艺造成的误差

加工工艺造成的误差主要体现在加工过程中，主要指在整个工艺系统中，各个部位因机床运转产生的热量而出现了热变形。热变形在机床加工中是一种较为常见的现象，热变形对精度要求较低的加工工件的影响并不大，但在精密加工中，热变形会引起较大的误差，进而对工件产生巨大的影响。热变形主要包括机床热变形、刀具热变形和工件热变形。在机床加工中，刀具受热后会伸长，导致加工所得尺寸变小；工件热变形是指工件热膨胀导致加工时尺寸相比于变形前较大，进而导致加工所得尺寸变小。热变形的情况一般是因工艺方案不合理、主轴转速不合理或没有选择合适的冷却方案而引起的。

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2影响机械加工质量的因素及解决方法

2.1刀具的材料

刀具的材料是影响制品机械加工质量的因素之一。在工艺实践中，分别选用了白钢刀（W18Cr4V）、金刚石整体烧结车刀、硬质合金车刀（YW1、YG8）。通过对比分析，白钢刀的综合性能较好，同时满足对材料加工质量的要求又较为经济，是适合于9621橡胶材料切削加工的车刀材料。

2.2刀具几何结构的优化

常见的9621橡胶材料制品加工部分结构见图1，须保证尺寸Φd×h以及加工面的表观质量。制品加工面呈阶梯形几何结构，需要加工内孔和端面。对其它常规材料，一把内孔刀就可以满足加工要求。但由于9621橡胶材料材质较软，加工中经常出现粘刀、易碎等现象，加工成型性较差，所以用加工常规材质的内孔刀加工难以满足加工要求。刀具切削软质材料时，需要的强度和硬度的要求就较低；加工时粘刀、易碎，对刀具切削刃的锋利程度和韧性要求较高。由于加工内孔和端面是两个不同的加工方向，所以根据加工需要设计制作了组合刀具扎孔刀及端面切断刀，此两种切削刀具的共同特点是切削刃锋利且刃部尖窄，能够有效地割裂9621橡胶，经过工艺试验达到了预定效果（图2、图3、图4）。图2为白钢条制作加工的组合刀具；图3为扎孔刀（用于内孔尺寸Φd的加工）；图4为端面切断刀（用于高度尺寸h的加工）。

2.3工艺参数选择

由于9621橡胶材料制品加工成型性较差的特性，其表观质量除了受到刀具材料和几何结构影响外，还受切削速度、进给量的影响。因此加工时工艺参数的选择对提高制品的表观质量也是不可缺少的条件之一。通过多次切削试验，确定了加工内孔和台阶时都采用粗车和精车两个工步进行。粗车切削速度为70～80r/min，进给量控制在0.03～0.05mm/r，切削深度3～4mm。精车切削速度高于粗车，控制在80～90r/min，进给量控制在0.01～0.02mm/r，切削深度1～2mm。选用这样的工艺参数较好地保证了制品的表观质量。制品粗车、精车的主要参数见表1、表2。

2.4加工工艺方法的确定

通过大量的切削试验确定了刀具的材料、几何结构以及加工工艺参数后，研究较佳的工艺方法，才能达到对9621橡胶材料机械加工要求的设计状态。根据切削试验中的经验积累，逐步确定了以下的加工工艺方法：装端面切断刀，以加工好的法兰端面D（见图1）对刀，粗车尺寸h至要求尺寸的三分之二，保证内孔尺寸小于Φd。换扎孔刀以9621橡胶毛坯端面为准，按照端面切断刀粗车到的直径扎孔（见图5、图6），在刀具不动的前提下去除切断掉的残料，将加工出来的内孔尺寸测量准确后，用扎孔刀将内孔尺寸Φd精车到要求尺寸。换端面切断刀加工台阶h，注意此时的扎孔刀深度要稍大于尺寸h，以确保端面切断刀将高度尺寸h加工到位时根部无残留。将加工出来的内孔深度尺寸测量准确后，再次换上端面切断刀以加工好的法兰端面D对刀，将高度尺寸h精车加工到位，见图7。

3应用效果

通过采用优选了材料和改进了几何结构的特制组合刀具，以及工艺参数和工艺方法的合理选择和制定，在实际生产中，有效保证了9621橡胶材料制品的加工质量，产品粗糙度和形位公差满足设计要求，未发现掉块、起皮现象。

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1解决受迫振动的措施

消除受迫振动产生的条件有减小激振力、调整振源的频率、采取隔振措施和增加系统阻尼四种方式。

第一，激振力由回转不平衡质量引起，减少激振力的本质是减少回转元件在离心力影响下产生的惯性和冲击力，满足机床上高速回转零件对动平衡的要求，保证传动元件和传动装的运行精准度不受振动的影响，保证传动始终处于平衡状态，分离机械设备的动力装置和机床。减少激振力可以采用在转速超过60rad/min的回转元件安装自动平衡装置、提高传动装置和传动的稳定性来实现。

第二，而调整振源的频率是通过改变传动比的方式防止振源和加工设备产生共振。常用的方法有调节激振力频率、拉大工艺系统部件固有频率和共振区频率的差异、调节加工系统运动参数等方式。

第三，隔震措施可通过安装隔震或者在振源处安装吸振设施来实现，通常有主动式隔离和被动式隔离，主动式隔离是防止机内振源对机床干扰，而被动式隔离是采取挖防振沟、垫弹性橡胶等方式防止振动由地基传至机床。

第四，增加系统阻尼的本质是提高机械设备运动的刚度和振动稳定性的有效性。可以通过适当预紧滚动轴承、在零部件臂中加入高阻尼的材料、在加工系统的有关部件表层喷涂高内阻的黏性材料、加装电流变液阻尼器等方式，而提高系统的刚度可以通过提高设备结构的刚度来实现。

2解决自激振动的措施

自激振动也叫颤振，和受迫振动相比，自激振动的频率更高，振动也更加强烈，而且自激振动的产生多有零部件的切削过程产生，因此，消除自激振动要从重叠系数、刀具的几何参数、切削用量以及设备和刀具的位置四个方面入手。

首先，自激振动和重叠系数有关，而重叠系数的大小受加工方式、刀具几何形状以及切削用量的影响，因此，减小重叠系数也只需要通过改变切削用量以及刀具的几何方式就可以实现，从而有效提高刀具切削的稳定性能。

其次，合理选择刀具的几何参数。刀具的几何参数中，主偏角对自激振动的影响最大，加工零部件过程中可以适当增加主偏角或前角，减小后角，以降低振幅。但是过度减小后角，反而会增加自激振动。

第三，合理选择切削用量。选取较大的进给量和较小的切削深度可以减少自激振动，如果零部件没有特殊加工要求，可使用高速或低速的切削方式，以防出现自激振动。

此外，如果加工表面可以允许有一定的粗糙程度，可以采用选取较大进给量的方式预防自激振动。最后，合理安排机床和刀具。可以通过合理选择刚度比和方位角度，以提高加工系统的抗振性能，降低自激振动。

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例如某车间有两台卧式车床，分为1号和2号。现有A、B两批半成品需要车削外圆。由于工艺上出现原因，A批半成品在进行车削时，主轴的转速为600r/min，B批半成品在进行车削时，主轴转速为185r/min，车削时间一律为15min。将这两种加工任务分别安排在1号与2号车床上加工，有两种不同调度方案。一是将A批半成品安排在1号车床，B批半成品安排在2号车床；二是将A批半成品安排在2号车床，B批半成品安排在1号车床.由于上述两种方案在加工时间与产品质量方面几乎没有差别，因此在传统的加工方式中会任意选择一种，但是从绿色制造的角度来看，两种方案所产生的能力消耗是完全不一样的。假设在加工过程中，切削能量与附加的损耗能力不变，那么通过计算可以得出，方案一的空载总耗能是0.79KW·h，方案二是0.65KW·h，那么采用方案二进行加工时，如果成批生产，每天切削20个小时，则方案二比方案一每年可节电3360KW·h。因此，机械加工车间绿色制造体系工程的提出，就是将资源消耗和环境污染等问题集中到传统的生产调度问题当中，通过合理安排，尽可能地减少机械加工系统生产中出现的资源消耗与环境影响。

二、面向绿色制造的机械加工车间体系工程

为了在制造过程中应用优化的生产运行参数，机械产品的生产技术和车间生产的工艺技术都得到了不同程度的创新。绿色制造体系工程的方法就是围绕机械产品的生产进行设计的，尤其是SEGM方法的应用技术始终围绕车间加工的全过程进行生产技术的创新。该技术路线主要以集成创新为主，对机械产品的工艺设计、生产制造、装配测试等生产环节全部进行绿色制造工程改造，并且研发出资源消耗和环境污染监控及评价系统，在工艺、装备、物流等各方面也进行节能减排，为机械加工车间的绿色制造体系工程的实现提供了关键技术。例如，少无切削液喷雾技术和切削过程监测技术都被应用零件的CNC加工中。结合以上分析，我们来看一个案例：某大型火电阀门生产企业在实际生产当中资源利用率非常低，并且坏境排放影响较大，是亟待改善的典型机械加工车间。以J61Y-20DN40截止阀为主要分析对象，利用SEGM对其进行资源环境属性综合评价。然后根据评价将车间进行改造，首先将截止阀主要零件的毛坯由无孔锻造毛坯改成近净成形预制孔模锻毛坯。并将加工机床改为数控机床、数控镗床等高精度数控装备。然后在装配作业中的焊接工艺改进为等离子喷焊工艺，其施焊设备以等离子喷焊机床为主。该机械加工车间的绿色制造体系工程全面完成之后，实时跟踪进行监督管理，其环境污染率大大减少，并且有效利用众多资源。

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在科学技术不断发展的今天，机械加工工艺也越来越精密，产品质量的要求也越来越高。这一方面是人们生活提高对于产品美观度的要求，另一方面，也是机械加工工艺水平提高的表现。机械加工工艺主要是指通过机械设备加工的方法，通过对毛坯形状、尺寸、性质、精度等改变，使其成为合格的零件的过程。因此，对机械加工工艺的探析，对于提高机械加工水平有着积极的意义。

1机械加工工艺流程

机械加工工艺流程主要是指通过规定的操作方法和加工过程，对零件进行加工处理，使其成为合格的产品的过程。只有科学的工艺要求，才能使机械加工的产品质量满足设计要求，工作效率得以提升。制定机械加工工艺流程应注意以下三个方面：（1）依据零件设计要求，合理制定工艺流程。机械加工工艺流程的制定，是提高加工产品质量的前提，通过合理制定工艺流程，也可以进一步降低生产成本，提高加工效率。因此，制定流程应坚持优质、高产、低成本三个原则。同时，技术人员应对所需加工零件进行认真的评估，依据设计要求，合理制定加工工序和加工方法，并保证流程方案能够严格规范加工作业。（2）结合生产经验制定工艺流程。为了给机械零件加工步骤的提供准确的参考依据，机械加工工艺流程在实际生产经验的基础上，结合具体零件的设计要求来编写制定。在加工生产过程中，技术人员也需要依据加工生产中存在不足提出相应的改进措施，也可以学习先进生产加工技术，对流程进行不断改进，使其更加完善，更加高效。（3）多角度，全方位制定工艺流程。在工艺流程的拟定上，要对生产路线进行全面科学分析和探讨，制定出多种路可行性方案，通过技术分析和权衡后，确定最终的加工工艺流程方案。

2发挥机械加工设备作用

在制定加工工艺的过程，应重视机械加工设备的重要作用。在对加工机械的选用方面，应该结合即保证加工产品质量符合要求，又符合经济利益的要求。（1）充分发挥加工设备的功效。机床的选择与确定是机械加工工艺的基础工作，匹配加工设备会使生产达到事半功倍的效果。第一，待加工零件的尺寸与机床的加工范围相符合；第二，加工零件的类型和机床的加工类型相符合。第三，机床的精度与加工工序要求的精度要相符合。因此，工艺技术人员在生产加工开始之前，要熟悉了解设备的加工性能、加工精度、生产效率、保养维护等，从而使机械加工生产所选择的设备效能得到充分发挥，做到加工质量与经济效益的双提升。需对设备的各项性能、精度、生产效率及保养方法等加以熟悉，从而选择出适合的设备，使其得以充分利用，发挥出设备的最大效益。（2）引进先进新设备。在科学技术快速进步的时代，市场对于机械加工产品的需求也不断发生变化，相关的机械加工设备也更新换代。因此，通过引进先进设备，不仅可以保证所加工精度和质量符合设计要求，而且其生产加工效率和效益都会有明显的提升。如数控机床在批量加工和工序集约加工中，所显现出其设备优势等。因此，在机械加工生产中，通过先进设备的应用与推广，对不断促进着机械加工工艺的优化，满足日益复杂的加工要求，提高生产效率和经济效益，都具有很好的意义。

3重视机械加工技术力量

机械加工的技术力量主要包含技术人员、技术手段、物质条件等。技术力量对提高机械加工产品质量、提高生产率以及经济效益的提升都具有重要的作用。因此，机械加工工艺必须有优秀的技术力量保障。机械加工技术力量在机械加工工艺中的优势地位主要有：（1）提高工作效率。优秀的机械加工技术力量对于加工技术的提高和加工经验的交流具有重要作用。技术力量可以保证在机械加工中，在保证加工质量的前提下，提高机械设备加工精度和加工范围。在机械加工生产过程中，通过采用先进的全自动化技术力量，如全自动化机床、自动化扫描检验设备等，不仅可以降低机械加工生产中对人力、物力的需求，也可以在保证加工质量的前提下，提高生产效率，从而企业经济效益得到提升。（2）提供质量保证。加工工艺对于零件加工的精度都有一定要求，而在生产加工过程中，每一下生产环节和每一道工序，都可能对零件加工精度产生影响。要在保证生产合格的加工品，也需要在加工过程对生产工序进行严格的质量监管。通过严格生产质量标准，重视对加工工艺的把控，使每一个加工环节的加工部件都能满足加工工艺的要求，符合设计标准。

4提高机械加工精度

质量的控制是关键。它关系到产品的使用性能、使用寿命，如果是零部件，可能影响其他部件的性能。但机械加工中，难免会产生误差，若想要确保工作效率、减少材料浪费，降低劳动力，就应该保证和提高加工精度。在机械加工中，机械加工精度误差是不可避免的，只有对影响误差的因素进行详细的分析，才能采取相应的预防措施减少加工误差，提高机械加工效率。通常采取以下方面来降低误差对加工精度的影响：原始误差减少法、原始误差转移法、原始误差补偿法、原始误差均分法、原始误差均化法等。

5结语

通过对加工工艺流程的科学设计，合理采用加工设备，重视加工技术、降低误差等，可以机械加工水平，提高产品合格率，增加企业经济效益。也要对误差产生的原因进行详细分析，才能采取相应的预防措施以尽可能地减少加工误差，从而有效提高机械加工的精度。

作者:杨红康 单位:洛阳北玻台信风机技术有限责任公司