机械加工技术对金属零件加工的影响.pdf

91Machining and Application机械加工与应用机械加工技术对金属零件加工的影响赵训峰摘要：文章首先简要阐述了机械加工技术对金属零件加工影响的控制意义。其次，分内外两个方面，探讨了机械加工技术对金属零件加工影响的主要表现。再次，从加工工艺、加工刀具、控制机制、管理模式等角度入手，分析了机械加工技术对金属零件加工影响的主要成因。最后，结合提高加工技术精度、合理选择加工刀具、建立科学控制机制、实施精细检测手段等部分，提出了淡化加工技术影响、提高金属零件加工质量的可行策略。关键词：机械加工技术；金属零件；加工质量；外部影响各类机械设备、金属机具是我国现代工业建设与发展的基础，其性能质量在很大程度上是由金属零件的加工精度决定的。但结合现阶段的生产实践来看，金属零件的加工精度仍会受到多种因素影响，如刀具、温度、应力等。对此，为了最大化地提高金属零件加工质量，确保金属零件在设备机具中充分发挥价值作用，有必要围绕机械加工技术对金属零件加工的影响展开探究讨论，并积极探索降低负面影响发生几率与危害程度的可行路径。1 机械加工技术对金属零件加工影响的控制意义金属零件的加工质量涉及多方面指标，如表面粗糙度、形状造型、规格尺寸等。在现代机械制造业中，这些指标均有着高精度、标准化的加工要求，任何一项指标的异常变化，都会严重降低金属零件在机械结构中的功能性与适配性。从生产角度来看，机械加工技术的应用水平会对金属零件加工质量产生直接影响，若技术应用不到位，金属零件将很可能在异常工况下出现粗糙度过高、受力形变、尺寸偏误等缺陷问题。同时，金属零件的抗磨损、抗腐蚀等性能也会受到负面影响，进而导致其实用价值进一步削弱。对此，为了实现金属零件质量指标的全面合格，在保证机械制造效益的同时降低资源损耗，必须要从技术角度入手，做好金属零件加工影响的全面控制。2 机械加工技术对金属零件加工影响的主要表现2.1 机械加工技术对金属零件加工的外部影响在生产加工实践中，机械加工技术对金属零件加工的外部影响主要表现在以下几个方面：第一，作用力负荷影响。在机械加工场景下，金属零件会受到多种作用力的共同影响，如机床夹具的夹紧力、切削刀具的切割力、固定构件的挤压力、去毛刺装置的冲击力与摩擦力等。机械加工具有周期长、连续性强的特点，且涉及到大量的工艺环节，也就意味着金属零件需要较长时间地处在复杂受力状态。在此背景下，一旦某个或多个作用力发生异常波动，或金属零件的实际受力水平超过其负荷阈值，便很可能导致金属零件因受力不均而出现形变、开裂、磨损等问题；第二，残余应力影响。在机械加工中，部分收缩力、膨胀力、牵拉力等作用力在结束工艺步骤、撤出发力来源后，仍然会对金属零件产生影响，出现残余应力的现象。基于此，若将携带残余应力的金属零件直接投入到后续加工环节中，残余应力便会作为初应力与加工应力相互叠加，进而对金属零件的受力结构、性能质量产生严重负面影响，如降低零件刚性、减弱零件疲劳强度、引发零件二次变形等；第三，温度影响。在机械加工中，注塑、焊接等工艺环节存在高温作业的特点，切削、打磨等加工处理也会涉及一定量的热释放。这样一来，若金属零件的材质耐热性较差，将很可能发生热变形效应，甚至形成局部熔化的问题，继而导致零件加工的尺寸精度与使用质量大打折扣。在此基础上，若金属零件在冷处理加工中出现摩擦生热的现象，其结构内部与摩擦表面之间将形成明显温差。一旦温差过大导致金属零件的热应力分布不均，便会使金属零件在胀缩作用的影响下发生严重形变，继而大幅劣化加工效果。2.2 机械加工技术对金属零件加工的内部影响机械加工具有固定化的生产特性，即加工活动会在相对固定的预设条件下持续运作，从而使同批次金属零件完全按照工艺流程进行产出。从积极角度来看，这种加工方式在很大程度上保证了零件加工的标准性与高效性。但从另一方面来看，若预设的工艺流程、设施条件本身存在问题，金属零件的加工质量必然会受到根本性影响。例如，若相关人员在搭建机床、安装刀具时存在疏忽，使得刀具存在松动失稳或位置偏离的问题，将导致刀具在机械加工92Machining and Application机械加工与应用作业中无法按照标准的切削角度、切削路径进行运动，金属零件的加工精度将严重不足，难以达到预期的完工质量。再如，若机械加工设备长期处在高负荷、持续性的作业状态中，且缺乏有效的保养维护与故障检修机制作为支持，其构件难免会产生一定的工作损耗。在此背景下，一旦工作损耗过于严重，构件功能也会随之弱化，进而引发机械加工精度低、隐患多的问题。3 机械加工技术对金属零件加工影响的成因分析结合行业经验来看，导致机械加工技术对金属零件加工质量产生负面影响的成因有很多。具体来讲：第一，技术精度不足，设施配置不到位。在机械加工中，若加工系统、机床设施本身存在技术缺陷或质量问题，如车削设备安装位置预留不当、松刀继电器动作延迟、最大切削精度小于设计要求等，必然会对金属零件的加工质量产生负面影响；第二，加工刀具选用不合理。为了满足不同的机械加工技术需求，业内现已开发出多种加工刀具类型。例如，可按工艺分为车削刀具、钻削刀具、镗削刀具、铣削刀具等，可按材质分为高速钢刀具、金刚石刀具、陶瓷刀具、硬质合金刀具等，可按结构分为整体式刀具、镶嵌式刀具、减震式刀具等。在此基础上，刀具的安装使用还涉及到多项指标，如前角、后角、主偏角、负偏角、刃倾角等。在此背景下，若相关人员所选择的刀具与实际加工需求不匹配，或在安装刀具时存在指标数值设计不当的问题，均会导致金属零件遭受负面的加工影响；第三，机械加工设备主要依靠机电控制，并配备有特定的控制程序。若控制机制的数字化、智能化程度不高，或控制程序在编制时存在缺陷，将形成一定的设备控制风险，进而对金属零件加工质量产生负面影响；第四，金属零件在机械加工中所受的负面影响，通常具有逐渐累积、愈演愈烈的特点。因此，及时、准确的生产检测工作尤为重要。但从目前来看，很多生产车间并未配备有效检测手段，难以第一时间发现金属零件的受力不均、形变损伤等故障问题；第五，加工工艺落后。在机械加工技术的应用实践中，如果加工工艺相对落后，并未落实动态监控、故障告警、自动优化、温度控制等技术功能，金属零件的加工质量将很难得到有效保障。4 机械加工技术对金属零件加工影响的应对策略4.1 提高机械加工的技术精度相关加工技术人员在开始作业前应做好误差控制工作，在对机械加工中存在的直接误差进行研究和分析的基础上，制定切实可行的预案，尽可能缩小预计误差与实际误差的数值，提高机械加工的精度。对机械加工的温度进行合理控制也能提高机械加工的技术精度。数控机床在高速运转中会释放大量的热量，这些热会使零件出现不同程度的形变，不仅能降低零件的精确程度，还能在一定程度上减少机械设备的使用寿命。因此为了避免这种情况的出现，相关技术人员可以使用冷水给机械设备进行降温处理，有条件的企业还可以利用冷却机进行降温工作，直接在系统中增设冷水降温循环机制，降低机械加工设备在打磨零件过程中产生的高温。冷水降温循环机制不仅能实现对机械加工温度的合理控制，还能节约一定的水资源，减少生产经营成本。4.2 实现加工刀具的合理选择对数控机床加工刀具的选择，可以从刀具的切削性、可靠性与耐用度、断屑及排屑性三方面进行考虑。首先，无论是加工平面类零件还是曲面类零件，加工刀具都应选择切削性能高的。切削性能高的加工刀具能在加工时保持高进给量，而高进给量又能保证加工刀具在对难加工材料进行加工时维持较高程度的背吃刀量，以此确保粗加工或金属零件加工的顺利进行。除此之外，在挑选刀具时还应确保同一批次刀具具有相同的切削性能，这样也有利于实现对刀具的全面管控，比如在加工不锈钢、钛合金零件时，就应选择切削性能较高的可转位硬质合金刀具。其次，由于金属零件加工具有一定的危险性，因此必须选择可靠性和耐用度较高的加工刀具进行加工操作。金属零件加工采用的是数控机床刀具，与普通机床的加工刀具不同，数控加工要求刀具必须具有高耐用度，这样才能在最大限度避免因刀具意外破损对加工进度产生消极影响。在挑选刀具时除了要注意刀具的可靠性和耐用度，还应确保该刀具与设备中的其他附件具有较高的适应性，以便促进金属零件加工的总体进程。在金属零件加工中，仅凭人工的力量无法及时将断屑和排屑处理干净，未经处理的切屑可能会缠绕在刀具上，损害刀具和相关机械设备的使用寿命。因此在金属零件的精加工阶段必须选择断屑及排屑性的刀具。4.3 建立科学先进的控制机制首先，必须在加工全流程中贯彻落实行业基准，并在此基础上建立完备的管理控制机制，以确保金属零件加工的顺利进行。在机械设备入厂时，检测人员必须按照相关93Machining and Application机械加工与应用标准对该批设备进行严格检验，确保入厂机械设备的质量符合零件加工的要求，进一步降低设备几何精确误差对加工造成的消极影响；其次，相关人员还应对机械加工的流程进行监管，包括对数控机床的使用、切割工艺和技术的选择等，这样能在一定程度上减少失误的出现，促使设计流程发挥出其实际成效；最后，相关负责人还应进一步对实际零件加工需求作出明确，这样才能根据客户的实际要求制定合理的加工方案。在进行金属零件加工之前，相关部门还应打破传统样机制作的局限，利用新型模拟样机技术做好加工试验。模拟样机技术能对现有数据信息进行分析，并在此基础上展开模拟加工，通过计算机系统对数据进行反复计算和核验，最终找出该数据中存在的漏洞，并针对该漏洞和机械设备的实际情况制订一套完善的解决方案，不仅能有效规避传统样机设计和制作的局限，还能为设计人员具体工作提供强有力的数据支撑，利用先进技术手段对机械加工进行科学先进的管控，从而进一步提高机械加工的精度。4.4 实施全面精细的检测手段在机械零件检测工作中，为保证检测效果，要注重两阶段内容。一为检测前准备阶段，在这一阶段要全面分析工艺文件，深入了解图纸内容，并选用适当的检测工具与方法。二为零件测温阶段，在这一阶段要检测机械零件表面，观察是否存在损伤情况；明确检测基准，优先选择精度较高且检测结果较为稳定的机械零件位置；检测形位公差，将长方件检测与对轴测量作为主要内容；并选用适当测量方法检测尺寸公差。具体而言，要实施全面精细的检测手段。第一，合理应用无损检测技术手段。在机械设备零件检测中使用这一技术，可及时发现设备零件存在的缺陷，通过有效控制机械零件，避免其在检测中出现损坏情况，在保证零件完整性的同时，提高检测安全性。而且，无损检测技术在机械零件维修中也具有至关重要的作用，在这一过程中利用此项技术，能实现科学维修，以延长金属零件的使用寿命。第二，科学使用超声波检测技术手段。除上述技术外，超声波检测技术也较为常用。在机械设备零件检测中应用这一技术，虽能有效监测零件性能指标，但对检测仪器性能要求较高。通常情况下，探测仪器频率不得低于2赫兹，且不可超过2.5赫兹，同时要控制晶片直径尺寸不小于28mm，在检测仪器性能满足要求的情况下，超声波检测技术的作用方可被发挥出来。总而言之，在实际检测过程中，要结合实际情况选用合适的检测方法，以此保障检测效果。4.5 做好加工工艺的改进优化第一，合理控制加工流程。为在零件加工中降低机械质量与技术精度带来的影响，要严格依据相关标准要求与工艺需要，在机械设备入场环节对工件进行有效检验，确保机械设备符合加工条件，进而结合所制定的加工方案开展试生产工作，以此调试机械加工，同时，有效解决其中存在的问题，合理控制机械加工流程，以满足加工精度要求为目的，对加工工艺进行优化改进，从而达到降低生产成本的效果，提高零件合格率。第二，科学降低来自外界因素的干扰。零件加工的工艺精度通常会受摩擦力与挤压力的影响，所以在机械设备正式投入生产前，要安排专业人员进行严格检查，通过多次测试的开展，保证机械设备满足零件加工要求，确保加工力度大小合理。在实际机械加工过程中，摩擦力难以根除，因此，工作人员要科学把控摩擦力控制参数，在考虑机械设备生产特点的基础上，打磨作用面，以降低外力的影响。而且，工作人员要进一步优化改进加工工艺，对外力实施转移处理，从而减小外力带来的负面效果，以强化工艺加工效率。5 结论综上所述，在机械加工技术的应用实践中，金属零件加工质量会受到内部、外部的多种因素影响。这些影响又与设备配置、刀具安装、控制机制等多个方面有关。基于此，在优化机械加工技术、提高零件加工质量的实践中，必须要坚持全面化、动态化的原则，以确保最大程度地消除负面影响，实现金属零件的高质量、稳定化加工生产。（作者单位：济南萨博特种汽车有限公司）