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機械零件加工工藝研究:機械零件加工工藝安全性研究
摘要：由于零件對機械性能影響極大，所以，零件加工質(zhì)量與機械使用也有著密切聯(lián)系。研究證明，機械在使用中出現(xiàn)的很多問題都是由加工工藝缺陷引發(fā)的，這些問題輕則影響生產(chǎn)，重則導(dǎo)致安全事故。所以，零件加工工作中必須重視對工藝進行優(yōu)化，以提升機械的安全性。本文結(jié)合機械損壞的原因，分析了加工工藝對機械使用安全的影響，并闡述了通過工藝優(yōu)化來提升機械安全性的思路。
關(guān)鍵詞：機械零件；加工工藝；安全性
為了擴大生產(chǎn)、增加效益，現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)中引入的機械設(shè)備越來越多。生產(chǎn)機械化有著十分顯著的效率優(yōu)勢，但同時，此種模式的安全隱患也比較多，企業(yè)生產(chǎn)需擔負更高的風險。這些風險中有很大一部分都與機械設(shè)備有關(guān)，包括設(shè)備損壞風險、性能失常風險等。因此，如何在利用機械優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，盡可能的降低其給生產(chǎn)帶來的安全風險，就成為了一項重要的研究課題。
1機械零件加工工藝對安全性的影響
2014年4月16日下午14:02，某化工廠出現(xiàn)了一起離心機解體事故。此次事故發(fā)生時，離心機處于運轉(zhuǎn)狀態(tài)，故事故影響極為嚴重，共有3名職工在事故中死亡。后經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，此次事故發(fā)生的直接原因為設(shè)備嚴重老化且零件腐蝕程度過高。由此可見，零件隱患不僅會影響機械設(shè)備的正常使用，還會引發(fā)傷亡事故，對安全生產(chǎn)極為不利。
1.1對抗腐蝕性的影響
結(jié)合零件腐蝕特點來看，其抗腐蝕性在很大程度上取決于粗糙度。一般規(guī)律為：在其表面較為粗糙的情況下，液體就會很容易流動匯聚到某一處，其中，凹槽被腐蝕的可能性較高。
1.2對粗糙度的影響
車床加工對于刀具參數(shù)有著較為的體現(xiàn)，是實現(xiàn)工件加工的關(guān)鍵。而根據(jù)切削原理來講，影響切削效果的因素包括主、副偏角以及圓弧半徑、進給量等。
1.3對抗磨性的影響
雖然機械設(shè)備在服務(wù)生產(chǎn)的過程中出現(xiàn)零件磨損屬于正常現(xiàn)象，但是，此種磨損帶來的后果卻是極為嚴重的，這也是為什么在設(shè)備使用一段時間后就要更換新零件的原因。歸根結(jié)底，更換零件的主要目的是確保機械能夠正常工作，防止零件損壞引發(fā)嚴重故障。因此，若在零件加工中注重對其抗磨性進行強化，就能夠通過延長零件使用壽命，來減少機械安全隱患。結(jié)合機械設(shè)備的用途與運作方式來講，零件磨損可以分為初期、平穩(wěn)期、劇烈期三個階段，其中，初期階段的特點在于摩擦面不大、磨損較輕；平穩(wěn)期的特點在于磨損最小但具有持續(xù)性，過程中零件性能達到峰值；劇烈期意味著零件壽命即將結(jié)束，特點在于潤滑性能極差、摩擦力達到峰值、無法繼續(xù)使用。通常而言，初期階段的磨損狀況受到粗糙度的影響比較大，但粗糙度對其的影響尚未達到“決定性”的水平。同時，其抗磨性還會受到表面紋理的影響。若載荷較小且位移方向相同，那么，零件之間因摩擦產(chǎn)生的磨損實際上是非常小的。但若載荷較大且位移方向不同，那么，磨損情況就會相對較為嚴重。
2機械零件加工中提升安全性的對策
2.1增強抗腐蝕性的對策
為了保障機械的使用安全、減少意外事故的發(fā)生幾率，在對零件進行加工的時候，就要以增強其抗腐蝕性為指導(dǎo)，采取有效的對策措施。一般來講，要想增強其抗腐蝕性，加工工藝中就要主義將控制重點放在粗糙度上，以此來實現(xiàn)對液體流動的控制，進而達到增強抗腐蝕性的最終目的。除了此項措施之外，做好安全檢測工作，也可以起到強化抗腐蝕性的作用。此項措施的原理為：借助對零件實施安全檢測的機會，檢測其壓緊力，以確保氣密性、減少其與腐蝕液體接觸的機會。此項措施的重點是避免零件與腐蝕液體發(fā)生接觸，是一種比較有效的抗腐蝕手段。為此，現(xiàn)實中有必要重視安全檢測的必要性，并在具體工作中加強重視，盡量做到細致、，確保檢測工作的有效進行。
2.2控制粗糙度的對策
鑒于切削效果與主、副偏角以及圓弧半徑、進給量等因素均有關(guān)聯(lián)，所以，要想控制切削效果，就要對上述因素加以控制。同時，要想防止塑性材料出現(xiàn)嚴重變形，在加工的時候就要注重對刀具運作進行控制，一般來說，材料變形與其前角角度有關(guān)，所以，控制其前角角度即可達到防止材料變形的目的。除了這些措施之外，潤滑劑的合理選取及優(yōu)化刀具刃磨質(zhì)量也都屬于比較可行的粗糙值控制措施。僅就塑性材料來講，由于刀具極易形成壓力，材料變形幾率較高。通過切削因素控制來將工件與加工分離開的做法，可以起到提升工件粗糙值的作用，有助于粗糙度的優(yōu)化。
2.3優(yōu)化抗磨性的對策
為了減少磨損問題引發(fā)的安全事故，在進行零件加工的時候，就要注重對其抗磨性進行優(yōu)化。在這方面，可行措施包括淬火處理以及氮化處理等。結(jié)合處理效果來講，現(xiàn)實中借助淬火處理或者氮化處理等措施可以達到提高零件硬度的目的，使其承載性能得到增強，進而達到降低其形變幾率的目的。并且，上述做法還可以優(yōu)化其抗磨性能。根據(jù)相關(guān)研究的成果來看，采用以上措施進行處理的零件，在抗磨性能方面明顯優(yōu)于一般零件。但是，在采用以上方法進行零件處理的時候也要注意一些問題：單純實施硬化處理對于零件的影響包括兩個方面，積極影響體現(xiàn)在此舉可以強化其抗磨性能，消極作用在于其會對金屬本身造成危害，增大了其結(jié)構(gòu)損壞的可能性，而在個別情況下，此舉還可能會使其表面出現(xiàn)裂痕，削弱了其抗磨性能。以上所述皆為保障機械安全的可行措施，因篇幅所限，本文的論述比較宏觀，希望其中涉及的措施及做法可以為相關(guān)企業(yè)帶去有益啟示。
3結(jié)語
在現(xiàn)代企業(yè)中，機械工具已經(jīng)代替人工成為了最重要的生產(chǎn)工具，對生產(chǎn)效率及企業(yè)發(fā)展都有著十分重要的影響。所以，從企業(yè)發(fā)展的視角來講，保障機械安全是營造良好生產(chǎn)氛圍、實現(xiàn)高效生產(chǎn)和安全生產(chǎn)的基本要求。考慮到機械設(shè)備的性能與其構(gòu)成零件有著密切關(guān)聯(lián)，企業(yè)生產(chǎn)中一方面要做好機械維護與管理工作，通過定期檢查排除設(shè)備隱患，另一方面也要關(guān)注零件對機械安全性的影響作用。從加工工藝入手確保零件質(zhì)量，是提升機械安全性的根本性措施，因而，現(xiàn)實中必須要注重對加工工藝進行改進，以達到優(yōu)化抗磨性、粗糙度、抗腐蝕性的目的，以延長零件壽命，進而為機械的使用安全奠定基礎(chǔ)。
作者：任志新 單位：齊齊哈爾工程學院
機械零件加工工藝研究:機械零件設(shè)計及加工工藝探究
摘要：
機械零件的設(shè)計與加工質(zhì)量對最終的機械質(zhì)量十分重要，因此，在進行機械零件加工工作時，需要專業(yè)的制造能力。我國大部分機械零件加工多采用數(shù)控加工形式，對數(shù)控機床、數(shù)控編程設(shè)計、工作效率都有很大要求。為了滿足機械零件的質(zhì)量與速度需求，必須加大對機械零件的設(shè)計要求與加工工藝要求。本文通過對設(shè)計加工工藝內(nèi)容進行整理，對機械零件加工原則進行分析，進而促進我國機械零件行業(yè)的發(fā)展。
關(guān)鍵詞：
機械零件；設(shè)計加工；加工工藝；內(nèi)容及原則
科技的進步帶動著許多領(lǐng)域的工作方式產(chǎn)生了改變，在機械零件加工領(lǐng)域，從傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)方式改變?yōu)閿?shù)控生產(chǎn)模式[1]。科學技術(shù)的快速進步推動了機械零件行業(yè)的快速發(fā)展，在機械零件數(shù)控技術(shù)中，加工工藝內(nèi)容與水平是衡量機械零件質(zhì)量的重要指標。
一、機械零件設(shè)計加工工藝的具體內(nèi)容及特點
1.機械零件加工工藝的內(nèi)容
現(xiàn)在大多數(shù)機械零件加工工作都選擇數(shù)控生產(chǎn)方式進行加工運作，在進行機械零件加工前，必須對加工工藝進行仔細的了解，再根據(jù)加工零件資料制定合理的加工方案，才能夠確保機械零件的質(zhì)量合格。在對機械零件進行加工前，確定加工工藝內(nèi)容主要有以下三步驟。及時，當準備對機械零件進行加工時，應(yīng)當選擇適合機械零件的數(shù)控機床[2]。只有選擇出恰當?shù)臄?shù)控機床，才能加工出合格質(zhì)量的機械零件。選擇好數(shù)控機床后，再確定具體的加工工序。不同種類的機械零件所經(jīng)歷的加工工序均有所不同，機械零件加工工作人員必須根據(jù)所加工的機械零件特點進行工序設(shè)計，再進行加工。第二，在根據(jù)機械零件的特點制定好機械零件的加工方案后，再開始對所需加工的機械零件圖紙進行具體分析，研究出最適合該零件的加工技術(shù)。選擇恰當?shù)募庸ぜ夹g(shù)是整個加工工作的基礎(chǔ)。第三，對機械零件的加工工藝設(shè)計，這一步驟是機械零件加工的核心步驟。對機械零件的加工工藝的設(shè)計關(guān)系到零件的質(zhì)量好壞。因此，在進行機械零件設(shè)計時，需要清楚的對加工程序、基準選擇、工具選擇以及夾具和安裝步驟的確定都十分重要，只有將這些東西整理清楚，才能制定出最適合機械零件的加工工藝，進而保障機械零件質(zhì)量。
2.機械零件加工工藝的特點
由于機械零件加工會采用數(shù)控加工方式，因此，在機械零件加工工藝中處處體現(xiàn)著具有數(shù)控特點，在數(shù)控特點中又融合進機械零件加工自身所有的特點。主要的特點有三個。及時，機械零件加工工藝具有詳細性。在進行機械零件加工前，需要做好充足的準備才能開始進行加工。為了保障機械零件的質(zhì)量，在加工前需要制定完善的數(shù)控機床加工方案，選擇適當?shù)臄?shù)控機床。在加工過程中，還應(yīng)當對加工程序、刀具、方法及參數(shù)等多方面內(nèi)容進行確定。在機械零件加工過程中，只有將這些資料都準備齊全，才能開始對機械零件進行加工。這樣才能減少機械零件加工企業(yè)的損耗，確保機械零件的加工質(zhì)量。第二，機械零件加工工藝的嚴密性。采用數(shù)控機床進行機械零件加工，能夠提升機械零件的精密度，確保機械零件的質(zhì)量[3]。并且在加工過程中，可以降低工人的工作量，提升工人的工作效率。由于采用數(shù)控機床加工，有可能在加工過程中發(fā)生問題而無法停止加工。因此，在進行機械零件加工前，必須確保在加工工藝程序設(shè)置上的嚴密與性。一點小的設(shè)置誤差，都有可能造成機械零件報廢，對機械零件的質(zhì)量造成影響，嚴重時甚至會造成機械事故，對工作人員的生命造成威脅。第三，機械零件加工工藝需要進行合理的數(shù)學計算。采用數(shù)控機床方式進行加工，需要進行數(shù)控編程。而在數(shù)控編程工作中，對機械零件的長、寬、高等尺寸都需要進行設(shè)置。因此，在進行機械零件數(shù)控編程前，需要先利用數(shù)學知識對零件各個尺寸進行設(shè)計，對機械零件進行優(yōu)化。
二、機械零件設(shè)計的原則
1.機械零件設(shè)計的定位基準原則
在機械零件進行加工時，需要設(shè)置機床與刀具的相對位置參數(shù)。在加工最初階段，機械零件處于粗基準階段，為了保障機械零件加工質(zhì)量，需要對機械零件進行精準定位[4]。在進行機械零件加工過程中，需要根據(jù)零件自身特點來制定相應(yīng)的定位基準。倘若不能選擇恰當?shù)亩ㄎ换鶞剩瑢τ谧罱K生產(chǎn)出來的機械零件質(zhì)量有很大影響。在對機械零件加工位置進行定位時，有兩個原則：及時，是對機械零件加工粗基準的原則。在選擇粗基準定位時，首先需要確保機械零件加工的原材料充足，在加工表面需要預(yù)留出足夠的余量。在選擇夾具時，應(yīng)當盡可能選擇簡單的夾具。第二，對機械零件加工精基準定位的原則。當加工定位選擇為精基準定位時，為了方便定位，需要觀察精基準面的選擇恰當性。在機械零件加工時，需要慎重對精基準定位進行選擇，以此來提升機械零件加工效率。
2.機械零件加工設(shè)計方法的選擇原則
在進行機械零件加工設(shè)計方法的選擇時，需要遵循兩種選擇原則。其一是需要符合經(jīng)濟適用性原則。如果設(shè)計的加工方法對于生產(chǎn)企業(yè)會產(chǎn)生較大的負擔，如材料價格過大，設(shè)備需求過大等對企業(yè)自身的利益會產(chǎn)生影響，則不利于企業(yè)的發(fā)展。因此在選擇時，需要根據(jù)生產(chǎn)企業(yè)自身的情況進行適當性選擇。第二，應(yīng)當遵循設(shè)計方法與實際零件匹配原則。在對機械零件的加工方法進行設(shè)計時，應(yīng)當根據(jù)零件自身的形態(tài)來進行設(shè)計。同時還應(yīng)當與機械零件的材料、工廠的設(shè)備、工人的水平等要求綜合考慮來進行設(shè)計，否則容易造成機械零件的加工失敗狀況，對企業(yè)造成損失。結(jié)束語綜上所述，機械零件的加工工藝具有自身的特點與需求，在進行機械零件的設(shè)計時，必須遵循相應(yīng)的原則。否則，不僅會造成機械零件的加工失敗，影響機械零件質(zhì)量，嚴重時甚至有可能會發(fā)生機械事故，對企業(yè)造成損失。
作者:賈繼昌 單位:吉林省機械裝備制造有限責任公司產(chǎn)品研究所
機械零件加工工藝研究:機械零件加工工藝研究
微小型機械零件是設(shè)備系統(tǒng)中的最小構(gòu)成單元，其幾何形狀特征與常規(guī)尺寸零件相同，由于目前用于微小型機械零件加工的常規(guī)加工方法存在諸多問題，因此為了保障微小型零件的加工精度及各種功能性要求，對微小型機械零件的加工方法與加工工藝的研究變得尤為重要。
1微小型機械零件的類別
根據(jù)微小型機械零件的幾何特征，微小型機械零件主要包括微小型軸類零件，微小型三維結(jié)構(gòu)零件，微小型平板類零件及微小型齒輪類零件[1]。各類型微小型零件被廣泛應(yīng)用在不同的場合中。
1.1微小型軸類零件微小型軸類零件是微小型加工設(shè)備中經(jīng)常遇到的典型零件之一，微小型軸類零件主要用于支撐微小的傳動零部件以及傳遞扭轉(zhuǎn)力矩和承受外界施加的載荷等場合。從其功用角度出發(fā)，微小型軸類零件的加工要求具有高的回轉(zhuǎn)精度以及表面質(zhì)量，因此對微小型零件的加工研究變得日益重要。當加工的微小型軸類零件具有較大的長徑比時，由于加工過程中無法采用頂尖支撐，切削時在徑向切削力的作用下極易使被加工的微小型軸類零件發(fā)生彎曲變形，造成被加工零件的翹尾現(xiàn)象。若加工的微小型軸類零件除了具有軸類零件所具有的典型特征之外，還具有微平面，微溝槽，微細孔等其他特征時，依靠單一的車削加工是無法完成這類微小型軸類零件加工的，需要配合其他加工方式。
1.2微小型三維結(jié)構(gòu)零件微小型三維結(jié)構(gòu)零件的結(jié)構(gòu)特征相對較為復(fù)雜，并不是只具有簡單的回轉(zhuǎn)類以及平面類特征。由于其結(jié)構(gòu)特征的復(fù)雜性以及零件本身所特有的工藝特征，加大了零件加工的難度。加工過程中需要根據(jù)零件自身的工藝特點，合理地安排加工工藝，并選擇尺寸相對較小，精度高，柔性好的微小型加工設(shè)備進行加工[2]。
1.3微小型平板類零件以及齒輪類零件微小型板類零件的主要結(jié)構(gòu)特征是平面，除此之外還包括一些其他的結(jié)構(gòu)特征，如臺階面，微型孔，微型槽及不規(guī)則的輪廓表面等。與微小型三維結(jié)構(gòu)零件相比，微小型平板類零件的結(jié)構(gòu)相對簡單，加工方式相對單一，應(yīng)用微細銑削和微細鉆削加工技術(shù)即可滿足這類零件的技術(shù)要求，完成微小型板類零件的加工。若微小型板類零件的厚度較薄時，加工時需要考慮零件的裝夾方式，防止裝夾時微型夾具對零件的作用力過大，使零件發(fā)生形變。微小型齒輪加工的難點及重點是其齒形的加工，齒形的加工精度直接關(guān)系到齒輪之間的嚙合精度及裝配之后的使用效果。目前，主要有微細成形銑削及微細滾削這兩種微細切削加工方法用于微小型齒輪的加工。在應(yīng)用微細成形銑削的加工方法加工微小型齒輪的過程中，成形刀具本身的制造精度對微小型齒輪的加工精度影響較大，同時由于加工系統(tǒng)的剛性和零件的裝夾方式及系統(tǒng)的振動的影響，使加工完成的輪齒齒廓的形狀誤差較大，齒形明顯失真。與微細成形銑削加工相比，微細滾削加工方法是基于范成法的成形工藝，加工過程中，滾削刀具的多個切削刃對工件進行連續(xù)切削，在加工效率與加工質(zhì)量方面都要比微細成形銑削的加工方法高。
2微小型機械零件的加工方法
微小型零件的加工方法包括基于半導(dǎo)體的制造工藝技術(shù)、LIGA及準LIGA技術(shù)和應(yīng)用常規(guī)的精密機床對微小型機械零件進行加工的方法以及目前處于重點研究的使用微小型加工設(shè)備進行微小型零件加工的微細切削加工等技術(shù)。基于半導(dǎo)體的制造工藝技術(shù)加工材料較為單一，且加工出的微小型零件的應(yīng)用領(lǐng)域多為電子領(lǐng)域。LIGA及準LIGA技術(shù)加工出的微小型零件結(jié)構(gòu)簡單，多為二維或準三維微小型機械零件，且加工設(shè)備較昂貴。應(yīng)用常規(guī)的精密機床進行微小型零件的加工存在著占用空間大，加工效率低，能源消耗大，資源浪費嚴重等問題。使用微小型加工設(shè)備進行微小型零件加工的微細切削加工技術(shù)加工材料廣泛，可加工結(jié)構(gòu)復(fù)雜的精密三維微小型機械零件，并能避免上述加工方法存在的問題，是微小型零件加工技術(shù)的研究重點[3]。微細切削加工技術(shù)主要有微細車削加工，微細銑削加工，微細磨削加工等。與常規(guī)切削加工技術(shù)相比，微細切削加工技術(shù)的切削用量極小，且由于微小型零件的整體尺寸較小，微細切削加工過程中若依然采用常規(guī)尺度零件切削加工工藝，將無法滿足加工精度。極小的切削用量要求加工設(shè)備要具有極高的的進給精度及定位精度和主軸回轉(zhuǎn)精度。微細車削主要用于微小型軸類零件的圓柱面，端面等表面特征的加工。微細銑削主要用于加工微小型零件的平面，溝槽及復(fù)雜的表面等[4]。目前微小型平板類零件加工主要依靠微細銑削的加工技術(shù)完成。微細鉆削主要用于微小型零件上微細孔的加工，加工孔徑受到鉆頭的制約。微細磨削主要用于表面精度要求極高的微小型零件的加工，是一項重要的微細切削加工技術(shù)。
3微小型機械零件的工藝分析
微小型機械零件的整體尺寸小，加工精度及表面質(zhì)量要求高，因此微小型機械零件的加工工藝的制定難于常規(guī)尺度零件的加工工藝。根據(jù)微小型機械零件的幾何特征可大致確定其應(yīng)包含的加工工藝。若零件具有圓柱面、端面等回轉(zhuǎn)類特征，則這類零件應(yīng)包含車削工藝。若零件具有平面、微溝槽、微細孔等結(jié)構(gòu)特征，則這類零件應(yīng)包含銑削工藝或鉆削工藝。在微小型機械零件的加工過程中，考慮到零件易發(fā)生變形，加工精度高及加工效率等方面，微小型機械零件的加工工藝的制定應(yīng)著重考慮以下幾點。
3.1先粗后精的加工原則在微小型機械零件的加工過程中，優(yōu)先安排粗加工工序，待粗加工工序全部完成之后在安排對零件進行半精加工與精加工的工序[5]。粗加工過程中，在保障系統(tǒng)剛度的情況下，盡可能的選擇直徑較大的微細切削刀具，較大的進給量，背吃刀量及切削速度，減少刀具切削次數(shù)，去除大部分加工余量，縮短零件加工時間，提高加工效率。待對零件的粗加工工序完成之后，需要間隔一定的時間再安排零件的精加工工序，這樣做的目的是使粗加工工序完成之后零件所發(fā)生的變形能夠得到一定程度的恢復(fù)，進而使零件的加工精度得到一定的提高。
3.2最少的調(diào)用刀具及附件在微小型機械零件的加工過程中，由于零件幾何特征的不同，往往要涉及到車、銑、鉆等不同種類的刀具，而工藝路線的優(yōu)劣在很大程度上受到使用的刀具順序的影響，因此應(yīng)盡可能的減少刀具的使用，以減少刀具在安裝過程中帶來的累積誤差，同一把刀具在使用過程中，應(yīng)用其加工盡可能多的工件表面，并減少其在機床上安裝于調(diào)整的次數(shù)。加工過程中對于附件的使用，也應(yīng)遵循最少調(diào)用的原則，在附件的一次調(diào)用中，應(yīng)使其較大限度的進行加工。
3.3減少工件裝夾次數(shù)由于微小型零件具有不同的幾何特征，往往需要對其進行多次的裝夾才能最終完成零件的加工。微小型零件的尺寸微小，多的裝夾次數(shù)費時費力，并且多次的裝夾會產(chǎn)生誤差，影響零件的加工精度，所以應(yīng)盡可能地在一次裝夾過程中完成工件所有表面的加工，提高工件的加工精度。
4結(jié)束語
文章針對微小型機械零件的常規(guī)加工方法存在的諸多問題，根據(jù)微小型機械零件的結(jié)構(gòu)特征，對其加工方法和加工工藝進行研究分析，目的是為了保障微小型零件的加工精度及各種功能性要求。
機械零件加工工藝研究:微小型機械零件加工工藝
1微小型機械零件的類別
根據(jù)微小型機械零件的幾何特征，微小型機械零件主要包括微小型軸類零件，微小型三維結(jié)構(gòu)零件，微小型平板類零件及微小型齒輪類零件[1]。各類型微小型零件被廣泛應(yīng)用在不同的場合中。
1.1微小型軸類零件
微小型軸類零件是微小型加工設(shè)備中經(jīng)常遇到的典型零件之一，微小型軸類零件主要用于支撐微小的傳動零部件以及傳遞扭轉(zhuǎn)力矩和承受外界施加的載荷等場合。從其功用角度出發(fā)，微小型軸類零件的加工要求具有高的回轉(zhuǎn)精度以及表面質(zhì)量，因此對微小型零件的加工研究變得日益重要。當加工的微小型軸類零件具有較大的長徑比時，由于加工過程中無法采用頂尖支撐，切削時在徑向切削力的作用下極易使被加工的微小型軸類零件發(fā)生彎曲變形，造成被加工零件的翹尾現(xiàn)象。若加工的微小型軸類零件除了具有軸類零件所具有的典型特征之外，還具有微平面，微溝槽，微細孔等其他特征時，依靠單一的車削加工是無法完成這類微小型軸類零件加工的，需要配合其他加工方式。
1.2微小型三維結(jié)構(gòu)零件
微小型三維結(jié)構(gòu)零件的結(jié)構(gòu)特征相對較為復(fù)雜，并不是只具有簡單的回轉(zhuǎn)類以及平面類特征。由于其結(jié)構(gòu)特征的復(fù)雜性以及零件本身所特有的工藝特征，加大了零件加工的難度。加工過程中需要根據(jù)零件自身的工藝特點，合理地安排加工工藝，并選擇尺寸相對較小，精度高，柔性好的微小型加工設(shè)備進行加工。
1.3微小型平板類零件以及齒輪類零件
微小型板類零件的主要結(jié)構(gòu)特征是平面，除此之外還包括一些其他的結(jié)構(gòu)特征，如臺階面，微型孔，微型槽及不規(guī)則的輪廓表面等。與微小型三維結(jié)構(gòu)零件相比，微小型平板類零件的結(jié)構(gòu)相對簡單，加工方式相對單一，應(yīng)用微細銑削和微細鉆削加工技術(shù)即可滿足這類零件的技術(shù)要求，完成微小型板類零件的加工。若微小型板類零件的厚度較薄時，加工時需要考慮零件的裝夾方式，防止裝夾時微型夾具對零件的作用力過大，使零件發(fā)生形變。微小型齒輪加工的難點及重點是其齒形的加工，齒形的加工精度直接關(guān)系到齒輪之間的嚙合精度及裝配之后的使用效果。目前，主要有微細成形銑削及微細滾削這兩種微細切削加工方法用于微小型齒輪的加工。在應(yīng)用微細成形銑削的加工方法加工微小型齒輪的過程中，成形刀具本身的制造精度對微小型齒輪的加工精度影響較大，同時由于加工系統(tǒng)的剛性和零件的裝夾方式及系統(tǒng)的振動的影響，使加工完成的輪齒齒廓的形狀誤差較大，齒形明顯失真。與微細成形銑削加工相比，微細滾削加工方法是基于范成法的成形工藝，加工過程中，滾削刀具的多個切削刃對工件進行連續(xù)切削，在加工效率與加工質(zhì)量方面都要比微細成形銑削的加工方法高。
2微小型機械零件的加工方法
微小型零件的加工方法包括基于半導(dǎo)體的制造工藝技術(shù)、LIGA及準LIGA技術(shù)和應(yīng)用常規(guī)的精密機床對微小型機械零件進行加工的方法以及目前處于重點研究的使用微小型加工設(shè)備進行微小型零件加工的微細切削加工等技術(shù)。基于半導(dǎo)體的制造工藝技術(shù)加工材料較為單一，且加工出的微小型零件的應(yīng)用領(lǐng)域多為電子領(lǐng)域。LIGA及準LIGA技術(shù)加工出的微小型零件結(jié)構(gòu)簡單，多為二維或準三維微小型機械零件，且加工設(shè)備較昂貴。應(yīng)用常規(guī)的精密機床進行微小型零件的加工存在著占用空間大，加工效率低，能源消耗大，資源浪費嚴重等問題。使用微小型加工設(shè)備進行微小型零件加工的微細切削加工技術(shù)加工材料廣泛，可加工結(jié)構(gòu)復(fù)雜的精密三維微小型機械零件，并能避免上述加工方法存在的問題，是微小型零件加工技術(shù)的研究重點。微細切削加工技術(shù)主要有微細車削加工，微細銑削加工，微細磨削加工等。與常規(guī)切削加工技術(shù)相比，微細切削加工技術(shù)的切削用量極小，且由于微小型零件的整體尺寸較小，微細切削加工過程中若依然采用常規(guī)尺度零件切削加工工藝，將無法滿足加工精度。極小的切削用量要求加工設(shè)備要具有極高的的進給精度及定位精度和主軸回轉(zhuǎn)精度。微細車削主要用于微小型軸類零件的圓柱面，端面等表面特征的加工。微細銑削主要用于加工微小型零件的平面，溝槽及復(fù)雜的表面等。目前微小型平板類零件加工主要依靠微細銑削的加工技術(shù)完成。微細鉆削主要用于微小型零件上微細孔的加工，加工孔徑受到鉆頭的制約。微細磨削主要用于表面精度要求極高的微小型零件的加工，是一項重要的微細切削加工技術(shù)。
3微小型機械零件的工藝分析
微小型機械零件的整體尺寸小，加工精度及表面質(zhì)量要求高，因此微小型機械零件的加工工藝的制定難于常規(guī)尺度零件的加工工藝。根據(jù)微小型機械零件的幾何特征可大致確定其應(yīng)包含的加工工藝。若零件具有圓柱面、端面等回轉(zhuǎn)類特征，則這類零件應(yīng)包含車削工藝。若零件具有平面、微溝槽、微細孔等結(jié)構(gòu)特征，則這類零件應(yīng)包含銑削工藝或鉆削工藝。在微小型機械零件的加工過程中，考慮到零件易發(fā)生變形，加工精度高及加工效率等方面，微小型機械零件的加工工藝的制定應(yīng)著重考慮以下幾點。
3.1先粗后精的加工原則
在微小型機械零件的加工過程中，優(yōu)先安排粗加工工序，待粗加工工序全部完成之后在安排對零件進行半精加工與精加工的工序。粗加工過程中，在保障系統(tǒng)剛度的情況下，盡可能的選擇直徑較大的微細切削刀具，較大的進給量，背吃刀量及切削速度，減少刀具切削次數(shù)，去除大部分加工余量，縮短零件加工時間，提高加工效率。待對零件的粗加工工序完成之后，需要間隔一定的時間再安排零件的精加工工序，這樣做的目的是使粗加工工序完成之后零件所發(fā)生的變形能夠得到一定程度的恢復(fù)，進而使零件的加工精度得到一定的提高。
3.2最少的調(diào)用刀具及附件
在微小型機械零件的加工過程中，由于零件幾何特征的不同，往往要涉及到車、銑、鉆等不同種類的刀具，而工藝路線的優(yōu)劣在很大程度上受到使用的刀具順序的影響，因此應(yīng)盡可能的減少刀具的使用，以減少刀具在安裝過程中帶來的累積誤差，同一把刀具在使用過程中，應(yīng)用其加工盡可能多的工件表面，并減少其在機床上安裝于調(diào)整的次數(shù)。加工過程中對于附件的使用，也應(yīng)遵循最少調(diào)用的原則，在附件的一次調(diào)用中，應(yīng)使其較大限度的進行加工。
3.3減少工件裝夾次數(shù)
由于微小型零件具有不同的幾何特征，往往需要對其進行多次的裝夾才能最終完成零件的加工。微小型零件的尺寸微小，多的裝夾次數(shù)費時費力，并且多次的裝夾會產(chǎn)生誤差，影響零件的加工精度，所以應(yīng)盡可能地在一次裝夾過程中完成工件所有表面的加工，提高工件的加工精度。
4結(jié)束語
文章針對微小型機械零件的常規(guī)加工方法存在的諸多問題，根據(jù)微小型機械零件的結(jié)構(gòu)特征，對其加工方法和加工工藝進行研究分析，目的是為了保障微小型零件的加工精度及各種功能性要求。
作者:顧佳超 徐恒斌 孟凡榮 單位:長春汽車工業(yè)高等專科學校
機械零件加工工藝研究:機械零件加工工藝的分析與研究
摘 要：通過對機械零件加工工藝的研究，針對常見的機械零件的加工進行工藝方案的分析，確定主要常見零件的加工方法等，提高工作效率和工藝水平。
關(guān)鍵詞：機械零件；加工；工藝
在機械零件制造業(yè)中，由于組成零件的材料、結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求各不相同，各種工具的用途和性能也不同，所以各種零件的加工工藝是不同的。
1 機械零件加工工藝
1.1工藝概述
在加工機械零件之前首先要選料、確定毛坯。正確選擇毛坯的刪選加工方法，這樣有利于提高機械零件加工的合格率和利用率。在選擇毛坯時，應(yīng)考慮零件的復(fù)雜程度、生產(chǎn)批量的大小、技術(shù)要求等方面的因素。在通常情況下，主要應(yīng)以生產(chǎn)類型來決定。對零件進行工藝分析，分析零件的材質(zhì)、熱處理及機械加工的工藝性；分析零件主要加工尺寸、類型等方面的內(nèi)容；分析加工零件的作用及技術(shù)要求。制訂工藝路線；選擇定位基準；確定各表面的加工方法。選擇機床及工、夾、量、刃具。加工不同的機械零件要對機床以及相關(guān)工具進行調(diào)試與校準，爭取做到開工前的設(shè)備準備充足，以免出現(xiàn)加工過程中的失誤與材料浪費。
1.2工藝特征
對零件的特征進行、系統(tǒng)而地分類可以使工作人員能夠更加方便地獲取零件的工藝和制造方面的信息等。從加工的角度來對零件的特征進行分類，可分為形狀特征、材料特征、精度特征、工藝特征、制造資源特征。
形狀特征是零件的加工特征中最主要的、種類最多的特征，主要是用來描述零件中具有一定功能的幾何形狀。材料特征主要用于材料的類型、熱處理要求與硬度值等信息的描述。精度特征用于描述加工零件的尺寸公差、形狀公差、位置公差和表面粗糙度等方面的信息。工藝特征主要是對工序步驟、裝夾定位、切削用量、加工余量和走刀路線等工藝規(guī)則的信息集合。制造資源特征是對機床設(shè)備、定位和夾具裝置的資源集合。
2主要機械零件加工工藝分析
2.1軸類零件
軸類零件是旋轉(zhuǎn)體零件，這種類型的零件在加工過程中是經(jīng)常遇到的零件之一。根據(jù)軸類零件結(jié)構(gòu)形狀的不同，它可分為空心軸、階梯軸、光軸和曲軸等。
2.1.1軸類零件一般加工要求
一是零件圖工藝分析，要研究產(chǎn)品裝配圖，要做好技術(shù)要求的相關(guān)準備工作；二是精基準選擇，盡可能選設(shè)計基準或裝配基準作為定位基準，使定位基準與測量基準重合；三是粗基準選擇，選牢固表面為粗基準，應(yīng)選非加工表面作為粗基準。同時，粗基準不可重復(fù)使用；四是滲碳件加工工藝路線，一定要做到加工順序正確。因此，在制訂工藝規(guī)程時，盡量采用先進加工方法，制訂出合理的工藝規(guī)程。
2.1.2軸類零件加工的工藝分析
（1）軸類零件加工的工藝路線。軸類零件加工的工藝路線主要為：一是粗車D半精車D精車；二是粗車D半精車D粗磨D精磨；三是粗車D半精車D精車D金剛石車；四是粗車D半精D粗磨D精磨D光整加工。
（2）典型加工工藝路線。主要為：毛坯及其熱處理D預(yù)加工D車削外圓D銑鍵槽D（花鍵槽、溝槽）D熱處理D磨削D終檢。
（3）軸類零件加工的定位基準和裝夾。主要包括：以工件的中心孔定位。中心孔不僅是車削時的定為基準，又符合基準統(tǒng)一原則。以外圓和中心孔作為定位基準。這種定位方法能承受較大的切削力矩，是軸類零件最常見的一種定位方法。以帶有中心孔的錐堵作為定位基準。錐堵和錐套心軸上的中心孔即是其本身制造的定位基準，又是空心軸外圓精加工的基準。生產(chǎn)中，錐堵安裝后一般不得拆下和更換，直至加工完畢。以兩外圓表面作為定位基準，可消除基準不重合而引起的誤差。在加工空心軸的內(nèi)孔時，可用軸的兩外圓表面作槎ㄎ換準。
2.1.3保障加工精度的方法
采取相應(yīng)的誤差預(yù)防或誤差補償?shù)扔行У墓に嚳梢钥刂茖α慵庸ぞ鹊挠绊憽２捎煤线m的切削液。切削液主要包括非水溶性切削液和水溶性切削液。刀具半徑的選定。刀具較小時不能用較大的切削量加工，刀具的半徑R比工件轉(zhuǎn)角處半徑大時不能加工。
2.2箱體類零件的加工工藝分析
箱體零件的典型加工路線為：平面加工-孔系加工-次要面加工。
（1）箱體加工定位基準的選擇。一是粗基準的選擇。一般宜選箱體的重要孔的毛坯孔作粗基準。由于鑄造時內(nèi)壁和軸孔是同一個型心澆鑄的，因此實際生產(chǎn)中，一般以軸孔為粗基準。二是精基準的選擇。精基準的選擇一般優(yōu)先考慮基準重合原則和基準同一原則。
（2）主要表面的加工方法選擇。一是箱體的主要加工表面有平面和軸承支承孔。二是箱體上公差等級為IT 7級精度的軸承支承孔，一般需要經(jīng)過3～4次加工。箱體平面的粗加工和半精加工主要采用刨削和銑削，也可采用車削。當孔的加工精度超過IT 6級，還應(yīng)增加一道精密加工工序。
（3）箱體加工順序的安排。由于箱體上的孔分布在平面上，所以先加工平面對孔加工有利。對于次要孔與主要孔相交的孔系，必須先完成主要孔的精加工，再加工次要孔。車床主軸箱體的孔系也可選擇在臥式加工中心上加工，因為減少了裝夾次數(shù)，提高生產(chǎn)率。
2.3齒輪零件的加工工藝分析
2.3.1普通精度齒輪加工工藝分析
齒輪在加工過程中可以分為若干個加工環(huán)節(jié)。及時階段是齒坯最初進入機械加工的階段。第二階段是齒形的加工，是保障齒輪加工精度的關(guān)鍵階段。第三階段是熱處理階段，主要對齒面的淬火處理。階段是齒形的精加工。應(yīng)對定位基準面進行修整，以修整過的基準面定位進行齒形精加工，可以使定位，以達到精加工的目的。
2.3.2齒輪加工工藝過程分析
（1）基準的選擇。一般基準的選擇可分為：對于空心軸，用兩端孔口的斜面定位；帶軸齒輪主要采用頂點孔定位；孔徑大時則采用錐堵。對帶孔齒輪在齒面加工時常采用以下兩種定位、夾緊方式。為了減少齒輪加工過程中的定位誤差，在加工齒輪時應(yīng)注意：一是需要加工的齒輪定位端面與定位孔或外圓應(yīng)在一次裝夾中加工出來；二是需要加工的齒輪在內(nèi)孔定位時，其配合間隙應(yīng)近可能減少，以利于度的提高；三是需要加工的齒輪、車床應(yīng)選擇基準重合、統(tǒng)一的定位方式。
（2）齒輪毛坯零件的加工處理。齒輪零件的加工應(yīng)注意對其毛坯的加工處理，當齒輪毛坯零件以齒頂圓直徑作為測量基準時，必須嚴格控制齒頂圓的尺寸精度。保障齒輪毛坯零件定位端面和定位孔或外圓相互的垂直度。需要提高齒輪內(nèi)孔的制造精度，減小與夾具心軸的配合間隙。
（3）齒形及齒端加工。齒形加工方案的選擇取決齒輪精度等級、設(shè)備條件、表面粗糙度、硬度等。齒輪的齒端加工有倒圓、倒尖、倒棱和去毛刺等方式。齒端加工必須在淬火之前進行，通常都在滾（插）齒之后，剃齒之前安排齒端加工。
3 機械加工工藝對加工精度的影響
3.1熱變形對加工精度的影響
有三種熱變形會對加工精度產(chǎn)生較大的影響：及時種，刀具熱變形對加工精度的影響。降低刀具熱變形常會使用以下兩個方法：在刀具上涂抹潤滑劑；選用合理的切削參數(shù)。第二種，機床熱變形對加工精度的影響。所以女要采取相應(yīng)措施降低因機床熱變形對加工精度的影響。第三種，工件熱變形對加工精度的影響。
3.2受力變形對加工精度的影響
解決這類問題的方法是適當?shù)販p小作用在工藝系統(tǒng)上的外力，增加工藝系統(tǒng)的剛度，這樣就可適當緩解外力對加工工藝系統(tǒng)的影響。
3.3幾何精度對加工精度的影響
在對機械零件進行切削加工工藝時，主軸往往會出現(xiàn)回轉(zhuǎn)誤差，這種誤差會影響零件的加工精度。除此之外，刀具也會出現(xiàn)同樣的問題。所以，機床和刀具在使用的過程中要進行定期的檢查。
4 結(jié)論
本文通過對這幾種常見的機械零件加工工藝進行了分析與研究，采用合理的加工方法能夠提高零件加工的效率和精度。