机械加工中工件变形的原因及预防措施探讨

发表时间:2020/6/30   来源:《基层建设》2020年第7期   作者:车静涛 宋菊花 袁冶 刘继玲
[导读] 摘要:虽然机械加工设备与工艺流程取得了长足进步,但工件变形仍出现于机械加工领域。
        大庆石化公司机械厂  黑龙江大庆  163000
        摘要:虽然机械加工设备与工艺流程取得了长足进步,但工件变形仍出现于机械加工领域。工件机械加工变形的成因是多方面的,只有深入研究变形的形成过程与机理,才能更好地应对这一技术难题。因此,现代机械制造企业必须高度重视该项工作,要加强机械加工过程质量控制,深入分析影响加工质量的各项因素,结合实践工作问题采取有效改进措施,充分保障机械产品加工质量。文章对机械加工过程中质量控制展开分析与探讨。
        关键词:机械加工;质量控制;加工精度
        在实际加工过程中,机械零部件的形状控制会受到多种因素的影响,如果最终尺寸与设计尺寸差值超过误差允许范围,会致使成型工件无法使用而报废,带来经济损失。工件变形一直是机械加工行业无法回避的难题,虽然我国机械加工行业取得了长足的进步,技术成熟度逐步提升,但对这一技术瓶颈仍无法给出十分理想的解决方案。因此,有必要在机械加工行业未来发展中,进行持续性探索。以工件变形产生机理为重点,在不断的重复性试验中寻找行之有效的措施,使机械加工产品质量和整体生产水平得到提升。
        一、机械加工质量控制工作内容分析
        在机械加工质量控制管理工作中,质量控制人员的工作内容包括以下几个方面。
        1.生产加工工序的控制
        通常情况下,产品最终质量与加工工序是否顺利实施有着密不可分的联系,一些关键部件的质量控制会直接影响到整个产品的质量。因此,对于某些产品加工过程的关键位置和环节,质量控制管理人员除了要科学有效控制生产条件外,还需认真把握好关键加工工序质量的具体变化趋势,实施动态管理,并针对问题及时采取优化改进措施。
        2.生产加工环境的控制
        机械制造企业在开展机械加工生产活动前,必须加强对生产加工环境条件的控制。机械制造企业管理部门要协调好各个部门,提供符合国家技术生产标准的环境条件,严格督促相关生产加工人员按照企业规章制度规范操作,并根据生产条件优化与改善机械产品的加工工序,不断提高机械产品质量控制水平。
        二、对机械加工中工件变形的原因进行分析和研究
        基于对目前的机械加工的现状的认识,在机械加工中,会出现很多种不良的现象从而损害了企业的利益,其中工件变形是一个很常见的现象,以下将对其产生的原因进行分析。
        1.在具体的加工过程中产生的变形
        在具体的加工过程中,刀具在加工器件的表面加工时会产生很大的热能,这种热能在这两个物件之间进行相应的传导和传输,将热能传导到了工件的表面,使得出现相应得热应力,如果这个工件的自我承受力不强,那么很容易使得工件产生变形,如果工件的自我承受能力比较强的话,使得在加工的时候,工件对于刀具表面的承受力更大一些,这样可以保证工件不容易变形,除此之外,如果刀具存在着比较刀钝等现象,这对于工件也会带来比较不利的影响,也会容易使得工件发生变形。
        2.残余应力与内应力作用
        金属材质工件在外力作用下会发生变形,内部晶相组织相互作用产生内应力,对外力作用效果进行抵抗性再平衡,使工件形态维持原来的状态。内应力是可以消除的,常用手段有三种:①对加工完的工件进行高温热处理。②施加外在振动的时效处理。③自然环境下的时效处理。正常情况下,受外界环境影响,非稳定状态下的平衡是很难维持的。残余应力会自发地再平衡,引发变形现象发生,工件原有的加工精度受到影响。消除残余应力同样有三种方法:①对零部件实施热处理工艺。②优化零件内部结构设计。③合理安排工艺流程。


        3.加工操作定位误差因素
        在机械加工过程中,加工操作定位误差会导致产品质量出现问题,操作定位误差包括以下几个方面:①基准重合误差。机械加工人员在精准点确定作业上必须严格按照机械产品加工图纸的相关设计要求,基于产品零部件实际尺寸大小和表面位置去科学确定加工数据信息,加工操作人员要科学明确加工零部件的加工基准,倘若由于加工操作人员个人失误因素导致无法准确分析判断出加工零部件的几何要素,则会引发加工基准选取不合理的现象,促使加工操作产生基准重合误差,从而影响到机械加工的整体质量。②定位副制造误差。在机械加工实践操作过程中,加工操作人员可以在夹具中定位元件制造精度与设计尺寸公差允许范围内展开零部件加工作业,但是需要根据相关加工设计要求优化调整定位元件尺寸。当夹具定位元件精度不精确时,在与定位副相互配合过程中将会出现加大的间隙,而操作人员在该间隙下进行加工操作就会容易产生定位副制造误差问题,影响机械产品加工质量。
        三、对防止工件出现变形现象的具体措施进行分析
        1.创新综合采用多种质量控制方法
        机械制造企业要想提高加工过程中的质量控制水平,就必须加强对机械操作人员的专业培训工作,不断提高他们的业务能力。比如,原始误差转移法通常被广泛应用在工件加工过程中,以解决工艺系统的受力变形、几何误差等问题,当机械制造企业在难以有效提升机床精度的情况下,可以安排专业人员从加工夹具、加工工具等方面着手,科学采用原始误差转移法,促使机床几何误差成功转移到不会影响机床加工精度的方面中。当操作人员在进行磨削主轴锥孔时,为了有效提升其余轴颈同轴度加工质量,需要运用到加工夹具去提升加工质量。机械制造企业要想提高精密件加工质量,就需要指导操作人员合理使用误差均化。比如,当操作人员在进行毛坯加工作业时,经常会遇到工件材料性能产生变化的情况,促使原始误差的改变,这样将会导致加工工序最终发生较大误差。为了解决该误差问题,需要针对原始误差进行科学分组,充分保障各个小组工件加工尺寸的均匀性,最大限度地缩小整批工件的尺寸分散氛围,全面提升机械加工质量控制水平。
        2.降低切削力影响
        切削力会引入工件变形,切削力大小与变形程度呈正比例关系,选用合适的刀具和切削用量,可以有效地减少切削力。机加工过程中,要确保工件的切削部位得到不间断的充分冷却、降低热传导性的同时,消除切削过程产生的热能。对于不同工件结构,应合理选择差异化的切削参数,粗加工阶段,宜选定较大的切削用量,降低切削进给量,以提高切削效率;精加工阶段,为了获得较高的表面加工质量,应减小吃刀量,增大切削速度。工件加工过程中的热量,主要来自于刀具与工件的摩擦,如果这些热量不能及时消除,势必会引发工件的加工变形。在高速切削情况下,不仅可以缩短加工时间,同时选用合理的冷却方式,有助于切削热量耗散。
        3.选择比较适合的装夹的方法
        工件装夹的方法很大程度上决定了工件加工是否变形,对加工之后的变形有着比较深刻的影响,选择基准面时,应该遵循基本的基准重合的原则,选择接触面积比较大的位置做为定位面,这样有利于进行下一步的操作,而且也可以避免在加工过程中出现变形的现象,其次,夹紧点的选择要和定位面的选择有对应性,这样可以保证两者的作用力相互抵消,工件内部不会产生应力,这样也就避免出现应力释放而出现的工件变形的现象。
        结语
        随着我国经济的不断发展,对于机械加工的重视度越来越高,工件变形是机械加工中比价常见的问题,所以,在机加工行业应给予工件变形足够的重视,研究机加工变形机理,从理论层面寻找加工变形成因,以降低其风险,使机加工产品的零件及整体质量得到同步提升。
        参考文献
        [1]谢旭亨.机械加工过程中的质量控制[J].工程技术,2018(5):48-49.
        [2]徐富昌.机械加工质量控制与诊断技术探析[J].信息通信,2017(8):25-29.
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