摘要：当今社会的高速发展使得各行各业均实现了新的突破，同时也面临着更高的要求及标准，如机械加工领域就面临着更高层次的金属零件制造精度要求。对此，从业者开始广泛分析机械加工工艺对金属零件制造精度的影响，并就影响类型提出相应的对策。故此次研究以机械加工工艺与金属零件制造精度关联的分析为出发点，从不同方向分析其影响，最后给出相应的解决对策，以期能推动机械加工领域的发展。

　　关键词：机械加工工艺；金属零件；制造精度

　　金属零件在当今社会的各行各业中均有非常广泛的运用，而为确保行业正常运作不受影响，对金属零件制造精度的控制成为生产的重中之重。机械加工工艺因此面临着更高的要求，但就生产状况而言，机械加工工艺在具体生产流程中面临着影响零件精度的众多因素，若不能妥善处理这些内容，金属零件制造精度将显著下降，甚至影响到零件本身的正常使用。因此，针对金属零件制造精度影响因素的研究以及处理对策的选用，成为当下机械加工领域重点研究的热门课题，其研究成果不仅影响着金属零件的制造精度，还以一种关系链的方式影响着社会生产生活的各个领域。

　　1机械加工工艺与金属零件制造精度的关联

　　机械加工工艺是用于加工零件的工艺，各类零件胚胎需经历多个加工工艺之后，才能形成具有独特功能及作用的零件。相比当下的激光切割等其他技术，机械加工是以机械化方式对零件进行的一系列加工，其工艺先进性及质量控制将影响到金属零件的制造精度及强度，因此加工过程中通常需要规范加工工艺的各项参数，确保零件加工的精确性。通常完整的机械加工工艺是从粗加工开始，经历过粗加工的金属零件会被剔除绝大部分无用结构，并形成零件的雏形，因此粗加工可能包含切割、构型、抛光等步骤，在精度控制上的要求相对较低，一般仅需确保粗加工后的金属零件胚胎在形状、体积上满足后续加工步骤的需求即可。且粗加工对金属零件制造精度的影响相对较小，因为不需要进行高度严格的精度控制。

　　完成粗加工之后则需要进行精加工，该环节对金属零件制造精度有着关键影响，通常需要通过计算确定金属零件打磨时的吻合程度，为保证零件加工精度，精加工阶段几乎每一道加工都伴随着零件尺寸、性能的校验，一旦校验核对发现某一步骤导致零件精度误差超过规定范围，则对于精度超限的零件仅能予以报废处理（少数可重塑零件可能具有回收潜能，但当前可回收的报废金属零件占比并不很高）。从这一点上来看，机械加工工艺流程的严密性、科学性、合理性及周到程度，直接影响到金属零件的制造精度，而机械加工的目的也是加工生产合格的金属零件，因此衡量机械加工工艺的重要标准之一就是合格率，这也关系到机械加工制造业的产能。

　　因而机械加工工艺与金属零件制造精度之间的关联，实际上是双向、相互影响的。金属零件制造精度受到机械加工工艺的各方面影响，同时金属零件表现出的制造精度，也被用于反馈机械加工工艺现存的不足及仍可开发的空间。因此在实际加工过程中，加工企业必须按照相应的规范及要求执行加工工艺，且在加工过程中需尽可能减少各种因素产生的一系列影响，进而为金属零件制造精度提供可靠保障。当下需要进行机械加工的金属零件种类日益复杂，因此对机械加工工艺的要求也越来越高，此外，随着其他非机械加工技术开始被应用到加工领域，其精度的高度可控及成本上更理想的表现（如机械加工可能会损耗刀具，但激光切割不会），也使得机械加工工艺面临着更为严峻的挑战，其工艺对金属零件制造精度的控制也因此变得更为关键，在充分控制精度的前提下能否保证生产效率，甚至直接关系到具体的机械加工工艺是否会被取代。

　　2机械加工工艺对金属零件制造精度的影响

　　2.1案例概况

　　某老牌金属零件加工厂于上世纪80年代成立，时至今日经历了数十年的发展历程，一直以来以机械加工为主要工艺方式，经营期间高度重视新加工工艺的引入及应用，其质量控制标准及产品质量一直以来在业内都有良好口碑，一度成为行业内同类型企业的标杆，多次荣获所在地市先进企业的荣誉称号。在制造产业提速、数字化生产逐步落实的社会背景下，该加工厂积极引入先进的大数据技术，结合过往数十年的生产经验及质量控制成效，多方分析了机械加工工艺对金属零件制造精度的影响，并将其中已得到验证的核心内容向整个行业公开，部分内容如下。

　　2.2机床设备因素

　　机床设备是机械加工工艺的载体，因此在研究机械加工工艺对金属零件制造精度的影响时，首先需要从机床设备的层面进行分析。该加工厂在回顾企业整个质量控制演化发展历程之后，认为影响金属零件制造精度的机床设备因素主要存在于数控设备程序因素、机床设备误差因素两方面。

　　数控设备程序因素。该企业是国内最早一批应用数控设备进行金属零件加工制造的企业之一，因此在数控设备控制上拥有一套独特的生产及质控心得。数控机床加工是运用已设定完成的程序控制机床各构件，并以自动化方式完成一系列加工作业，因此加工厂上下经讨论后，一致认为编程数据本身的科学性及精度，会直接影响到数控机床金属零件加工的精度。譬如螺栓钻床加工系统设置了大量的行程开关，来控制各种执行机构及制动装置，而行程开关的控制则需建立在检测传感设备高度有效的基础上，用以实时监测钻床、夹具气缸的运行状态，随后将这些信息数据发送至PLC主控装置，由PLC根据加工需求发送各种电气控制指令，以完成零件的加工过程。一旦此过程中程序本身出现问题，或是前期工艺参数设置缺乏合理性，那么机械执行指令的数控设备就会加工出大量不符合制造精度要求的金属零件。

　　机床设备误差因素。机械加工工艺必然涉及到加工工具与零件胚胎的接触，而机床本身并非一体化形成的结构，是由多个不同结构装配组成，因此加工过程中各部件的性能、稳定性也会影响到金属零件的制造精度。该工厂在总结分析零件制造精度失控案例时，发现因机床设备误差造成的零件制造精度不足案例占据了相当比例，且这种精度不足从数控机床程序控制上无法发现。以卧式机床导轨装置为例，该装置若在垂直方向上存在误差，则工件的切削作业将无法达到应有的精度；若误差来源于水平方向，则加工刀具与工件之间的合成运动轨迹也会受到影响，并致使工件最终加工形状出现变化，无法满足实际工况对零件的需求。

　　另外，刀具长时间使用产生的磨损会产生静态误差，如麻花钻长时间使用的磨损，会导致后续工件表面出现负扩切现象，从而影响工件精度。而夹具相对失稳、定位基准存在误差，会导致工件加工方向、深度受影响，进而出现变形、剐蹭等影响加工精度的问题。

　　2.3物理作用因素

　　原则上物理作用因素同样被作为影响金属零件加工的机械加工工艺影响因素之一，且与机床设备因素不同，物理作用因素往往必然发生、不可逆转，仅能采取一定的手段或措施减弱其影响，或重新规划设计加工工艺加以解决。就该加工厂公布的质控研究结果内容来看，加工厂认为加工过程中影响金属零件精度的物理作用因素，主要来源于热变形、受力变形两个方向。

　　热变形。机械加工工艺中的摩擦、切削会产生大量的热，而一旦出现热变形，零件的精度将受到严重影响。这是因为热能会影响到金属元素的活跃性，高温往往导致构成零件的金属分子出现不同程度的离散或结构强度下降，从而影响加工过程中精度控制的有效性。热变形通常包括自身变形与结构变形两种情况。实际加工过程中，机床构件长时间运作及摩擦会导致零件温度上升，并逐渐影响机床结构之间的契合度，从而使得零件加工的精度有所下降。此外，刀具加工过程中的摩擦作用也会产生大量热量，从而影响零件加工精度。

　　受力变形。受力变形是机械加工工艺中另一种物理层面作用导致的变形。与热变形需要长期运作、摩擦为前置条件不同，受力变形仅在受力情况下即可发生。一般来说零件在加工过程中会承受切削力、自身重力、夹紧力等多个相互作用力的影响，若不能有效控制这些力的大小导致力学失衡，就很容易影响零件胚胎的相对位置及状态，致使零件出现一定程度的变形，并最终影响到金属零件的加工精度。而实际加工过程中还存在其他影响零件加工精度的作用力，譬如在为零件打孔时，就可能因为材料刚性影响打孔精度。此处的刚性是指机床刀具相对切削力与零件胚胎材料的刚性差，若前者刚性大于后者，很容易导致零件出现振动或变形，从而影响金属零件加工精度，反之则会造成刀杆变形，影响后续金属零件加工精度。

　　2.4其他因素

　　该加工厂对长期以来厂内已统计、记录的精度控制失效案例进行深入分析后，发现除机床设备因素、物理作用因素之外，同样存在另外一些因素会影响到金属零件的加工制造精度，这其中主要以零件腐蚀问题、微粒摩擦、人为操控误差居多。

　　零件腐蚀问题。机械加工工艺中的金属零件胚胎并不仅仅与机床及加工材料接触，也会与空气中的水汽、粉尘产生接触，若所用金属材料为活跃性较高的金属材料，或空气中存在易于与零件胚胎反应的气体、粉尘，产生的化学反应将破坏金属零件的表面或基本结构，从而影响到零件的刚性或其它性能，最终影响到金属零件的加工精度。且零件腐蚀问题造成的影响是持续性的，若不能做好加工环境的合理控制，后续可能导致环境因素对加工设备造成影响，由此所导致的后果是之后所有零件可能都存在制造精度不足的问题，严重影响企业的正常运营。

　　微粒摩擦。金属零件加工过程会涉及到切削、抛光等各种类型的摩擦，这一过程将产生大量打磨下的金属微粒，且这些微粒多带有较高的热能。其中的一些微粒会在加工产生的作用力影响下，飞溅至设备的各个角落中，从而与设备、工件、零件产生多种程度的摩擦，由此产生的干扰将显著影响金属零件制造加工的精度，且这种干扰会随着微粒数量的增加而累积，对零件制作精度的负面影响因此日趋严重。

　　人为操控误差。尽管数控机床已经得到了广泛应用，但目前而言国内尚未出现整个生产流程全自动的加工厂或企业，案例企业也是一样，加工流程中的部分步骤必须以人力方式进行，这就难以避免人为操控因素对零件加工制造流程产生影响，并由此导致金属零件制造因人为操控误差影响制造精度。以卧式车床加工为例，若工作人员在比对刀具时，没有核对刀尖与轴线的相对位置，就很容易造成双曲线形状误差；而夹具装夹时若夹得过紧，也会导致零件变形并产生误差；即使是力度合适，如果装夹方向出错，同样会导致后续零件加工制造过程出现误差。

　　3机械加工工艺对金属零件制造精度影响的相关对策

　　3.1提升机床、夹具及量具精度

　　提升机床、夹具与量具的精度，是从根本上保证金属零件加工精度的关键措施。实际上在整个金属零件加工制造过程中，都伴随着大量的尺寸检验工作，即使是粗加工也需要测量零件胚胎尺寸，确定合理之后投入粗加工生产。因此需要通过机床检验，首先确定机床各项构件的几何精度，尤其应重点关注导轨平面内的直线度、主轴轴径的径向跳动等等。一旦检查过程中发现精度偏差，就需要按照相应要求及规范进行调校，确认机床各方面精度满足要求。其次则是对夹具精度的控制，在机械加工工艺中针对夹具的选择，需要结合零件工件的形状、尺寸等，且夹具的精度必须高于工件自身的精度，在刚度上也不可低于工件。最后是量具的选择，量具在确认工件尺寸及精度时发挥了重要作用，某些工件的精加工流程甚至必须保证每道工序均测量一次，此外使用之余还要做好量具的保管工作，避免在保管过程中影响量具的精度，从而导致测量结果出现误差。

　　3.2优化加工环境

　　腐蚀及微粒均为影响金属零件加工精度的环境因素，因此在加工中更需做好环境控制。案例中加工厂针对这方面给出的对策，是应用各项检测设备强化生产环境检测工作，其中包括环境气体监测，主要是详细掌握生产环境中的气体变化状况，及时采取各种措施中和会对金属工件造成腐蚀的气体及其他影响因素，有效控制环境湿度，避免水汽对金属工件加工过程产生负面影响。另一方面，针对加工过程中产生的微粒问题，该加工厂认为可通过适当添加冷却剂的方式加以解决。添加冷却剂可带走加工过程产生的热量，同时冷却剂也会黏着大量加工过程产生的金属微粒，从而降低金属微粒飞溅的数量和概率，减少金属微粒摩擦对加工过程造成的负面影响。

　　3.3强化工作人员管理

　　由于目前金属零件加工制造行业尚不具备完全脱离人工的条件，故为进一步控制金属零件加工过程的精度，需要重视面向工作人员的管理工作。首先是要为现有工作人员提供全方位的培训，提升工作人员的职业素养、敬业态度及专业能力，避免工作人员在生产过程中出现违规操作。在此基础上，应明确管理方法、生产规范，并匹配一应管理措施，确保人员操作内容能够在完备的管理体系下运作。此外还可建立高度科学的奖惩体系与监督体系，充分提升人员管理的效率及规范性，并强化工作流程细节的管控。同时，强调管理者对整个生产流程的掌控，深入了解各种零件生产制造的一般流程，从而保证零件制造过程能够得到规范的管理与监督，进一步降低零件制造误差出现的概率。

　　4结语

　　社会的高速发展使得机械加工行业面临着越发高规格的行业要求，其金属零件制造精度控制也需达到更高的水准。而在实际加工过程中，影响金属零件制造精度的因素为数众多，因此更需要多方分析机械加工工艺的详细流程，剖析各类影响因素的作用机理，并在此基础上给出针对性的处理措施，以保证机械加工工艺能为金属零件制造提供可靠的精度保障，推动行业的长期发展。