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机械加工论文范文1
1.1工艺系统的几何误差对机械加工精度的影响
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。
3结束语
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特种加工技术是一种新型技术，这种技术在学术界又被称作非传统加工或现代加工技术，具体的含义是指用电能、热能、光能、电化学能、化学能、声能及特殊机械能等能量达到去除或增加材料的加工方法，从而实现材料被去除、变形、改变性能或被镀覆等。这种技术没有出现以前，我国机械工业都是应用传统的工艺进行施工，但是随着社会的发展，各行各业对于材料的要求不断提升，有些材料要求能够在高温、高寒、高腐蚀的环境下仍然可以正常工作。但是传统工艺却并不能做到这些要求，于是在生产的迫切需求下，人们通过各种渠道，借助于多种能量形式，探求新的工艺途径，冲破传统加工方法的束缚，不断探索、寻求新的加工方法，于是一种本质上区别于传统加工的特种加工便应运而生。目前，特种加工技术已成为机械制造技术中不可缺少的一个组成部分。这种新型技术的出现，解决了三个困扰机械加工企业的主要问题，它们分别是：各种难切削材料的加工问题、各种特殊复杂表面加工问题、各种超精、光整或具有特殊要求的零件加工问题。伴随这三个问题的解决，机械加工行业的未来变得无比美好。
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。
4结语
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1.1主轴径向跳动主轴径向跳动是指主轴在运动时，径向上产生了一定的偏移量，主要表现为在加工圆形工件时，产品圆度达不到加工要求。因此，在加工圆形工件时，如果发现工件的圆度达不到要求，则应考虑是否是由主轴径向跳动造成的，进而确定解决问题的方法。主轴轴向跳动主轴轴向跳动是指主轴在运动时，轴向上产生一定的跳动现象，主要表现为在车削端面或铣削平面出现波浪纹，这会严重影响加工工件表面的平整度和美观。因此，在加工平面时，如果发现平面上存在波浪纹，则应考虑是否是由主轴轴向跳动引起的，进而确定解决问题的方法。主轴角向摆动主轴角向摆动是指主轴在运动时，其实际轴线与理想轴线间存在倾斜角，主要表现为在加工圆柱状工件时，工件的圆柱度无法达到加工要求。当在加工中遇到这种情况时，应考虑是否是因轴承磨损而导致间隙过大。
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。
4结束语
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机械加工车间在工作过程中会消耗各种资源并且造成环境污染，因此绿色制造的研究目的就是减少机械加工车间体系的环境影响问题，并提高加工过程中的资源利用率。从企业生产运行的角度来看，加工过程的优化问题是机械加工车间在生产过程中必不可少的环节。只有对加工过程进行合理调度，才能有效的保证加工质量或者控制生产成本。然而，从绿色制造的角度来看，加工过程的调度方案不同，不仅会影响企业的生产进度、效率、质量、成本等要素，也会对加工过程中的资源消耗和环境污染产生影响。
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。
三、结束语
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1切削加工
机械加工过程，离不开切削作用，很多金属部件在成型之前，要进行好几道切削作业程序。在金属零部件的切削加工过程中，刀具和金属零件在接触时由于摩擦力和切削力的作用，会产生大量的热量，在高温环境下，表面层金属的一些性能就会发生微妙的变化，其中比较敏感的就是物理机械性能会发生较大程度的变化，具体表现为表面层金属显微硬度的变化、金相组织的变化以及残余应力的产生。
2表面层冷作硬化
在实际机械加工过程中，金属零部件由于受到削力的巨大作用，会造成塑性变形，在实际零部件中表现为零部件的品格扭曲、形状畸变，内部晶粒间出现剪切滑移，还有品粒被外力所拉长，甚至出现品粒的纤维化，以致最终导致金属部件的破碎。上面这几种情况，通常都会使得表面层金属的硬度和强度大幅提高，这也就是在机械加工领域的冷作硬化工艺。金属零件出现表面的冷作硬化，就会导致金属变形的阻力提高，其结果是降低了金属的塑性，从而使得一些金属部件的物理性质和力学性质受到一定程度的影响。
3表面层材料金相组织变化
金属机械零部件受到切削摩擦时，其自身温度会升高，如果金属部件表面温度过高，超过了金属的相变温，这种情况下表层金属就会产生金相组织的变化，其结果就会改变表层金属的一些物理性质和力学性质，具体说来，金属零部件的强度和硬度就会出现不同程度的减弱，与此同时还会产生一定程度的残余应力，有时还会给金属零件造成比较小的表层裂纹，从金属加工工艺上来看，其实这就属于金属部件的磨削烧伤。
4表面层残余应力
在交变载荷作用下，机器零件表面上的局部微观裂纹，会因拉应力的作用使原生裂纹扩大，最后导致零件断裂。从提高零件抵抗疲劳破坏的角度考虑，该表面最终工序应选择能在该表面产生残余压应力的加工方法。
二、如何才能有效提高加工表面质量
金属零件对于机械设备的正常运转发挥着重要作用，金属零件质量的好坏，也在很在程度上决定着机械设备寿命的长短。因此提高金属零件的表面质量显得十分重要，在提高改进加工表面质量的过程中，应该从以上几个影响因素着手做起。
1选取合适的刀具
在金属零部件的切削加工过程中，刀具和金属零件在接触时由于摩擦力和切削力的作用，会产生大量的热量，在高温环境下，表面层金属的一些性能就会发生微妙的变化，其中比较敏感的就是物理机械性能会发生较大程度的变化，具体表现为表面层金属显微硬度的变化，还有比较严重的现象就是一些金属部件的金相组织也会发生相应的变化。基于这种情况，若想尽可能缩减残留的面积，在切削刀具的选择时，应该使用那些刀尖圆弧半径较大的，例如常见的较小的副偏角或合适的修光刃或宽刃精刨刀、精车刀等都是不错的选择。此外，在刀具的质量和品质方面一定要注意严格把关，要使用那些和工件材料适应性较好的刀具材料，尽可能减少那些磨损严重刀具的使用，以尽可能减小表面粗糙度。
2工件材料方面
金相组织和材料的塑性对金属零件的表面粗糙度有着非常大的影响，若是塑性过大的材料，在切削加工之前可以通过正火处理以降低塑性，这类材料主要有低碳钢、低合金钢材料等。合格的工件材料必须要具备适宜的金相组织，像金属零件的基本状态、晶粒度大小及其分布状况等，都属于金相组织的范畴。在对机械零部件进行加工时，尤其是那些塑性材料的机械零部件，会在刀具的挤压作用下，产生塑性变形，再加上刀具还会产生迫使零件切屑与工件分离的撕裂作用，就会使得零部件表面粗糙度值增大。总体来说，金属工件材料的韧性越高，那么金属的塑性变形也就会越大，其结果就是加工表面更加粗糙。这就需要在金属零部件的加工时，一定要更具金属材料的特性，来设计合理科学的技术工艺方法，尽可能提高金属零件的表面质量。
3切削条件方面
对于不同材料的金属零件，要根据不同材料的特性，选择适合的切削工艺。对于比较常见的塑性材料的切削时，最好的切削工艺是高速切削，使用这种技术，在高速切削过程中，能够最大程度的降低金属材料的切削变形，同时还可以有效阻止积屑瘤的出现，这种技术工艺下切削的金属零件，其表面粗糙度值往往较小。
4减少加工表面层变形强化和残余应力提高加工表面质量
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【关键词】无负压给水；市场准入制度；行业标准与规范
随着城市的发展，城市生活供水二次加压泵站已经是居民小区和城市高层建筑给水中不可缺少的组成部分，这是因为目前城市给水管网局部水压不够高，还不能将水直接送到高层用户，这样就必须先将市政自来水泄至水池或水箱，然后通过二次加压泵站将水供给到用户，以保证每一个用户的用水要求。但由于管理不善、水池、水箱缺乏定期的清洗、二次消毒措施失效以及系统本身的缺陷，造成的水质二次污染已直接影响了供水水质安全，甚至产生了严重的水质污染事故。因此保障二次加压泵站饮用水质量与安全是不仅是卫生、水务、自来水公司等政府部门的头等大事，同是也是用户管理单位与供水设备生产厂家的急需解决的事情。另外随着国民经济的高度发展与社会的进步，各地自来水公司供水能力的不断加强，曾经的定时定量供水为已成为历史，也为开发与研制新型环保节能供水设备提供了决定性的条件。
正是在以上相关的背景下，无负压给水设备的研制成功并引入市场弥补了传统供水方式的不足。中国第一台无负压供水设备于上个世纪九十年代中期研制成功并投放市场，但由于供水系统的法规要求和消费者的观念滞后，无负压产品一直没能得到推广使用。我国《城市供水条例》中曾规定：“禁止在城市管网公共供水管道上直接装泵抽水。”这是因为抽水时可能产生的负压会干扰水力工况，影响周围用水，甚至造成管网破坏。所以在工程设计时首先建一个水池或水箱，再用增压泵加压到用户供水管网。直到2003年“非典”期间，人们才对二次供水污染的严重性有了清醒的认识，特别是经过北京局部区域使用后，无负压供水设备所具备的彻底解决二次供水污染、节约能耗等优点，终于引起人们广泛的关注。2004年，北京市政府文件中将上述《城市供水条例》相关条款解禁，山东等省份紧随其后相继出台试用细则。现该类产品在北京已有近千台套产品在使用中，山东、福建、天津、广州等地区应用也较多。加之这种设备在节能、节水、节地、节省建设资金等方面具有显著优势，成为了取代水池、水箱等传统二次供水设施的首选设备，从而导致市场需求骤然升温。
无负压供水系统是在传统变频恒压供水系统的基础上发展起来的一种新型供水方式，它不是水泵、管件阀门、罐体和控制柜的简单组合，而是集机械、电子、信息、自控技术为一体的高科技产品。随着无负压供水概念发展的深入，越来越多的科研单位及生产企业对无负压技术进行了深入的研究，并取得了比较丰硕的成果。在国内无负压技术根据市场上现有无负压的给水设备工作原理进行分析，无负压供水系统主要由变频调速水泵机组、稳流补偿器、真空抑制器、压力和流量传感器、预压自平衡器、控制柜、过滤器、倒流防止器等设备组成。根据其实现无负压功能原理的不同，大体可以分为以下几种形式：
（一）稳流补偿器和真空抑制器控制模式
当市政管网供水不足或用户用水量大于市政管网供给能力时，真空抑制器打开，空气进入稳流补偿器中，使原本封闭的补偿器变为断流水箱，抑制负压产生，另在稳流补偿器中设置液位控制，当低于低位时，水泵停止工作。
（二）自控限流模式
当市政管网供水不足或用户用水量大于市政管网供给能力时，通过压力传感信号的反馈，采取限制变频器，使水泵不超量取水，而当市政管网供水满足要求时，系统恢复正常。
（三）压力控制点方式
当市政管网供水不足或用户用水量大于市政管网供给能力时，直起变流量恒压供水泵，待供水满足要求后，系统恢复正常。
