机械加工过程质量控制研究

摘要：机械加工制造是国民经济的基础领域，它的发展提升对其他工业领域的进步起到关键支撑作用。本文对机械加工中的质量问题产生原因进行了深入分析，并进一步就如何加强质量控制的措施进行了详细探讨，希望对推动机械加工质量的提升能够产生一些有意义的参考和借鉴。

关键词：机械加工过程；质量问题；产生原因；控制措施

1研究意义

机械加工制造是国民经济的基础领域，它的发展提升对其他工业领域的进步起到关键支撑作用。近年来，随着数控机床、加工中心和各种计算机辅助设计制造技术的推广普及和大规模应用，我国的机械加工水平取得了显著提升，产品的加工质量与过去相比有了很大程度上的改善。但总的来说，机械加工进程难免会受到一些因素的干扰影响，使得产品的加工精度和质量在不同程度上受到影响，如何进一步改善提升机械加工质量成为了社会高度关注的话题。此外，虽然我国的机械加工水平进步迅速，但与之相关的其他国民生产领域对机械产品的要求也在同步提升，我国的机械加工质量在满足这种不断提升的需求方面还存在一定发展滞后，一些核心装备和关键零部件依然依赖进口，使得我们在推动这些相关领域发展的时候遭受“卡脖子”问题，这也要求我们必须投入更多的资源对机械加工技术进行进一步研究，促使加工质量得到进一步的改善突破。本文正是立足这一出发点，对机械加工中的质量问题产生原因进行了深入分析，并进一步就如何加强质量控制的措施进行了详细探讨，希望对推动机械加工质量的提升能够产生一些有意义的参考和借鉴。

2质量控制内容

对于机械加工过程而言，其产品的质量主要是靠加工精度和表面微观轮廓质量来体现。前者又可以进一步细分为机械产品结构尺寸的精度以及结构的几何形状和位置精度；后者主要讲地是表面粗糙度。对于结构尺寸精度，指的是实际加工尺寸与公称尺寸间的差距，这种差距如果在尺寸公差的约束范围内即质量合格；反之则代表不合格。对于几何精度，主要指产品几何结构的形状误差和位置误差与理想形状、位置间的差距，同样这种差距如果在几何公差约束的范围内就代表质量合格；反之则说明质量不合格。对于表面微观轮廓精度的控制，一般指产品表面的粗糙度检测值不得超过粗糙度极限值的范围，否则就说明产品的表面加工质量不合格。

3导致质量问题的原因分析

在机械加工过程中，因为构成制造系统的要素较多，且系统在工作中可能会受到各种内、外环境因素的干扰影响，进而导致产品的加工质量出现问题。下面将对诱导产品发生质量问题的原因进行详细分析：

3.1制造资源误差

产品的机械加工是通过制造系统实现的，如果构成系统的各种制造资源要素存在误差，那么自然会影响到工件的加工精度，进而导致质量问题。机床是机械加工制造系统的主要组成部分，任何机械产品都是在机床上进行切削加工成型的，而机床本身又有加工精度范围，或者使用一段时间后精度保持性会下降，而这就会导致超出机床当前实际加工精度能力范围的精度要求无法得到保障，进而引发产品质量问题。具体而言，因机床因素导致的加工质量问题产生原因主要涉及以下三个方面：第一，主轴回转误差。机床主轴的回转精度对加工精度会产生重要影响，机床主轴如果存在较大的回转误差，则会促使加工精度下降；第二，机床导轨误差。在机械加工过程中，机床导轨如果存在直线度等几何误差，那么就会造成切削刀具与工件间的相对位置不准确，进而影响到加工精度；第三，机床在进行切削加工时，是依靠电机通过传动链带动驱动各轴回转或进给操作，而传动链一般会涉及齿轮等众多环节，任何一个环节出现问题都会造成几何误差，影响到产品的切削加工精度。除了机床以外，刀具和工装夹具也是重要的制造资源。对于刀具，如果长期不进行修模或更换，那么刀具在切削加工时就会进入剧烈磨损状态（如图1所示），导致切削精度下降，进而影响到产品的加工质量。此外，加工不同的零件材料，应该选择合适材质的刀具，不合理使用刀具也会对加工产品产生不利影响。对于夹具，如果装夹定位表面存在几何误差，那么工件在固定装夹时就难免会存在位置误差，而这也会对最终的产品加工精度造成不利影响。

3.2工艺变形误差

机械加工是依靠刀具和工件间的切削操作实现的，但刀具和工件接触就会产生切屑力，而在切削力的作用下会导致工艺系统出现变形，使得刀具和工件间的位置出现改变，对加工精度造成不利影响。这种影响在制造系统刚性较差时会进一步得到放大体现，进而引发产品质量问题。此外，切削加工往往会产生大量的热量，如果不能有效散热，那么也会造成工艺系统出现受热变形，使得产品的最终加工精度无法得到有效保证。

3.3工艺设计因素

对于机械制造业，工艺规划是连接产品设计和制造的中间桥梁，是控制制造加工过程的指导性文件。现代机械产品的结构日趋复杂，导致工艺规划中要考虑权衡的因素众多，而任一因素都会影响到产品的加工工艺过程，使其产生质量问题。比如对于同一加工特征，可能存在多种加工方法，不同加工方法能达到的精度等级往往存在差异，该选择镗孔工艺的却选择了钻孔操作，那么自然也就无法保障特征的加工精度，进而影响到产品质量；又比如一些特征在切削成型的过程中应进行粗加工、半精加工和精加工的阶段划分，如果工艺规划没有详细考虑特征的加工精度要求，造成加工阶段划分不合理，那么也会影响到产品的最终质量；再例如机械加工过程有时难免会遇到工艺调整的情况，而工艺调整如果不合理，那么就可能产生工艺调整误差，进而给零件的加工精度保障带来风险。

3.4检验控制不严

现代机械产品往往需要经过多道工序，每道工序都可能在不同的机床或工位上实现，如果上道工序的误差不能被及时发现，那么就会被带入下道工序，使得误差不断得到积累，最终产生严重的质量问题。因此，在机械加工过程中，必须对工序加工质量进行严格把控，上道工序检验不合格的要坚决杜绝进入下道工序。然而现实却是有大量的制造企业存在工序质量检验不严的问题，上道工序完成后没有做好自检，上、下道工序的交接也没做好互检，而这就可能导致一些质量问题没有得到及时修复和纠正，进而影响到最终的产品加工质量。

3.5人为因素

实践已经证明，制造系统是向着人机一体化与自动化技术适度应用的趋势发展，人在机械加工中的作用目前还无法被机器进行彻底替代。这一说明了人机一体化相互协调的重要价值，另一方面也暗示了人为因素会对产品的加工精度和质量造成影响。比如加工设备操作人员的操作不当会影响到产品加工精度；又比如数控编程人员编写的数控代码存在问题，那么也会反映到产品的加工精度和质量。现代制造系统在技术先进性和自动化程度上虽然都在不断提高，但同样也对系统的操作和管理人员也提出了越来越高的要求，如果人的知识技能和专业素养不过关，那么都会对机械加工过程造成不利影响，最终这些都会通过产品的质量问题得到体现。

4控制措施探讨

4.1综合采取多项举措以降低误差影响

上文已经提到，制造资源如果存在原始误差，那么会直接影响到产品的加工精度。因此，有必要对制造资源的原始误差进行控制。对于机械加工中用到的机床、工件以及刀具，必须对其加强精度检测，一旦检测不合格就必须立即进行修复或更换。机床应该定期进行精度检测，一旦发现精度保持性下降，就应该分析精度下降的原因并采取措施进行修复。对于一些老旧机床，可能已经无法胜任当前的加工任务需求，那么就应该及时进行淘汰，通过加工设备升级的措施来尽可能地降低原始误差。对于刀具，应对其磨损情况进行监测，找出其磨损规律，在刀具即将进入剧烈磨损阶段前就应及时更换和修模。对于夹具，要重点检测其装夹定位精度，对检测不合格的应及时修复或更换。除此之外，考虑到机械加工过程难免会产生误差，还应采取措施对误差进行补偿，最大限度地降低误差对产品质量的影响。比如可以对加工进程产生的误差进行实时检测，并据此对后续工艺进行合理调整，使误差得到补偿抵消。

4.2提升工艺设计质量

在制定产品的加工工艺方案时，应对可能造成产品加工精度下降的因素进行综合考虑，并采取一定的优化措施。比如合理选择刀具、合理设置工艺参数等对加工质量提升具有积极效果。此外，工艺方案的制定必须综合考虑企业已有的制造资源实际状况，在此基础上选择确定与产品质量要求相匹配的加工方案。

4.3强化质量检验和提升人员素质

质量检验对保证产品加工质量的意义不言而喻。对于机械加工过程，必须加强质量检验，上道工序的加工质量只有待检验合格后才能进入下道工序，同时下道工序在执行前也有必要对上道工序质量进行复检。质量检验必须落实责任制，对因检验错误造成的最终产品质量问题应追究相关人员责任。此外，还应通过培训等举措来不断提升参与制造加工过程的工作人员的知识技能和专业素养，要确保加工操作人员、质量检验人员、工艺设计人员以及制造系统管理与维护人员都具备相应的资质和能力，素质不过关的人员应禁止上岗。

参考文献：

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作者：尧欢 单位：广东省城市建设技师学院