試論機械加工過程中的質量控制

堯歡

摘要：機械加工制造是國民經濟的基礎領域，它的發展提升對其他工業領域的進步起到關鍵支撐作用。本文對機械加工中的質量問題產生原因進行了深入分析，并進一步就如何加強質量控制的措施進行了詳細探討，希望對推動機械加工質量的提升能夠產生一些有意義的參考和借鑒。

關鍵詞：機械加工過程;質量問題;產生原因;控制措施

1? 研究意義

機械加工制造是國民經濟的基礎領域，它的發展提升對其他工業領域的進步起到關鍵支撐作用。近年來，隨著數控機床、加工中心和各種計算機輔助設計制造技術的推廣普及和大規模應用，我國的機械加工水平取得了顯著提升，產品的加工質量與過去相比有了很大程度上的改善。但總的來說，機械加工進程難免會受到一些因素的干擾影響，使得產品的加工精度和質量在不同程度上受到影響，如何進一步改善提升機械加工質量成為了社會高度關注的話題。此外，雖然我國的機械加工水平進步迅速，但與之相關的其他國民生產領域對機械產品的要求也在同步提升，我國的機械加工質量在滿足這種不斷提升的需求方面還存在一定發展滯后，一些核心裝備和關鍵零部件依然依賴進口，使得我們在推動這些相關領域發展的時候遭受“卡脖子”問題，這也要求我們必須投入更多的資源對機械加工技術進行進一步研究，促使加工質量得到進一步的改善突破。本文正是立足這一出發點，對機械加工中的質量問題產生原因進行了深入分析，并進一步就如何加強質量控制的措施進行了詳細探討，希望對推動機械加工質量的提升能夠產生一些有意義的參考和借鑒。

2? 質量控制內容

對于機械加工過程而言，其產品的質量主要是靠加工精度和表面微觀輪廓質量來體現。前者又可以進一步細分為機械產品結構尺寸的精度以及結構的幾何形狀和位置精度;后者主要講地是表面粗糙度。對于結構尺寸精度，指的是實際加工尺寸與公稱尺寸間的差距，這種差距如果在尺寸公差的約束范圍內即質量合格;反之則代表不合格。對于幾何精度，主要指產品幾何結構的形狀誤差和位置誤差與理想形狀、位置間的差距，同樣這種差距如果在幾何公差約束的范圍內就代表質量合格;反之則說明質量不合格。對于表面微觀輪廓精度的控制，一般指產品表面的粗糙度檢測值不得超過粗糙度極限值的范圍，否則就說明產品的表面加工質量不合格。

3? 導致質量問題的原因分析

在機械加工過程中，因為構成制造系統的要素較多，且系統在工作中可能會受到各種內、外環境因素的干擾影響，進而導致產品的加工質量出現問題。下面將對誘導產品發生質量問題的原因進行詳細分析：

3.1 制造資源誤差

產品的機械加工是通過制造系統實現的，如果構成系統的各種制造資源要素存在誤差，那么自然會影響到工件的加工精度，進而導致質量問題。

機床是機械加工制造系統的主要組成部分，任何機械產品都是在機床上進行切削加工成型的，而機床本身又有加工精度范圍，或者使用一段時間后精度保持性會下降，而這就會導致超出機床當前實際加工精度能力范圍的精度要求無法得到保障，進而引發產品質量問題。具體而言，因機床因素導致的加工質量問題產生原因主要涉及以下三個方面：第一，主軸回轉誤差。機床主軸的回轉精度對加工精度會產生重要影響，機床主軸如果存在較大的回轉誤差，則會促使加工精度下降;第二，機床導軌誤差。在機械加工過程中，機床導軌如果存在直線度等幾何誤差，那么就會造成切削刀具與工件間的相對位置不準確，進而影響到加工精度;第三，機床在進行切削加工時，是依靠電機通過傳動鏈帶動驅動各軸回轉或進給操作，而傳動鏈一般會涉及齒輪等眾多環節，任何一個環節出現問題都會造成幾何誤差，影響到產品的切削加工精度。

除了機床以外，刀具和工裝夾具也是重要的制造資源。對于刀具，如果長期不進行修模或更換，那么刀具在切削加工時就會進入劇烈磨損狀態（如圖1所示），導致切削精度下降，進而影響到產品的加工質量。此外，加工不同的零件材料，應該選擇合適材質的刀具，不合理使用刀具也會對加工產品產生不利影響。對于夾具，如果裝夾定位表面存在幾何誤差，那么工件在固定裝夾時就難免會存在位置誤差，而這也會對最終的產品加工精度造成不利影響。

3.2 工藝變形誤差

機械加工是依靠刀具和工件間的切削操作實現的，但刀具和工件接觸就會產生切屑力，而在切削力的作用下會導致工藝系統出現變形，使得刀具和工件間的位置出現改變，對加工精度造成不利影響。這種影響在制造系統剛性較差時會進一步得到放大體現，進而引發產品質量問題。此外，切削加工往往會產生大量的熱量，如果不能有效散熱，那么也會造成工藝系統出現受熱變形，使得產品的最終加工精度無法得到有效保證。

3.3 工藝設計因素

對于機械制造業，工藝規劃是連接產品設計和制造的中間橋梁，是控制制造加工過程的指導性文件。現代機械產品的結構日趨復雜，導致工藝規劃中要考慮權衡的因素眾多，而任一因素都會影響到產品的加工工藝過程，使其產生質量問題。比如對于同一加工特征，可能存在多種加工方法，不同加工方法能達到的精度等級往往存在差異，該選擇鏜孔工藝的卻選擇了鉆孔操作，那么自然也就無法保障特征的加工精度，進而影響到產品質量;又比如一些特征在切削成型的過程中應進行粗加工、半精加工和精加工的階段劃分，如果工藝規劃沒有詳細考慮特征的加工精度要求，造成加工階段劃分不合理，那么也會影響到產品的最終質量;再例如機械加工過程有時難免會遇到工藝調整的情況，而工藝調整如果不合理，那么就可能產生工藝調整誤差，進而給零件的加工精度保障帶來風險。

3.4 檢驗控制不嚴

現代機械產品往往需要經過多道工序，每道工序都可能在不同的機床或工位上實現，如果上道工序的誤差不能被及時發現，那么就會被帶入下道工序，使得誤差不斷得到積累，最終產生嚴重的質量問題。因此，在機械加工過程中，必須對工序加工質量進行嚴格把控，上道工序檢驗不合格的要堅決杜絕進入下道工序。然而現實卻是有大量的制造企業存在工序質量檢驗不嚴的問題，上道工序完成后沒有做好自檢，上、下道工序的交接也沒做好互檢，而這就可能導致一些質量問題沒有得到及時修復和糾正，進而影響到最終的產品加工質量。

3.5 人為因素

實踐已經證明，制造系統是向著人機一體化與自動化技術適度應用的趨勢發展，人在機械加工中的作用目前還無法被機器進行徹底替代。這一說明了人機一體化相互協調的重要價值，另一方面也暗示了人為因素會對產品的加工精度和質量造成影響。比如加工設備操作人員的操作不當會影響到產品加工精度;又比如數控編程人員編寫的數控代碼存在問題，那么也會反映到產品的加工精度和質量。現代制造系統在技術先進性和自動化程度上雖然都在不斷提高，但同樣也對系統的操作和管理人員也提出了越來越高的要求，如果人的知識技能和專業素養不過關，那么都會對機械加工過程造成不利影響，最終這些都會通過產品的質量問題得到體現。

4? 控制措施探討

4.1 綜合采取多項舉措以降低誤差影響

上文已經提到，制造資源如果存在原始誤差，那么會直接影響到產品的加工精度。因此，有必要對制造資源的原始誤差進行控制。對于機械加工中用到的機床、工件以及刀具，必須對其加強精度檢測，一旦檢測不合格就必須立即進行修復或更換。機床應該定期進行精度檢測，一旦發現精度保持性下降，就應該分析精度下降的原因并采取措施進行修復。對于一些老舊機床，可能已經無法勝任當前的加工任務需求，那么就應該及時進行淘汰，通過加工設備升級的措施來盡可能地降低原始誤差。對于刀具，應對其磨損情況進行監測，找出其磨損規律，在刀具即將進入劇烈磨損階段前就應及時更換和修模。對于夾具，要重點檢測其裝夾定位精度，對檢測不合格的應及時修復或更換。

除此之外，考慮到機械加工過程難免會產生誤差，還應采取措施對誤差進行補償，最大限度地降低誤差對產品質量的影響。比如可以對加工進程產生的誤差進行實時檢測，并據此對后續工藝進行合理調整，使誤差得到補償抵消。

4.2 提升工藝設計質量

在制定產品的加工工藝方案時，應對可能造成產品加工精度下降的因素進行綜合考慮，并采取一定的優化措施。比如合理選擇刀具、合理設置工藝參數等對加工質量提升具有積極效果。此外，工藝方案的制定必須綜合考慮企業已有的制造資源實際狀況，在此基礎上選擇確定與產品質量要求相匹配的加工方案。

4.3 強化質量檢驗和提升人員素質

質量檢驗對保證產品加工質量的意義不言而喻。對于機械加工過程，必須加強質量檢驗，上道工序的加工質量只有待檢驗合格后才能進入下道工序，同時下道工序在執行前也有必要對上道工序質量進行復檢。質量檢驗必須落實責任制，對因檢驗錯誤造成的最終產品質量問題應追究相關人員責任。

此外，還應通過培訓等舉措來不斷提升參與制造加工過程的工作人員的知識技能和專業素養，要確保加工操作人員、質量檢驗人員、工藝設計人員以及制造系統管理與維護人員都具備相應的資質和能力，素質不過關的人員應禁止上崗。

參考文獻：

[1]劉佳.芻議機械加工質量技術控制[J].電子樂園，2019（5）：271.

[2]姜永秋.機械加工工藝對零件加工精度的影響及控制的探討[J].黑龍江冶金，2019（3）：49，98.

[3]吳僧.芻議機械制造質量的影響因素及控制策略[J].商品與質量，2018（39）：233.

[4]王潔.淺談機械加工質量控制[J].商品與質量，2017（42）：245.