機械加工過程質(zhì)量控制研究

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摘要：機械加工制造是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)領(lǐng)域，它的發(fā)展提升對其他工業(yè)領(lǐng)域的進(jìn)步起到關(guān)鍵支撐作用。本文對機械加工中的質(zhì)量問題產(chǎn)生原因進(jìn)行了深入分析，并進(jìn)一步就如何加強質(zhì)量控制的措施進(jìn)行了詳細(xì)探討，希望對推動機械加工質(zhì)量的提升能夠產(chǎn)生一些有意義的參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：機械加工過程；質(zhì)量問題；產(chǎn)生原因；控制措施

1研究意義

機械加工制造是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)領(lǐng)域，它的發(fā)展提升對其他工業(yè)領(lǐng)域的進(jìn)步起到關(guān)鍵支撐作用。近年來，隨著數(shù)控機床、加工中心和各種計算機輔助設(shè)計制造技術(shù)的推廣普及和大規(guī)模應(yīng)用，我國的機械加工水平取得了顯著提升，產(chǎn)品的加工質(zhì)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(jìn)程難免會受到一些因素的干擾影響，使得產(chǎn)品的加工精度和質(zhì)量在不同程度上受到影響，如何進(jìn)一步改善提升機械加工質(zhì)量成為了社會高度關(guān)注的話題。此外，雖然我國的機械加工水平進(jìn)步迅速，但與之相關(guān)的其他國民生產(chǎn)領(lǐng)域?qū)C械產(chǎn)品的要求也在同步提升，我國的機械加工質(zhì)量在滿足這種不斷提升的需求方面還存在一定發(fā)展滯后，一些核心裝備和關(guān)鍵零部件依然依賴進(jìn)口，使得我們在推動這些相關(guān)領(lǐng)域發(fā)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(shù)進(jìn)行進(jìn)一步研究，促使加工質(zhì)量得到進(jìn)一步的改善突破。本文正是立足這一出發(fā)點，對機械加工中的質(zhì)量問題產(chǎn)生原因進(jìn)行了深入分析，并進(jìn)一步就如何加強質(zhì)量控制的措施進(jìn)行了詳細(xì)探討，希望對推動機械加工質(zhì)量的提升能夠產(chǎn)生一些有意義的參考和借鑒。

2質(zhì)量控制內(nèi)容

對于機械加工過程而言，其產(chǎn)品的質(zhì)量主要是靠加工精度和表面微觀輪廓質(zhì)量來體現(xiàn)。前者又可以進(jìn)一步細(xì)分為機械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)尺寸的精度以及結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(nèi)即質(zhì)量合格；反之則代表不合格。對于幾何精度，主要指產(chǎn)品幾何結(jié)構(gòu)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(nèi)就代表質(zhì)量合格；反之則說明質(zhì)量不合格。對于表面微觀輪廓精度的控制，一般指產(chǎn)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(chǎn)品的表面加工質(zhì)量不合格。

3導(dǎo)致質(zhì)量問題的原因分析

在機械加工過程中，因為構(gòu)成制造系統(tǒng)的要素較多，且系統(tǒng)在工作中可能會受到各種內(nèi)、外環(huán)境因素的干擾影響，進(jìn)而導(dǎo)致產(chǎn)品的加工質(zhì)量出現(xiàn)問題。下面將對誘導(dǎo)產(chǎn)品發(fā)生質(zhì)量問題的原因進(jìn)行詳細(xì)分析：

3.1制造資源誤差

產(chǎn)品的機械加工是通過制造系統(tǒng)實現(xiàn)的，如果構(gòu)成系統(tǒng)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(jìn)而導(dǎo)致質(zhì)量問題。機床是機械加工制造系統(tǒng)的主要組成部分，任何機械產(chǎn)品都是在機床上進(jìn)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(dǎo)致超出機床當(dāng)前實際加工精度能力范圍的精度要求無法得到保障，進(jìn)而引發(fā)產(chǎn)品質(zhì)量問題。具體而言，因機床因素導(dǎo)致的加工質(zhì)量問題產(chǎn)生原因主要涉及以下三個方面：第一，主軸回轉(zhuǎn)誤差。機床主軸的回轉(zhuǎn)精度對加工精度會產(chǎn)生重要影響，機床主軸如果存在較大的回轉(zhuǎn)誤差，則會促使加工精度下降；第二，機床導(dǎo)軌誤差。在機械加工過程中，機床導(dǎo)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(zhǔn)確，進(jìn)而影響到加工精度；第三，機床在進(jìn)行切削加工時，是依靠電機通過傳動鏈帶動驅(qū)動各軸回轉(zhuǎn)或進(jìn)給操作，而傳動鏈一般會涉及齒輪等眾多環(huán)節(jié)，任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都會造成幾何誤差，影響到產(chǎn)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(jìn)行修?；蚋鼡Q，那么刀具在切削加工時就會進(jìn)入劇烈磨損狀態(tài)（如圖1所示），導(dǎo)致切削精度下降，進(jìn)而影響到產(chǎn)品的加工質(zhì)量。此外，加工不同的零件材料，應(yīng)該選擇合適材質(zhì)的刀具，不合理使用刀具也會對加工產(chǎn)品產(chǎn)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(chǎn)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(xiàn)的，但刀具和工件接觸就會產(chǎn)生切屑力，而在切削力的作用下會導(dǎo)致工藝系統(tǒng)出現(xiàn)變形，使得刀具和工件間的位置出現(xiàn)改變，對加工精度造成不利影響。這種影響在制造系統(tǒng)剛性較差時會進(jìn)一步得到放大體現(xiàn)，進(jìn)而引發(fā)產(chǎn)品質(zhì)量問題。此外，切削加工往往會產(chǎn)生大量的熱量，如果不能有效散熱，那么也會造成工藝系統(tǒng)出現(xiàn)受熱變形，使得產(chǎn)品的最終加工精度無法得到有效保證。

3.3工藝設(shè)計因素

對于機械制造業(yè)，工藝規(guī)劃是連接產(chǎn)品設(shè)計和制造的中間橋梁，是控制制造加工過程的指導(dǎo)性文件?，F(xiàn)代機械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，導(dǎo)致工藝規(guī)劃中要考慮權(quán)衡的因素眾多，而任一因素都會影響到產(chǎn)品的加工工藝過程，使其產(chǎn)生質(zhì)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(dá)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(jìn)而影響到產(chǎn)品質(zhì)量；又比如一些特征在切削成型的過程中應(yīng)進(jìn)行粗加工、半精加工和精加工的階段劃分，如果工藝規(guī)劃沒有詳細(xì)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(chǎn)品的最終質(zhì)量；再例如機械加工過程有時難免會遇到工藝調(diào)整的情況，而工藝調(diào)整如果不合理，那么就可能產(chǎn)生工藝調(diào)整誤差，進(jìn)而給零件的加工精度保障帶來風(fēng)險。

3.4檢驗控制不嚴(yán)

現(xiàn)代機械產(chǎn)品往往需要經(jīng)過多道工序，每道工序都可能在不同的機床或工位上實現(xiàn)，如果上道工序的誤差不能被及時發(fā)現(xiàn)，那么就會被帶入下道工序，使得誤差不斷得到積累，最終產(chǎn)生嚴(yán)重的質(zhì)量問題。因此，在機械加工過程中，必須對工序加工質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格把控，上道工序檢驗不合格的要堅決杜絕進(jìn)入下道工序。然而現(xiàn)實卻是有大量的制造企業(yè)存在工序質(zhì)量檢驗不嚴(yán)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(dǎo)致一些質(zhì)量問題沒有得到及時修復(fù)和糾正，進(jìn)而影響到最終的產(chǎn)品加工質(zhì)量。

3.5人為因素

實踐已經(jīng)證明，制造系統(tǒng)是向著人機一體化與自動化技術(shù)適度應(yīng)用的趨勢發(fā)展，人在機械加工中的作用目前還無法被機器進(jìn)行徹底替代。這一說明了人機一體化相互協(xié)調(diào)的重要價值，另一方面也暗示了人為因素會對產(chǎn)品的加工精度和質(zhì)量造成影響。比如加工設(shè)備操作人員的操作不當(dāng)會影響到產(chǎn)品加工精度；又比如數(shù)控編程人員編寫的數(shù)控代碼存在問題，那么也會反映到產(chǎn)品的加工精度和質(zhì)量?，F(xiàn)代制造系統(tǒng)在技術(shù)先進(jìn)性和自動化程度上雖然都在不斷提高，但同樣也對系統(tǒng)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(yè)素養(yǎng)不過關(guān)，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(chǎn)品的質(zhì)量問題得到體現(xiàn)。

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(jīng)提到，制造資源如果存在原始誤差，那么會直接影響到產(chǎn)品的加工精度。因此，有必要對制造資源的原始誤差進(jìn)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(jìn)行修復(fù)或更換。機床應(yīng)該定期進(jìn)行精度檢測，一旦發(fā)現(xiàn)精度保持性下降，就應(yīng)該分析精度下降的原因并采取措施進(jìn)行修復(fù)。對于一些老舊機床，可能已經(jīng)無法勝任當(dāng)前的加工任務(wù)需求，那么就應(yīng)該及時進(jìn)行淘汰，通過加工設(shè)備升級的措施來盡可能地降低原始誤差。對于刀具，應(yīng)對其磨損情況進(jìn)行監(jiān)測，找出其磨損規(guī)律，在刀具即將進(jìn)入劇烈磨損階段前就應(yīng)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(yīng)及時修復(fù)或更換。除此之外，考慮到機械加工過程難免會產(chǎn)生誤差，還應(yīng)采取措施對誤差進(jìn)行補償，最大限度地降低誤差對產(chǎn)品質(zhì)量的影響。比如可以對加工進(jìn)程產(chǎn)生的誤差進(jìn)行實時檢測，并據(jù)此對后續(xù)工藝進(jìn)行合理調(diào)整，使誤差得到補償?shù)窒?/p>

4.2提升工藝設(shè)計質(zhì)量

在制定產(chǎn)品的加工工藝方案時，應(yīng)對可能造成產(chǎn)品加工精度下降的因素進(jìn)行綜合考慮，并采取一定的優(yōu)化措施。比如合理選擇刀具、合理設(shè)置工藝參數(shù)等對加工質(zhì)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(yè)已有的制造資源實際狀況，在此基礎(chǔ)上選擇確定與產(chǎn)品質(zhì)量要求相匹配的加工方案。

4.3強化質(zhì)量檢驗和提升人員素質(zhì)

質(zhì)量檢驗對保證產(chǎn)品加工質(zhì)量的意義不言而喻。對于機械加工過程，必須加強質(zhì)量檢驗，上道工序的加工質(zhì)量只有待檢驗合格后才能進(jìn)入下道工序，同時下道工序在執(zhí)行前也有必要對上道工序質(zhì)量進(jìn)行復(fù)檢。質(zhì)量檢驗必須落實責(zé)任制，對因檢驗錯誤造成的最終產(chǎn)品質(zhì)量問題應(yīng)追究相關(guān)人員責(zé)任。此外，還應(yīng)通過培訓(xùn)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(yè)素養(yǎng)，要確保加工操作人員、質(zhì)量檢驗人員、工藝設(shè)計人員以及制造系統(tǒng)管理與維護(hù)人員都具備相應(yīng)的資質(zhì)和能力，素質(zhì)不過關(guān)的人員應(yīng)禁止上崗。

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作者：堯歡 單位：廣東省城市建設(shè)技師學(xué)院