機械加工質量影響因素及改進措施

郝志敏

摘要： 我國機械加工行業(yè)快速發(fā)展帶動了零部件市場對于高質量零部件的廣泛需求，眾多機械加工企業(yè)更加注重機械加工質量。機械加工質量具有很多的評價指標，本文以此為出發(fā)點，向公眾解釋了現(xiàn)代機械加工質量評價標準中的相關定義及解釋，然后重點探討了影響機械加工質量的幾點因素，最后針對本文中提出的相關因素提出了針對性的改進策略。希望本文能為機械加工企業(yè)提供良好的指導方向，能對機械加工技師提供更好的工作思路，以期為我國機械加工行業(yè)貢獻力量，不斷提高機械加工質量。

Abstract： The rapid development of China's machining industry has driven the extensive demand for high-quality parts in the parts market， and many machining companies pay more attention to the quality of machining. There are many evaluation indicators for machining quality. This article takes this as a starting point to explain to the public the relevant definitions and explanations in the modern machining quality evaluation standards， and then focuses on several factors that affect the quality of machining， and finally puts forward in this article The relevant factors put forward targeted improvement strategies. It is hoped that this article can provide a good direction for mechanical processing enterprises， and provide better working ideas for mechanical processing technicians， in order to contribute to my country's mechanical processing industry and continuously improve the quality of mechanical processing.

關鍵詞： 機械加工行業(yè);高質量;影響因素;改進策略

Key words： machining industry;high quality;influencing factors;improvement strategies

中圖分類號：V262.3+3 ? ? ? ? ? ? ? ? ?; ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-957X（2022）05-0061-03

0 ?引言

我國經濟快速發(fā)展，人們對于日常生活用品的質量要求越來越高，人民群眾越來越高的需求導致了工業(yè)生產這一產業(yè)的高速發(fā)展。工業(yè)生產涉及到生活中的方方面面，其中，最重要的當屬機械加工生產了，機械加工質量十分重要，因為機械加工的質量直接影響到產品的使用性能，直接關系到產品質量的優(yōu)劣。因此，探究機械加工質量的因素和相應的改進措施很有必要。

1 ?機械加工質量的定義及現(xiàn)狀

眾所周知，零部件的加工質量是保證機械加工產品質量的重要基礎。我們日常生活中所能看到聽到見到的機械加工質量主要是從零部件的機械加工精度和零部件加工表面的質量兩個方面來考察。

零部件的機械加工精度往往是指零部件加工后的實際尺寸上的幾何參數性質與理想目標尺寸上的幾何參數性質上的契合程度。相對比的條件尺寸是首要的，其次是要關注形狀性質、表面性質以及幾何性質之間的相對位置是否正確等因素。實際量與目標量的契合程度越高，說明該零部件的機械加工精度也就越高，機械加工質量越好。

零部件加工表面的質量性質是指機械加工過程中對于零部件表面的控制程度。根據以往的經驗來看，機械加工完的零部件，其發(fā)生損壞時，大部分都是從零部件的表面開始的。大部分機械加工的從業(yè)者致力于研究機械加工零部件表面的質量，他們的目的是掌握機械加工中每一項工藝技術對于加工出來的零部件表面的質量的影響規(guī)律，以便于在后續(xù)的加工生產中巧妙地利用這些總結出來的規(guī)律，生產出性能更好、質量更優(yōu)的產品。

由此可見，機械加工零件必須具有很嚴格的質量保證才能滿足現(xiàn)代工業(yè)進程中的需求。

2 ?影響機械加工質量的因素

2.1 表面質量的影響

每一個機械加工零部件的表面都是由切削加工得到的，這里會用到很多涉及到切削加工技術的機床及工具等等。切削質量的好壞主要與以下幾方面因素有關，一是材料本身的性質，在我們日常生活中有時用到的物品都具有相同的硬度和韌性，因此我們普遍認為這些物品的加工流程都是一樣的。其實，這是一種錯誤的想法。我們雖然在使用中沒看出這兩種物品的差別，那是由于我們沒有用到它們各自的極限性質。

對于加工零部件的企業(yè)來說，不同的材料性質具有不同的加工方法。有的熱塑性材料需要先把材料加熱到一定溫度然后迅速降溫至一定溫度，然后快速定型，這樣就制作成了韌性好但是硬度不太強的材料，有的熱鑄性材料是需要把材料加熱到一定溫度后然后再高溫下直接進行定性，下面一步就是逐漸降溫，溫度穩(wěn)定下來后這個零件也就做好了，這種方式制作出來的材料具有很好的硬度但是缺乏較好的韌性。由此看來，材料本身的性質是一個十分重要的因素。

2.2 零件表面耐疲勞程度

耐疲勞程度是指材料在加工過程中能夠發(fā)生反復對抗應力的性質。尤其是零件的表面性質，耐疲勞程度是零部件表面性質的重要參考指標。眾所周知，在某些極端工況的條件下，互相接觸的零件之間會存在應力集中的問題。從表面現(xiàn)象來看，主要是由于零件互相接觸的表面存在極為細微的裂紋劃痕，極其微小的凹面突起等等。

但是出現(xiàn)這種表面現(xiàn)象的根本原因在于零件的耐疲勞程度不同。在相同作用環(huán)境和作用力條件下，耐疲勞程度較差的零件很快就會出現(xiàn)疲勞應激性現(xiàn)象，這種現(xiàn)象主要體現(xiàn)在微小的材料瑕疵表面，并且從存在缺陷的一點開始，逐步向外迅速擴張，因此會形成十分明顯且肉眼可見的裂紋乃至裂縫。這種裂紋在學科上叫做疲勞性裂紋，這類裂紋對于機械加工零部件的質量具有很大的影響。

2.3 工人技師加工技術的影響

在我國機械加工零部件行業(yè)中，具有經驗的加工技師，他們會針對不同的材料嫻熟地運用各種加工技術，同時他們的理論功底也十分扎實。比如，對于零部件的耐磨性來說，在使用機床進行切削加工時，機床上的切削探頭是一個零件，待切削的材料是一個零件。這兩個零件之間發(fā)生相互摩擦，相互接觸，這就是切削工作的實質。

切削探頭只是一塊很小的面積去切削，而在工人技師施加外力的作用下，探頭和零部件的接觸點和接觸面會形成很大的壓力差，從而形成很大的壓強。有經驗的技師會很好地利用這個壓強去完成切削工作，而有的技師稍不注意就會使待加工的零件發(fā)生相應的彈性形變，再嚴重的情況就是發(fā)生了待加工材料的塑性形變，這種塑性形變是不可逆的，也就是說一旦發(fā)生了塑性形變，整個材料基本上再也不會邊回到原來的狀態(tài)了。最嚴重的情況就是，待加工材料發(fā)生了剪切現(xiàn)象，也就是說，待加工材料出現(xiàn)了切割缺口，這樣一來整個材料就處于報廢狀態(tài)了，無法在繼續(xù)進行后面的加工流程，這樣就造成了材料的浪費，也極大地影響了材料的加工質量。

2.4 加工產品不斷增長的質量需求的影響

從加工所得產品方面來看，現(xiàn)代化的機械加工產業(yè)生產不斷要求零部件更加精密，更加集成，更加穩(wěn)定，更加結實。在用途方面，機械加工零部件的使用環(huán)境也更加惡劣，更加苛刻。比如，飛機發(fā)動機里的旋轉葉輪需要承受很高的轉速、很高的壓力、十分急劇的溫度變化以及很好的防水排水性能，這些高性能方面的要求就對機械加工零件的表面性質提出了更苛刻的條件。

汽車變速箱的齒輪也對于質量要求越來越嚴格，主要是現(xiàn)代社會中汽車的動力越來越足，馬力越來越大，這就對于變速箱的工作狀態(tài)始終保持在良性運轉，變速箱中最基本的零件就是傳動齒輪，更大的馬力需求也就不斷要求傳統(tǒng)齒輪能夠更大的瞬時強作用力，這就要求齒輪材料本身具有較高的抗壓性能，同時還有具有較輕的質量，這樣才能滿足車輛的基本要求。因此，必須加快高質量表面性質的零部件的研究與制造，才能讓我國制造出來的零件具有更高的水平，走上更廣闊的國際舞臺。

2.5 切削加工的影響

一般認為，在實際機械加工的過程中，零件切削時必然會出現(xiàn)的一個環(huán)節(jié)。同時，在進行零件切削的過程中也會同時應用到不同形狀的刀具，包括長方形刀具、正方形刀具、幾何形狀刀具等。期間，如果需要進行大面積的切削操作，也很容易對機械零件的表面質量造成負面影響。因此，針對這一問題，還需要工作人員針對零件切削的實際情況和實際需求，切實做好切削刀具的選擇。同時，伴隨著我國市場的不斷發(fā)展，也出現(xiàn)了越來越多的切削刀具，給切削作業(yè)的展開帶來了又一定程度的影響。

2.6 材料性質的影響

在機械加工的過程中，材料的性質同樣是十分重要的一項影響因素。那么從機械加工中，材料性質的類型劃分來看，主要包括以下兩個方面。其一是塑料塑性材料、其二是脆性材料。在工作人員針對塑性材料進行加工處理的過程中，由于加工零件受到了刀具產生壓力的影響，往往會導致塑性變形，從而對機械加工的表面產生不同程度的影響。同時，從塑性變形的程度來看，往往同材料本身的韌性呈正比例關系。如果材料本身的韌性越大，那么塑性變形的幾率也會隨之增加，進而對其表面的加工質量造成影響。其次，在工作人員對脆性材料進行加工處理的過程中，往往很容易出現(xiàn)碎粒現(xiàn)象，并同時在加工表面出現(xiàn)碎粒問題后，產生不同程度、不同數量的坑點，同樣對加工表面的質量產生了影響。

3 ?我國機械制造發(fā)展的現(xiàn)狀

3.1 基礎設施與設備

隨著我國工業(yè)化進程的持續(xù)推進，在經過了長期的發(fā)展后，我國的機械加工也取得了一定的成就。但是如果同美國、日本等發(fā)達國家相對比，我國的機械加工仍存在很大的上升空間，整體仍處于落后的狀態(tài)。其中，對比差異主要體現(xiàn)在我國的制造技術和加工工藝方面。同時，從我國目前所使用的精密設備零件來看，仍有很大一部分需要依靠國外進口，本身并不具備自主的知識產權。因此，在這一因素的限制下，也影響了我國國內制造領域的整體發(fā)展。此外，則是從我國目前機械加工過程來看，整體的效果和結果的質量也并不理想，仍需要進一步發(fā)展。

3.2 生產與管理部分

從我國目前部分充實機械加工的企業(yè)來看，企業(yè)本身并沒有認識到管理的重要性。包括管理理念、管理方法、管理模式、管理體系在內仍然比較落后。那么受限于企業(yè)的管理水平，也限制了企業(yè)對市場的開拓。過程中，僅僅有少部分企業(yè)認識到了信息化對管理的重要性，開始投入信息技術來輔助企業(yè)管理，而更多的企業(yè)仍是延續(xù)著傳統(tǒng)的管理。此外，在另一些企業(yè)中，雖然認識到了管理的重要性，也在嘗試對先進的管理模式進行引進，但是在具體引進中，并沒有結果愜意自身的實際情況和實際需求，從而導致了管理引進的偏差，不能夠發(fā)揮出真正的效果。

4 ?提高機械加工質量的改進措施

4.1 選擇合適材料，做到“材”盡其用

機械加工零部件最基礎的就是材料性質。在進行加工之前，每個加工企業(yè)和加工技師應該認真提前分析加工零件的使用工況，使用要求，產品性質等條件，根據條件仔細篩選合適的零部件材料，然后接下來制定出相對應的加工方法。如熱塑性材料加工方案或者熱鑄性材料加工方案等等的選取。再接下來，一步一步的制定后續(xù)加工方案，確定加工機床，降溫方法，零件定型等方面的策略。真正做到“材”盡其用，讓選取的材料切實符合產品使用需求，避免材料的浪費，使得整個加工過程更加高效，這是提高機械加工質量的重要改進措施之一。

4.2 積極進行科技創(chuàng)新，帶動行業(yè)發(fā)展

機械加工行業(yè)已經具有很長久的發(fā)展歷史，科技創(chuàng)新會為這個行業(yè)帶來更多的活力?？萍紕?chuàng)新首先是材料上的創(chuàng)新，然后是加工技術上的創(chuàng)新以及加工機器上的創(chuàng)新。材料的創(chuàng)新至關重要，更完備的材料原料庫對于加工零件的選擇能提供更大更全的空間，這樣在材料加工過程中更能游刃有余;加工機床也是創(chuàng)新的關鍵，國外的好多先進零部件制造主要來自于機床的高精度高質量，我國應該及早統(tǒng)一機床制造廠商的標準資質，這樣才能從根源上減少儀器誤差，產品的誤差會進一步縮小。

4.3 進行人員培訓，技術人員專業(yè)化

零部件加工過程中，工人技師是最重要的技能輸出人員。應該注意對工人技師進行更多的專業(yè)培訓，讓他們更加了解當前先進的生產技術，學習先進的生產經驗和生產方法，盡快學為己用。同時，還應讓他們樹立工匠意識，認真對待自己手中加工的每一個零部件，負責地完成每一個加工流程，用更規(guī)范的操作意識生產出更規(guī)范的加工零件，切實提高機械加工質量。

4.4 積極探索市場需求，前瞻性引領行業(yè)

機械加工行業(yè)的發(fā)展與生存應以市場需求為主，生產的產品應滿足市場。機械行業(yè)從業(yè)者應該從多種渠道探索市場需求，跟進市場中行業(yè)的前沿動態(tài)，更加具有針對性的專注于自身行業(yè)發(fā)展，同時也要積極思考未來行業(yè)的發(fā)展趨勢。

以某汽車生產企業(yè)為例，該企業(yè)中的車型設計研發(fā)人員以及發(fā)動機動力總成研究人員多次組織學習討論國內外先進車型的設計理念以及優(yōu)秀發(fā)動機技術的研發(fā)基礎，明確了一輛汽車的設計生產是一個以用戶群體需求為導向的系統(tǒng)工程，一個好車型的誕生離不開用戶和研發(fā)人員之間交流溝通。于是，該企業(yè)通過走訪用戶和發(fā)放調查問卷的形式了解汽車消費者對于車輛各項性能的具體需求，并根據結果建立了大數據庫。該車企依據統(tǒng)計結果找到了消費者心中最想要的車輛功能，很快這家車企就確定了研發(fā)方向，并在很短時間內推出了一款新車型。該車型一上市就憑借著滿足用戶需求的理念成了爆款車型，為企業(yè)帶來了效益與榮譽。

4.5 減小工件的殘留面積高度

在提高機械加工質量的過程中，企業(yè)還需要對焦工件的殘留問題，進一步減少工件殘留面積的高度。那么從具體的工作展開來看，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：第一，企業(yè)和工作人員需要進一步減小刀具的主偏角和副偏角，這樣一種方法的應有效果往往比較明顯，同時也能夠有效減少切削層的殘留面積，并同時減少其表面的粗糙程度;第二，在企業(yè)和工作人員保證了機床剛性的前提下，應當結合實際加工需求對刀尖圓弧的半徑進行適當地增大;第三，對前角和后角進行適當地增大處理。一般認為，如果刀具本身更容易切入到工件中，金屬的塑性變形往往會隨之減小，并同時也能夠連帶出切削力的減小，以此來降低在工藝系統(tǒng)使用中的振動幅度，有效緩解了加工表面的粗糙程度;第四，對刃傾角進行加大。一般認為，對刃傾角主要是對切削屑的流出方向進行控制的。期間，如果對刃傾角的數值為正值，那么在切削作業(yè)時，切削屑便會流向待加工的表面。反之，如果刃傾角為負值，那么在切削時，切削屑便會向以加工面流出。而當刃傾角是零值時，則是向加工表面流出，并且也會連帶出工作中實際前角的加大，客觀上緩解了加工表面粗糙的問題。此外，從實際工作展開來看，背吃刀量往往不會對表面的粗糙程度造成影響，一般情況下可以對背吃刀量進行忽略。但是如果背吃刀量過于小時，往往會影響刀具對工件的正常切削，從而加劇了過程中的摩擦反應和擠壓法反應，進而加大了表面的粗糙程度。因此，仍是需要針對背吃刀量做好控制，避免背吃刀量的過小。

4.6 選擇恰當的加工條件

在提高機械加工質量的過程中，也需要針對加工的條件來進行恰當的選擇。其中，包括切削刀具差異、目標產品質量差異、加工材料特性在內，都會產生不同的加工結果，也都有著其彼此間獨特的切削條件。例如，當企業(yè)和工作人員通過磨削方法來對零件的表面進行處理的過程中，應當針對砂輪磨粒的尺寸進行把控，保證尺寸均一以及少輪的分布整齊，從而在更大程度上對表面的粗糙程度進行降低。同時，工作人員為了進一步對金相化下材料出現(xiàn)的性能變化進行控制，在工作人員進行加工處理的過程中，也需要針對機械加工實際的給料量和實際的給料速度做好把控，并同時導入冷卻技術，以此來在最大程度上控制好材料和金相組織的變化。

4.7 優(yōu)化加工環(huán)境，減少外力對施工的干擾

一般認為，在機械加工的過程中，往往很容易受到外界因素的影響。因此，還需要企業(yè)和工作人員針對實際機械加工的環(huán)境做好把控，從而在最大程度上對來自外力的施工干擾進行把控。從實際工作展開的情況來看，機械加工中的原始誤差是難以避免的，但是企業(yè)和工作人員卻可以通過有效的方法來對外因因素導致的機械加工誤差進行降低處理，從而對干擾問題進行把控。首先，企業(yè)和工作人員在機械加工的過程中，應當保證良好的施工環(huán)境，并同時針對機械加工的設備儀器來做好維護和保養(yǎng)，從而確保機械工程加工能夠始終維持在一個良好的狀態(tài)下，保證機械加工有著更為理想的精準度更為理想的質量。其次，在進行機械加工的過程中，企業(yè)和工作人員也需要針對加工過程中的溫度問題、濕度溫度進行調控，在機械加工的過程中，建立起明確的標準、流程和規(guī)范，切實提高機械加工的整體質量。

5 ?結束語

綜上所述，機械加工質量的好壞關系重大。高質量的機械加工，有利于提高機械加工零部件的使用性能，該零件可以在多種苛刻的工作條件下發(fā)揮出自身性能，切實保證由該零件組成的各種機器能夠長時間穩(wěn)定地工作運轉。而低質量機械加工，零部件會存在各種各樣的問題，既浪費原材料，又會影響后續(xù)零件機器的使用情況。本文，總結了關于機械加工零件的相關內容及定義，并重點分析了影響機械加工的因素，最后針對性地提出了提高機械加工質量的改進措施。

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