机械加工质量影响因素及改进措施

陈亚莉

摘要：机械加工质量直接影响零部件的性能表现和使用寿命，严格把控机械加工质量是制造加工企业保持机械制造专业竞争力的重要保证。针对机械加工质量的影响因素及相关的改进措施探索具有重要的现实工程意义。通过分析机械加工质量的工程重要性及影响其质量好坏的相关因素，采取相应的调控优化措施，来提高零件的机械加工质量，进而提高加工企业的机械制造综合实力，具有重要的理论参考价值。

关键词：机械加工质量；加工精度；影响因素；优化调控

引言

机械加工质量对于产品的性能表现及装配效果都会产生重要影响，不仅会对结构制件的强硬度和耐磨性产生工程影响，还会限制零部件的置换、安装和使用。如何优化调控机械加工质量，对于机加制品的质量提升及加工企业制造加工实力提高具有重要的现实意义。零件原材料、机械加工工序选择以及工况条件下温度应力变化等因素，都会对零件制品的形状、尺寸及性能等加工质量产生关键影响[1]。针对性采取合理的调控优化措施是加工企业需要重点关注的现实问题。

一、机械加工质量的工程影响

机械加工质量主要包括加工精度、表面质量及性能表现等方面[2]。机械加工质量的高低对于零件制品的强硬度、耐磨性及安装性能等都具有重要影响，特别是加工精度不够精准导致的零件尺寸不达标、结构件强度降低；表面质量较差导致零件的耐磨性不理想；定位不准确导致零件安装困难甚至无法安装。机械加工质量直接影响着零件的安装和使用。

（一）强硬度方面

机械加工过程中的加工误差导致零部件的结构尺寸与实际需求尺寸产生偏差，由于金属的固有强度相同，加工尺寸误差会导致零件使用过程中的实际载荷升高，严重时会发生零件的弯曲、变形甚至断裂，影响零件的使用。金属本身对温度和应力相对敏感，机械加工过程中载荷的变化和环境温度的变化，会在零件内部残余积累应力，并在零件使用过程中释放残余应力，导致零件的强硬度发生变化，限制着零部件的力学结构性能。机械加工过程中的冷热变化，也会促使零件内部残余热应力，影响零件制品的表面质量和变形抗力，导致零件的抗疲劳效果不理想。

（二）耐磨耐蚀性

首先，当零件表面较粗糙时，既不利于零件的精密安装，也会导致零件在使用过程中磨损严重，降低了零件的使用寿命；而当零件的表面质量较好时，润滑油在零件之间难以保存，零件之间的相互干扰和摩擦将增加，也会增加零件的磨损。其次，零件的表面质量会影响零件的耐腐蚀性能，当表面粗糙度较低时，可以有效降低零件的腐蚀条件，提高零件的抗腐蚀效果，而如果表面粗糙度较高时，则会残留大量的杂质、碎屑并形成酸碱环境，导致零件表面严重腐蚀，影响零件的抗腐蚀性。

（三）装配精度

机械加工尺寸形状的准确性严重影响着零部件的配合安装。机械加工的尺寸精度和形状精度是零件性能的集中体现，如果零件的加工尺寸误差较大或者形状偏差较大，会导致其与其他的结构制件难以形成理想配合，甚至导致零件无法安装而直接报废，影响零件制品的使用。同时零件的表面粗糙度及表面质量也会影响零件间的配合。不合适的过盈配合不仅会影响零件的运转也会增加零件的磨损，而间隙配合则会导致零件定位和固定不精准，零件间的载荷传递不理想，导致零件的使用性能严重降低。除此之外，零件上的定位尺寸加工不合理也会影响零件的安装配合。

二、影响机械加工质量的因素

机械加工工艺过程的控制相对复杂，零件的原始选材、机械加工方式的选择以及材料组织及应力的变化等[3]各种因素都会对机械加工质量产生影响。

（一）原材料影响

零件的原材料要根据零件的使用性能需求进行选择，但是不同材料在机械加工过程中的表现各不相同，有的是脆性材料，易断裂、不宜受到冲击与振动，有的是塑性材料，容易发生变形和堆叠。对于塑性材料来说，过大的切削力会发生工件的变形和弯曲，有的甚至出现粘刀、堆叠的现象，严重降低工件的机械加工质量。而对于脆性材料来说，过大的切削力会导致材料出现断齿和碎粒，严重影响零件的表面质量。再者，不同的原材料在相同的工况条件下，内部残余应力的产生及分布各不相同，也会影响零件的机械加工质量。

（二）机加方式的选择

切削和磨削是机械加工中最常见的两种加工方式，零部件的机械加工大多通过其中之一或两种组合的方式实现。过硬的刀具或磨具会导致工件的表面质量相对降低，影响零件的后期使用，而相反地则会影响工件的加工进度和生产效率。工件的尺寸精度及表面质量也会因为进给速率的不合理产生较大偏差。在实际过程中，工件与刀具之间会因为摩擦产生大量的热量，使得工况环境迅速升温，在高温环境下，刀具与原材料的力学性能都会发生改变，如果不及时处理，也会影响机械加工的精度。为此，合理选择冷却方式及冷却液对于加工质量的提升具有重要作用。

（三）材料组织及应力变化

不同材料的工件在机械加工过程中不发生不同程度的加工硬化现象，材料表面发生切削破碎，材料组织内部的晶粒发生偏移，材料的变形抗力逐渐增大，材料的强度硬度增大，影响着工件机械加工的进行。同时材料内部晶粒间会产生变形抗力，阻碍切屑变形，当切削加工完成停止时，这些变形抗力会在材料内部以残余应力保存下来，在零件的使用过程中，残余应力的存在会影响零件的使用性能。机械加工过程中温度变化会在工件内部产生残余热应力，导致零件的翘曲变形甚至不能继续使用。在切削和磨削过程中还会在工件内部形成微裂纹，影响工件的组织及性能，降低了零件的机械加工质量。

三、机械加工质量的控制优化

分析可知，可以从原材料选择、刀具配置、机械加工过程优化等方面进行相应的改进和调控，以提高零件制品的质量[4]。

（一）合理选择原材料

零件材料的选择首先还是应该根据零件的使用需求进行选择，但是在进行机械加工前后，可以通过热处理的方式对工件材料进行强度硬度的调整，以满足机械加工的要求，减少变形、断裂、磨损等情况的发生，提高零件的机械加工质量。同时零件原材料的选择还要考虑机械加工的工况条件，特别是机械加工过程中切削力及环境温度的变化。不同的切削力及环境温度会导致工件内部金属组织、应力及微裂纹发生改变，合理的原材料选择，可以保证理想的组织性能及表面质量，从而在原始工况条件下调整机械加工质量。

（二）正确选择刀具及冷却措施

选择正确的刀具及材料进给速度，可以在保证工件尺寸形状精度的同时，最小化工件的磨损状况。刀具的选择要根据工件材料的性质及工件的设计尺寸形状进行选择，对于塑性较好的材料，要选择硬度大、表面平整锋利的刀具，既可以快速实现工件的加工，又可以避免工件切削中积屑瘤问题和工件加工表面的磨损。对于塑性较差的工件材料，可以选择硬度相对低、耐磨的刀具，一方面避免工件在机械加工过程中的脆断影响工件的加工质量，另一方面避免刀具的磨损影响加工的效率和成本。合理选择冷却液及冷却液的进给方式，可以保证工件和刀具在可控范围内进行切削加工，从而提高工件的加工质量和组织性能。

（三）机械加工过程优化

机械加工质量的提升最终要落实在机械过程的优化。首先，要合理选择机械加工方式，针对零件的形状、尺寸及使用需求，选择合理的机加方式搭配及相互间的有序衔接，提高工件的加工质量。其次，要对材料的进给量进行准确的控制，材料进给的快慢都会导致工件尺寸和性能出现偏差，特别是积屑瘤的产生，会严重影响工件的加工精度和表面质量。可以通过采用先进的编程程序，引进先进的机械加工技术，优化机械加工过程的合理性和科学性。同时还要对机床设备进行及时的维修维护，保证机械加工的顺利稳定运行，改善优化零件的机械加工质量。

四、结束语

机械加工过程是一个相对复杂的过程，机械加工质量的保证是一个需要多个细节进行精确控制的复杂工作。只有根据零件的形状尺寸及使用需求，合理选择工件原材料，结合合适的热处理工艺，进行机械加工制造，同时要正确选择刀具及冷却措施，优化材料进给速率和机械加工过程的运行，才能更好地优化调整零件的机械加工质量，提升企业的机械制造加工的综合水平和市场竞争力。

参考文献

[1]郝志敏.机械加工质量影响因素及改进措施[J].内燃机与配件,2022(05):61-63.

[2]宋少军.影响机械加工表面质量因素问题分析及改进措施[J].科技创新与应用,2019(20):104-105.