机械加工表面质量问题分析

一影响机械加工表面质量的因素

（1）切削加工

刀具在使用过程中，会在机械的加工表面留下明显的切削痕迹，这种痕迹的形状和刀具的形状是吻合的。所以在工作中，如果可以增加刀尖的半径，降低主偏角的度数都可以使得刀具在加工表面留下较小的痕迹。刀具给机械加工表面留下痕迹，从物理学的角度分析，在切削工作的过程中刀具的刀刃半径和后刀面对机械零件的挤压使得金属材料发生了形变，是表面粗糙度恶化。而且，机械零件的材料韧性越好，金属的形变越大，机械加工表面越粗糙。加工脆性的材料时候，切屑都是颗粒状，也会在加工表面留下很多痕迹，使得加工表面粗糙。总的来说，在切削工作的进行中，很多因素都影响着机械加工表面质量，如切削用量、刀具材料和参数、切削液等。

（2）表面层冷作硬化

冷作硬化是指：钢材在常温或在结晶温度以下的加工产生强烈塑性变形，使晶格扭曲、变形，晶粒产生剪切、滑移，晶粒被拉长，显著提高硬度，降低塑形和冲击韧性。表面层冷作硬化会受到外界环境的影响。根据刀具的参数来影响冷硬程度，如切削刀刃钝圆半径大，表层金属的挤压力就会大，产生形变的威力增强。通过看刀具大刀面的磨损程度也能作为冷作硬化的标准，粗糙的后刀面会使相互间摩擦力增强，进而影响塑性变形，也会导致冷硬增强。而且刀具前角的变化也会引起形变，对冷硬程度产生一定的影响。切削速度的快慢对冷硬效果产生一定的影响，速度过快，刀具和机械零件的摩擦就会缩短，降低塑形形变的扩展深度，甚至随着切削速度的增大，切削温度也会不断的变化，冷硬恢复的作用就会更加明显，缓解了冷硬程度，通过增大切削力度，以此提高冷硬程度。从机械零件的材料性质来看，材料的塑形的变化也严重影响着冷硬现象的发生。

（3）表面层材料金相组织变化

金相组织是指金属组织中化学成分、晶体结构和物理性能相同的组成，其中包括固溶体、金属化合物以及纯物质。在工作中，如果被磨的机械零件表面的温度超过了相变温度时候，表层的金属就会在金相组织上产生特别大的转变，这样就会使得零件表面的硬度受到负面的影响。随着切削工作的进行，工作中产生的热量随着切屑的脱离而消失，这样热量就对工作产生不了太大的影响。然而，由于在工作过程中磨削区的瞬时温度有时太高，这就会引起加工表面金相组织发生变化，降低了表面层的硬度，产生的表面残余拉应力和细微的裂痕破坏了生产结构，大大的削减了机械零件的物理性能，以上统称为磨削烧伤现象。磨削烧伤现象一般分为回火烧伤、淬火烧伤和退火烧伤。引起磨削烧伤原因多种：砂轮速度、磨削深度太大和零件速度过低都会使得烧伤增加；砂轮粒度太细、硬度太高也都容易产生烧伤；机械零件材料的导热系数小，磨削区温度高，也容易烧伤；冷却的方式不恰当，冷却液不容易进入磨削区，冷却效果差等都是引起磨削烧伤的因素。

（4）表面残余应力

材料的表面受到外载荷时候，在距离材料表面一定距离的范围内，发生弹性形变和塑形形变，当外载荷卸去以后，弹性形变恢复而塑形形变保留，从而形成表面残余应力。残余压应力可以提高加工表面层的耐磨性和耐疲劳强度，残余拉应力则反之，会使得机械零件表面产生痕迹，加快机械零件的损坏速度。切削工作进行过程中，在切削热的作用下机械零件表面层的温度比里层温度高很多，因而加工表面层的热膨胀力度逐渐增强。随着切削工作的完成，切削表面的温度也会迅速的降低，里外层的降温快慢不一样，这样就会使零件的内外因热变化产生拉应力。因此，当切削温度太高时，表面层的热塑性越大，残余拉应力就越大，零件甚至会产生裂缝。总的来说，机械加工表面层的残余拉应力是由热塑性形变、冷塑性形变以及金相组织的影响而成的。在磨削工作中，温度比较高，热塑性变形为主，就会产生残余拉应力。

二提高机械加工表面质量的方法

（1）刀具方面

为了减少残留在机械加工表面的痕迹，在刀具的选择方面，应该选择有较大圆弧形刀尖的刀具，还应该注意刀具的材料和机械零件表面的材料是否相适应，这样对刀具也有很好的保护性。正确的刀具的使用，对降低机械加工表面的粗糙度有着十分重要的影响。

（2）机械零件的材料方面

机械零件材料的塑形和金相组织对表面质量的影响比较大。比如说塑形比较大的材料，就应该进行正火处理，这样处理可以降低材料本身的塑形，切削工作完成之后，就可以得到满意的加工表面质量。

（3）切削条件方面

切削工作进行的条件，也是影响机械加工表面质量的重要因素。在切削时候，如果切削的速度特别快，就可以很好的降低切削的流出量，同时也可以降低给进量。除了以上提到的这几点，还有很多措施可以很好的提高机械加工表面质量。在机械零件进行工作的时候，应该注意各方面的因素，这样才能更好的提高加工表面质量。

三总结

在机械零件的使用过程中，机械加工表面所产生的轻微的物理力学形变，虽然在我们看来是很细微的变化，但是多种实践证明，这些轻微的变化也严重的影响了机械零件的使用性能。为了更好的保证机械零件的使用性能，我们应该更加深入的了解影响机械加工表面质量的因素，从而做出相应的措施，以提高机械加工表面质量，这样才能使得机械的使用性能更加完整。

作者：钟建华