影响机械加工表面质量的因素及采取的措施研究

摘 要 零件在机械加工后被加工面的微观不平度反映的是机械加工的表面质量也被称作做粗糙度。机械的使用性能的挺高与使用寿命的增加在很大程度上取决于产品零件的加工质量，加工表面质量是基础，而产品的表面质量是整体质量的外在体现，在检查质量时人们首先会检查产品的表面质量好坏。机械零件的破坏一般是从表面开始的，机械出故障也是由于机器中个别零件出现了问题，因为小的失效而引起整体的运作，所以应该注重机械加工的表面质量，以此来提高产品的使用性能，在一定程度上促进机械行业不断前进。

关键词 表面质量；影响因素；应对措施；意义

中图分类号：TH161 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）09-0196-02

机械加工，在广义上是用机械手段制造产品。狭义上指的是用车床、钻床、磨床、冲压机、压铸机等专业机械设备制作零件的过程。在制造生产过程中，由于零件的要求和生产条件不同，制造工艺方案也不同，其生产效率和经济效益也会不相同，机器的失效的可以是由一个零件决定，一个高质量的零件也可以创造高的效益。有时产品的性能可能有零件的表面质量左右，它耐用才能反映出好的质量，机械加工的表面质量受到切削加工、切削液、磨削、变面层冷作硬化、金相组织变化、表面残余应力的工艺或物理机械的多种因素影响，所以要得到优质的机械表面质量要考虑到多方面的问题。

1 工艺因素在许多方面影响机械加工的表面质量

1.1 切削加工

在零件的加工过程中刀具会在零件的表面留下加工后的残留面积，这种残留面积会呈现出刀具几何形状的模样。在加工塑造性材料时，由于刀具对金属的挤压而产生了塑性变化，表面的粗糙程度会在撕裂作用越大时，呈现表面的粗糙度值越大，这种撕裂作用是刀具在加工时使工件和切削分离而产生的，所以切削加工在一定程度上会影响表面粗糙程度。在加工脆性材料时，切削的颗粒由于工件的脆而呈现出碎屑状，有时会是颗粒状，这就使得切屑的打击表面而留下了许多点，众多的点从整体上看来就严重影响了表面的光滑度，呈现出来的是粗糙的表面。

1.2 切削液对表面质量的影响

为了减小切削过程中的界面摩擦，在机械加工中会运用切削液，它可以冷却和在制作过程中的界面摩擦，降低切削时的高温，使切削曾不会因温度过热而变形，并且抑制了积屑瘤和鳞刺的产生，选择不好切削液会直接影响零件的表面质量问题。

1.3 磨削加工对表面质量的影响

磨削加工表面的粗糙度会受到几何因素和表面金属的塑性变形的影响，例如，砂轮的硬度、磨削的进给量和磨光次数以及磨轮的修整、砂轮的粒度等等。砂轮的粒度越细，单位上的磨粒数越多，其表面粗糙度越小。砂轮的硬度要适中，不宜太硬也不宜太软，太硬，最终磨粒不宜脱落，太软，磨粒易脱落。增大磨削深度和纵向进给量，工件的塑性变形增大会导致表面烧伤。径向进给量增加磨削过程中磨削力和磨削温度会增加，磨削表面塑性变化程度增大，从而增大表面粗糙程度。

2 物理机械性能的因素影响机械加工表面的质量

2.1 冷作硬化

在机械加工过程中使产品发生形态变化，或被纤维化甚至破碎，产品的晶粒发生滑移剪切，会使表层金属的硬度和强度提高，这就是冷作硬化。表面层的加工硬化在很大程度上取决于产生塑性变形的力、变形速度和温度，经验证，力越大，塑性变形越大，其加工硬度也越大；变形速度越大，塑性变形就越不充分，产生硬化程度也会相应的减小；表行的温度高则硬化程度会减小。

2.2 材料金相组织变化――磨削烧伤

表层金相组织变化是在机械加工中因变形和摩擦式产生的削热达到一定临界点时即72℃时产生的一种变化。在磨削加工时，磨削的速度很高，并且磨削的厚度较小等原因，磨削温度很高容易引起金相组织变化，这种变化会影响工件的强度和硬度，在两者发生变化时就会产生残余应力，接着会发生一些细小的裂纹，如果把握不住度烧伤现象就会产生。

2.3 表面残余应力

在机械加工后由冷态塑性变形、热态塑性变形和金相组织变化三者结合而产生的作用，这种结果就是表面残余应力。切削加工中，切削区会有大量的切削热产生以及不同金相组织具有不同的密度，亦具有不同的比容，也会产生表面残余应力。除此之外，由于塑性变形只在表层金属中产生，而表层金属的比容增大，体积膨胀，则要受到与它相连的里层金属的阻止，因此就在表面金属层产生了残余应力，而在里层金属中产生残余拉应力。所以在切削时残余应力会由于许多原因产生。

3 提高加工表面质量可采取的措施

3.1 选择好的、合理的刀具

为了获得较少的残留面积应采用合适的修光刀刃或者宽刃精刨刀，这些刀具刀尖圆弧半径较大或者副偏角较小。另外还要避免使用一些受到严重磨损的刀具，这也可以减小零件表面的粗糙程度。此外，刀具的前后刀面、切削刃的本身的粗糙度直接影响加工表面的粗糙度，所以要提高刀具的刃磨质量，使刀具的粗糙度值低于工件的粗糙程度值的一到二级。提高切削速度也可减少积屑瘤和鳞刺，减少零件加工表面的粗糙程度，较高的切削速度切削可以减小产生积屑的概率，使用优质切削液，在一定程度上适当减小进给量，把机床动态稳定状态保持到最好状态。而选择合理的磨削用具是做好工件表面质量的重要前提。

3.2 选择合理的切削液

为了保证良好的表面质量，选择正确的切削液也是必要的，一个合理的切削液可以减少降低切削时产生的热度，使切削区的温度不断降低，减少刀刃与工件的摩擦力，可以降低刀具的磨损。

3.3 制定合理的加工规程

合理的加工规程使零件加工有了科学的指导，它是基础保障，所以一个越是科学、合理的加工规程，越能保证一个零件的高质量，我们应建立一个合理的加工规程，加工流程要短，定位正确，定位基准与设计基准要重合，采取有效的冷却加工、精密和光加工等方式，采用精密加工、超精密加工以及光整加工，减少加工表层变形强化和残余应力，在一系列的加工程序下打造出一个粗糙度低的高质量零件。

4 提高机械加工表面质量的意义

随着经济的快速发展，工业加工技术得到了极大提高，机械的质量也得到了重视，工业的生产需要高质量的零件。在高温、高速和高压下一些重要零件会发生变化产生缺陷。加工表面质量是基础，加强表面质量可以保证机械的整体工作性能，提高零件及其机器的使用寿命，这就要求掌握机械加工是影响零件表面质量的因素，只有熟练掌握之后才能在生产中采取相应的措施，并研究各种加工工艺对表面质量影响的规律，应用规律来控制加工过程，在工艺过程中增强表面强化工序，改善表面性能，减少零件因表面质量而引起的加工质量问题，使产品的机械的使用性能提高。

参考文献

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[6]林发伟，袁严冬.加工表面层的物理机械性质及其改善途径[J].企业导报，2011（04）.

作者简介

王树国（1972-），男，汉族，河北鹿泉人，工程师，学士，研究方向：机械设计、机械工程。

冯宪琴（1972-），女，汉族，河北康保人，讲师，学士，研究方向：机械工程。