機械加工表面質量及其控制措施

李 亮

河北省唐山市海港開發區國投中煤同煤京唐港口有限公司，河北 唐山 063611

隨著機械行業在社會中占得地位比重逐漸增大，人們對機器使用性能等個個方面的要求也越來越高，當零件在高速、高壓、高溫等條件下工作，缺陷的出現直接影響零件表面，使零件在工作的性能上達不到原有的標準，進一步加速零件失效，這一切情況與加工表面的質量關系很大。加工表面質量將直接影響到零件的使用性能，因而表面質量問題越來越受到各方面的重視。

1 影響工件表面質量的因素

1）加工過程對表面質量的影響有工藝系統的振動、刀具幾何參數、材料和刃磨質量、切削液、工件材料、切削條件

振動使工藝系統的各種成形運動受到干擾和破壞，使加工表面出現振紋，增大表面粗糙度值，惡化加工表面質量。刀具的幾何參數中對表面粗糙度影響最大主要是副偏角、主偏角、刀尖圓弧半徑。在一定的條件下，減小副偏角、主偏角、刀尖圓弧半徑都可以降低表面粗糙度。在同樣條件下，硬質合金刀具加工的表面粗糙度值低于高速鋼刀具，而金剛石、立方氮化硼刀具又優于硬質合金，但由于金剛石與鐵族材料親和力大，故不宜用來加工鐵族材料。另外，刀具的前、后刀面、切削刃本身的粗糙度直接影響加工表面的粗糙度，因此，提高刀具的刃磨質量，使刀具前后刀面、切削刃的粗糙度值應低于工件的粗糙度值的1～2級。切削液的冷卻和潤滑作用能減小切削過程中的界面摩擦，降低切削區溫度，使切削層金屬表面的塑性變形程度下降，抑制積屑瘤和鱗刺的產生，在生產中對于不同材料合理選用切削液可大大減小工件表面的粗糙程度。當塑性材料在加工的過程中，由于金屬與刀具之間進行擠壓直接出現了塑性變形，在工件分離過程中由于刀具切屑產生了撕裂作用，使表面粗糙度出現增大的情況。當脆性材料進行加工時，切屑呈碎粒狀出現，由于切屑崩碎在加工表面這樣會出現一些小點導致表面更加粗糙。與切削條件關系密切的工藝因素，包括切削用量、冷卻潤滑情況。

2）使用過程中影響表面質量的因素包括耐磨性、疲勞強度、耐蝕性

2 控制表面質量的途徑

隨著我國科學技術的不斷發展進步，對零件表面的質量也越來越高。單位為了生產出合格的零件，保證機器的使用性能，人們一直在研究控制和提高零件表面質量的途徑。提高表面質量的工藝途徑大致可以分為兩類:一類是用低效率、高成本的加工方法，尋求各工藝參數的優化組合，以減小表面粗糙度；另一類是著重改善工件表面的物理力學性能，以提高其表面質量。

3 降低表面粗糙度的加工方法

1）超精密切削和低粗糙度磨削加工

2）采用超精密加工、珩磨、研磨等方法作為最終工序加工

（1）珩磨珩磨是利用珩磨工具對工件表面施加一定的壓力，同時珩磨工具還要相對工件完成旋轉和直線往復運動，以去除工件表面的凸峰的一種加工方法。珩磨后工件圓度和圓柱度一般可控制在0.003mm～0.005mm，尺寸精度可達IT6～IT5，表面粗糙度在Ra0.2～0.025μm之間；

（2）超精加工在加工時有三種運動，即工件的低速回轉運動、磨頭的軸向進給運動和油石的往復振動。三種運動的合成使磨粒在工件表面上形成不重復的軌跡。超精加工的切削過程與磨削、研磨不同，當工件粗糙表面被磨去之后，接觸面積大大增加，壓強極小，工件與油石之間形成油膜，二者不再直接接觸，油石能自動停止磨削；

（3）研磨可采用專用的設備進行加工，也可采用簡單的工具，如研磨心棒、研磨套、研磨平板等對工件表面進行手工研磨。研磨可提高工件的形狀精度及尺寸精度，但不能提高表面位置精度，研磨后工件的尺寸精度可達0.001mm，表面粗糙度可達 a0.025～0.006μm。

4 改善表面物理力學性能的加工方法

提高機械加工工件表面質量的有效方法

1）制訂科學合理的工藝流程可以保證工件表面的質量。科學合理的工藝流程是加工工件最有效的方法。我們在指定合理科學的工藝流程過程中，為加工零件的表面質量能否符合標準要求提供了合理的科學依據；

2）加工質量最關鍵的是如何選擇正確的切削參數。合理選擇切削參數能徹底抑制積屑瘤的不斷形成，降低加工過程中殘留的面積高度，從而有效保證工件本身的質量。切削參數的選擇包括對切削刀具角度的確定、切削速度的確定、切削深度及進給速度的確定等。主偏角、副偏角及刀尖圓弧半徑對零件表而粗糙度都有直接影響。在進給量一定的情況下，減小主偏角和副偏角，或增大刀尖圓弧半徑，可減小表面粗糙度。另外，適當增大前角和后角，可減小切削變形和前后刀面間的摩擦，抑制積屑瘤的產生也可減小表面粗糙度；

3）保證加工工件表面質量的必要條件是如何正確選用切削液。運用正確的切削液能改善刀具與加工工件兩方間的摩擦系數，能夠降低在切削工作中與切削力之間的溫度，使道具磨損程度大大降低，從而保證加工過程中工件質量；

4）最終工序加工方法的選擇直接影響工件表面質量，最終工序的加工方法的選用能夠保證該零件主要工作表面的具體工作條件與破壞形式。

5 結論

在機械加工過程中工件表面影響機器零件本身的使用性能，比如配合性質、耐磨程度、抗疲勞的強度、接觸剛度、精度的穩定性、抗腐蝕性等，因此對機器零件的表面我們必須提出質量要求。由于影響工件表面質量的因素有多種多樣的，只有我們正確了解加工表面質量因素，才能在日后的生產實踐中運用合理的工藝措施，對表面質量進行合理的要求并提出經濟適用性的要求，有效降低零件表面質量問題，提高工件本身的質量，有效延長機械產品的使用壽命、機械性能以及可靠性。

[1]寇元哲.影響機械加工表面質量的因素分析[J].甘肅科技，2007(7).

[2]李都喜，苑舉勇，張坤伸.機械加工表面質量影響因素及控制措施的探討[J].科技信息，2011(29).