淺談影響機械加工表面質量的因素及采取的措施

秦志

摘 要 機械行業的地位越來越重，產品的質量也越來越受重視，而零件的失效或者突然間損壞，大多數都是由于磨損、受到外界環境的腐蝕或疲勞破壞。磨損、腐蝕和疲勞損壞都是發生在零件的表面。因此，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。本文主要通過對機械加工表面質量對產品性能的影響和影響機械加工表面質量的因素為基礎，來探討提高加工表面質量的措施。

關鍵詞 機械加工 表面質量 影響因素

一、機械加工表面質量相關概念

隨著機械行業在社會中占得地位越來越重，人們對機器的使用要求越來越高，一些重要零件在高壓力、高速、高溫等高要求條件下工作，零件表面的任何缺陷，不僅直接影響零件的工作性能，而且還可能引起應力集中、應力腐蝕等現象將進一步加速零件的失效。這一切都與加工表面質量有很大關系。機械加工廣意的機械加工就是凡能用機械手段制造產品的過程；狹意的是用車床、銑床、鉆床、磨床、沖壓機、壓鑄機機等專用機械設備制作零件的過程。

機械加工表面質量，是指零件在機械加工后被加工面的微觀不平度，也叫粗糙度，其加工后的表面質量直接影響被加工件的物理、化學及力學性能。產品的工作性能、可靠性、壽命在很大程度上取決于主要零件的表面質量。機械零件的破壞，一般總是從表面層開始的。機械加工表面質量產生有零件的失效指零件喪失了原有的使用性能，磨削燒傷：在磨削加工中，由于多數磨粒為負前角切削，磨削溫度很高，產生的熱量遠遠高于切削時的熱量，而且磨削熱有60～80%傳給工件，所以極容易出現金相組織的轉變，使得表面層金屬的硬度和強度下降，產生殘余應力甚至引起顯微裂紋，這種現象稱為磨削燒傷；冷作硬化是指通過冷加工而是零件表面產生的表面應力，使零件的表面比加工前的表面硬度耐磨性等有所提高。

二、機械加工表面質量對產品性能的影響

一個零件的失效或者突然間損壞，其原因除了少數因設計不周而強度不夠，或者是由于偶然的事故引起超負荷而造成了失效或損壞以外，大多數都是由于磨損、受到外界環境的腐蝕或疲勞破壞。磨損、腐蝕和疲勞損壞都是發生在零件的表面，或是從零件表面開始的。因此，加工表面質量將直接影響到零件的使用性能。表面質量對耐磨性的影響表面粗糙度對零件表面磨損的影響很大。一般說表面粗糙度值愈小，其磨損性愈好。但表面粗糙度值太小，潤滑油不易儲存，接觸面之間容易發生分子粘接，磨損反而增加。因此，接觸面的粗糙度有一個最佳值，其值與零件的工作情況有關，工作載荷加大時，初期磨損量增大，表面粗糙度最佳值也加大。表面質量對疲勞強度的影響金屬受交變載荷作用后產生的疲勞破壞往往發生在零件表面和表面冷硬層下面，因此，零件的表面質量對疲勞強度影響很大。表面粗糙度值愈大，抗疲勞破壞的能力就愈差。表面質量對耐蝕性的影響零件的耐蝕性在很大程度上取決于表面粗糙度。表面粗糙度值愈大，抗蝕性就愈差。表面質量對配合質量的影響

表面粗糙度值的大小將影響配合表面的配合質量。對于間隙配合，粗糙度值大會使磨損加大，間隙增大，破壞了要求的配合性質。對于過盈配合，裝配過程中一部分表面凸峰被擠平，實際過盈量減小，降低了配合件間的連接強度。

三、影響機械加工表面質量的因素

影響加工過程對表面的影響質量有很多因素，在機械加工過程中工藝系統有時會發生振動，即在刀具的切削刃與工件上正在切削的表面之間除了名義上的切削運動之外，還會出現一種周期性的相對運動。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，這是工藝系統的振動對工件表面質量的影響。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，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粗糙度。工件材料的性質；加工塑性材料時，由刀具對金屬的擠壓產生了塑性變形。與切削條件有關的工藝因素，包括切削用量、冷卻潤滑情況。中、低速加工塑性材料時，容易產生積屑瘤和鱗刺。一般在粗加工選用低速車削，精加工選用高速車削可以減小表面粗糙度，所以切削速度對表面粗糙度的影響。

因此，影響機械加工表面質量的因素有切削速度、切削條件、工件材料、切削液、刀具幾何參數、工藝系統的振動。

四、提高加工表面質量的措施

通過前面的分析，我們知道影響表面粗糙度的因素，必須采取一定的措施降低加工表面的粗糙度，改善機械加工的表面質量，提高加工表面質量的措施主要有：

1、合理選擇刀具的幾何角度，適當增大前角、后角，增大刀尖圓弧半徑減小主、副偏角。

2、改善材料切削性能，減小材料塑性，可以采取正火、調質等方法，細化材料。

晶粒進行熱處理。

3、合理選擇切削用量，合理選擇切削速度，避開積屑瘤、鱗刺產生的切削速度區，減少進給量，切削深度不宜過小。

4、正確使用切削液，乳化液、硫化油、植物油等性能各有不同，應合理選用。

5、采用輔助加工方法，常用的有：研磨、珩磨、超精加工等。

6、提高工藝系統的精度和剛度，主運動和進給運動系統的精度要高、系統的剛度和抗振性好、受力變形和熱變形要小。

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