淺析影響機(jī)械加工表面質(zhì)量的因素及措施

【摘 要】機(jī)械產(chǎn)品使用性能的提高和使用壽命的增加與組成產(chǎn)品的零件加工的重量密切相關(guān)，零件加工的質(zhì)量是保證產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)。衡量?jī)杉庸べ|(zhì)量的好壞有一下兩個(gè)指標(biāo)：加工精度和表面粗糙度。本文主要通過對(duì)零件表面粗糙度因素的分析和研究來提出提高機(jī)械加工表面質(zhì)量的工藝措施。

【關(guān)鍵詞】 機(jī)械加工；表面質(zhì)量；影響措施

一、機(jī)械加工表面質(zhì)量對(duì)產(chǎn)品性能的影響

（1）表面質(zhì)量對(duì)耐磨性的影響。零件磨損一般可分為三個(gè)階段，初期磨損階段、正常磨損階段和劇烈磨損階段。表面粗糙度對(duì)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(rùn)滑油不易儲(chǔ)存，接觸面之間容易發(fā)生分子粘接，磨損反而增加。（2）表面質(zhì)量對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響。金屬受交變載荷作用后產(chǎn)生的疲勞破壞往往發(fā)生在零件表面和表面冷硬層下面，因此，零件的表面質(zhì)量對(duì)疲勞強(qiáng)度影響很大。表面粗糙度值愈大，抗疲勞破壞的能力就愈差。（3）表面質(zhì)量對(duì)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。（4）表面質(zhì)量對(duì)配合質(zhì)量的影響。表面粗糙度值的大小將影響配合表面的配合質(zhì)量。對(duì)于間隙配合，粗糙度值大會(huì)使磨損加大，間隙增大，破壞了要求的配合性質(zhì)。對(duì)于過盈配合，裝配過程中一部分表面凸峰被擠平，實(shí)際過盈量減小，降低了配合件間的連接強(qiáng)度。

二、影響機(jī)械加工表面質(zhì)量的因素

（1）刀具幾何形狀。刀具幾何形狀的復(fù)映刀具相對(duì)于工件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)時(shí)，在加工表面留下了切削層殘留面積，其形狀是刀具幾何形狀的復(fù)映。減小進(jìn)給量、主偏角、副偏角以及增大刀尖圓弧半徑，均可減小殘留面積的高度。（2）表面層冷作硬化。機(jī)械加工過程中因切削力作用產(chǎn)生的塑性變形，使品格扭曲、畸變，晶粒間產(chǎn)生剪切滑移，品粒被拉長(zhǎng)和纖維化，甚至破碎，這些都會(huì)使表面層金屬的硬度和強(qiáng)度提高，這種現(xiàn)象稱為冷作硬化（或稱為強(qiáng)化）。由于切削刃鈍圓半徑增大，對(duì)表層金屬的擠壓作用增強(qiáng)，塑性變形加劇，導(dǎo)致冷硬增強(qiáng)。刀具后刀面磨損增大，后刀面與被加工表面的摩擦加劇，塑性變形增大，導(dǎo)致冷硬增強(qiáng)。切削速度增大，刀具與工件的作用時(shí)間縮短，使塑性變形擴(kuò)展深度減小，冷硬層深度減小。切削速度增大后，切削熱在工件表面層上的作用時(shí)間也縮短了，將使冷硬程度增加。進(jìn)給量增大，切削力也增大，表層金屬的塑性變形加劇，冷硬作用加強(qiáng)。工件材料的塑性愈大，冷硬現(xiàn)象就愈嚴(yán)重。（3）表面層材料金相組織變化。當(dāng)被磨工件表面層溫度達(dá)到相變溫度以上時(shí)，表層金屬發(fā)生金相組織的變化，使表層金屬?gòu)?qiáng)度和硬度降低，并伴有殘余應(yīng)力產(chǎn)生，甚至出現(xiàn)微觀裂紋，這種現(xiàn)象稱為磨削燒傷。改善磨削燒傷的途徑磨削熱是造成磨削燒傷的根源，故改善磨削燒傷由兩個(gè)途徑：一是盡可能地減少磨削熱的產(chǎn)生；二是改善冷卻條件，盡量使產(chǎn)生的熱量少傳入工件。正確選擇砂輪合理選擇切削用量改善冷卻條件。（4）表面層殘余應(yīng)力。由于切削時(shí)在加工表面金屬層內(nèi)有塑性變形發(fā)生，使表面金屬的比容加大，或是切削加工中，切削區(qū)會(huì)有大量的切削熱產(chǎn)生，而且不同金相組織具有不同的密度，因而就有殘余應(yīng)力產(chǎn)生。

三、提高機(jī)械加工工件表面質(zhì)量的措施

（1）制訂科學(xué)合理的工藝規(guī)程是保證工件表面質(zhì)量的基礎(chǔ)。只有制訂了科學(xué)合理的工藝規(guī)程，才能為加工工件表面質(zhì)量滿足要求提供科學(xué)合理的方法依據(jù)，使加工工件表面質(zhì)量滿足要求成為可能。（2）合理的選擇切削參數(shù)是保證加工質(zhì)量的關(guān)鍵。選擇合理的切削參數(shù)可以有效抑制積屑瘤的形成，降低理論加工殘留面積的高度，保證加工工件的表面質(zhì)量。切削參數(shù)的選擇主要包括切削刀具角度的選擇、切削速度的選擇和切削深度及進(jìn)給速度的選擇等。試驗(yàn)證明，在加工塑性材料時(shí)若選擇較大前角的刀具可以有效抑制積屑瘤的形成，這是因?yàn)榈毒咔敖窃龃髸r(shí)，切削力減小，切削變形小，刀具與切屑的接觸長(zhǎng)度變短，減小了積屑瘤形成的基礎(chǔ)。（3）合理的選擇切削液是保證加工工件表面質(zhì)量的必要條件。選擇合理的切削液可以改善工件與刀具間的摩擦系數(shù)，可降低切削力和切削溫度，從而減輕刀具的磨損，以保證工件的加工質(zhì)量。（4）工件主要工作表面最終工序加工方法的選擇至關(guān)重要。工件主要工作表面最終工序加工方法的選擇至關(guān)重要，因?yàn)樽罱K工序在該工作表面留下的殘余應(yīng)力將直接影響機(jī)器零件的使用性能。選擇零件主要工作表面最終工序加工方法，須考慮該零件主要工作表面的具體工作條件和可能的破壞形式。

工件的表面質(zhì)量與其使用性能密切相關(guān)。通過這些措施在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用，大大的提高了機(jī)械加工零件的表面質(zhì)量，提高了產(chǎn)品的工作性能、可靠性、壽命。

參考文獻(xiàn)

[1]孫士杰.影響機(jī)械加工表面質(zhì)量的因素及處理[J].河南科技.2013-03-27

[2]趙巖，丁延松.影響機(jī)械加工表面質(zhì)量的因素及改進(jìn)措施[J].技術(shù)與市場(chǎng).2010-05-15

[3]汪希新.論影響機(jī)械加工表面質(zhì)量的因素[J].大陸橋視野.2005-09-01