淺談機械加工表面質量及影響因素

孫宏新

（赤峰工業職業技術學院，內蒙古 赤峰 024000）

隨著工業技術的飛速發展，人們對機械加工技術的要求越來越高，尤其對重要的機械零件表面層的要求更為嚴格，主要因為機械零件表面質量不但給零件性能帶來直接影響，而且還可能引起零件應力的變化導致整個零件完全失效，因此機械加工表面質量引起了機械加工行業的廣泛關注。

1 影響機械加工表面質量因素

1.1 振動對工件表面的影響

機械工件加工操作過程中，加工系統會出現不同程度的振動，使刀具除了進行正常的切削運動外會出現周期性運動，從而給正常的切削帶來一定的影響，導致加工零件表面出現裂紋，增加零件表面的粗糙程度，進而給零件質量帶來影響。

1.2 切削刀具對工件表面的影響

刀具是加工機械零件重要的工具，因此其參數會對加工零件表面帶來直接影響，經過長時間的探索實踐發現刀具的刀尖圓弧半徑大小、副偏角主偏角等參數會給加工零件表面粗糙程度帶來嚴重影響。條件相同情況下，使用硬質合金刀具加工而成的零件表面粗糙程度小于使用高速鋼刀具加工的零件表面粗糙程度。除此之外，刀具切削刃和前后刀面自身的粗糙程度也會影響零件表面粗糙程度，所以，為了避免刀具自身粗糙程度的影響，應保證其粗糙值低于零件粗糙值1-2級。

1.3 切削液對工件表面的影響

為了減少切削過程中零件和加工器具之間的摩擦，通常會使用切削液進行潤滑，另外使用切削液能夠降低加工面的溫度，降低零件加工表面的塑性變形程度，從而避免鱗刺和積屑瘤的出現，因此實際加工過程中應根據加工零件材料的不同合理的選擇切削液，以此降低零件表面的粗糙程度。

1.4 工件材料對加工表面的影響

工件材料性質不同會造成不同的加工表面質量，對于塑性工件來講加工時受到刀具的擠壓會產生嚴重的變形，進而增加工件表面粗糙程度。一般情況下工件的韌性越強其變形能力就越強，加工后工件表面會越粗糙。對于脆性材料的工件來講，切削時會出現崩脆現象，容易在工件表面留下很多麻點。同一種工件材料如果其晶粒組織越大，相應的粗糙程度越大，因此為了降低工件粗糙程度，加工之前應對加工零件進行正火和調質處理，以此提高材質硬度和晶粒組織進而降低零件表面粗糙程度。

1.5 切削條件對工件表面的影響

對塑性材料進行加工時，如果采用中、低速加工速度則較容易出現鱗刺和積屑瘤，因此，為了避免這種情況的發生，提高切削速度是較常用的方法。對于脆性材料工件來講，提高切削速度并不能很好的改變工件表面粗糙程度。另外，實踐證明隨著進給速度的提高工件塑性變形越厲害表面會越粗糙，因此適當降低給進速度能夠降低加工工件表面粗糙程度，但是當給進速度達到一定條件時，切削粗糙值下降并不明顯。

1.6 砂輪對工件表面的影響

研究發現砂輪單位面積含有的磨粒數量越多，其在工件表面留下的刻痕會越細，相應的工件避免粗糙程度會提升。另外，砂輪質量過硬或過軟均不能達到良好的切削效果，以此工件加工時應選擇單位面積磨粒數較多，硬度適中的砂輪。另外，砂輪轉速增加時通過加工面的磨粒數量增多，單個磨粒磨掉的金屬厚度減小，而且能夠降低對工件可塑性的影響，從而使工件表面的變得光滑。

2 提高機械加工表面質量措施

對影響加工工件表面粗糙程度影響因素分析后，應選擇與之對應的措施，以此達到提高工件表面質量的目的。

2.1 刀具方面

切削時在切削熱和切削力的影響下，工件切割表面的物理性能發生改變，這種變化在殘余應力、微硬度和金相組織的變化較為明顯。實踐證明磨削比使用切削熱比刀刃引起的塑性變形程度大，因此工件表面粗糙程度會增大，因此，選擇切削刀具時應選擇副偏角較小，刀尖圓弧半徑較大的精刀具，同時注意把握使用和工件材料相當的刀具材料，禁止使用嚴重磨損的刀具。

2.2 工件材料方面

加工工件表面粗糙程度和工件材料自身有重要關系，尤其是工件材料的金相組織和材料塑性對工件表面粗糙程度影響較大，因此對于塑性性能較強的工件，加工之前應對其進行正火處理，以此提高工件的硬度降低塑性。另外，選擇金相組織較為合理的工件進行加工。

2.3 切削條件

塑性工件切削時稍不注意，容易在切削表面留下積屑瘤，因此要求切削過程中注意把握減小工件變形提高切削速度，對于塑性工件來講，提高切削速度并不能很好的減小工件表面的粗糙程度，可以適當降低給進量，不過給進量并不是越小越好，因為給進量太小時，受到切削厚度的影響刀刃無法正常工作，反而增加其與工件之間的摩擦，增大工件加工表面粗糙程度。

2.4 加工方法

選擇合理的機械加工方法主要包括選擇合理的磨削參數和采取有效的冷卻方法兩方面內容。為了確定合理的磨削參數應先進性試磨，根據工件磨傷情況確定合理的磨削參數，另外，測量過程中可以通過不間斷的測量磨削溫度對磨削參數進行控制。采取有效的冷卻方法能降低工件表面的粗糙程度，例如可以采用內冷卻、大流量冷卻方法等。

2.5 減小殘余應力提高工件質量

減小殘余應力提高工件質量首先應選擇合理的加工刀具形狀，即使用較大后角和前角的刀具，刀磨時最大限度的減小切削刀刃半徑，并注意把握后刀面的磨損寬度。同時根據實際情況準確把握給進量和切削速度。

3 總結

影響加工工件表面質量的因素很多，只有對這些因素進行充分的了解和掌握并采取有效的應對措施，才能有效避免工件表面質量缺陷，從而提高加工工件的可靠性，延長其使用壽命。

[1]艾勇軍.機械加工表面質量影響因素及對策分析[J].機電信息.2011(21)