淺談影響機械加工表面質量的因素及措施

摘 要：隨著工業的不斷發展，人們對機械的精密程度以及質量的要求越來越高，機械零件的任何表面缺陷，都會直接影響機械零件的工作性能。在機械加工中制約機械零件表面質量的因素有很多，只有對這些因素進行充分的研究分析，才能進一步保證零件的整體質量及工作性能。

關鍵詞：機械加工；表面質量；影響因素；改進措施

前言

機械產品的工作性能以及使用壽命，在很多程度上取決于零件表面的質量，隨著人們對機械產品質量的要求不斷變高，對機械零件表面質量的監督與控制工作也在不斷增強，為了嚴把質量關，對機械每一個組裝的部位都要經過嚴格的質量審核，避免一切可能影響機械表面質量的因素發生。機械零件的損壞一般都是由表面開始，因此，研究機械加工表面質量及其影響因素，掌握其變化規律，對提高機械加工表面質量及產品使用性能具有重要的意義。

1 影響機械加工表面質量的因素

1.1 表面粗糙度對加工表面質量的影響

1.1.1 工件材料的性質對表面粗糙度的影響

零件表面粗糙值是受工件材料的性質所影響，在加工塑料材料的時候，由于加工器具對塑料的擠壓，會導致塑料發生形變，另外加工器具在使切屑與零件分離的過程中釋放的撕裂作用，也是導致零件表面粗糙值加大的原因。零件的柔韌性能越好，在切削中產生的形變就越大，其表面粗糙值就越大。在加工脆性材料時，刀具作用后的切屑一般呈碎粒狀，因此切屑在加工過程中非常容易被崩到加工件的表面，使零件表面有很多屑點，導致粗糙值變大，嚴重影響零件表面的質量。

1.1.2 切削加工對表面粗糙度的影響

切削加工過程中，對零件表面粗糙度造成影響的因素是切削刀具在對加工件做進給操作時，其幾何形狀在加工件上的復映，即殘留面積。選用合適的潤滑劑，提高切削刀具的質量，加快切削的速度，降低切削的進給量等都可以降低切削加工對零件表面粗糙度的影響，從而提高零件表面的質量。

1.1.3 磨削加工對表面粗糙度的影響

同切削加工一樣，磨削加工中零件表面的粗糙值也是由刀具的幾何因素與零件表面的塑性形變共同決定的。磨削加工中，對零件表面粗糙度影響的主要因素有：

①砂輪自身的硬度、粒度與修整度；②表面磨削的進給速度；③磨削徑向進給量和光磨次數；④工件圓周進給速度和軸向進給量；⑤冷卻潤滑液的選擇。

1.2 刀具的幾何形狀對機械加工表面質量的影響

對加工件進行表面處理時，所使用的刀具幾何形狀會在做進給運動時，映射在加工零件的表面，是零件表面出現溝壑或楞刺，加大了加工零件的表面粗糙度。若要避免這種現象，需在加工之前選擇合理的加工刀具，如較大的尖圓弧半徑及刀具前角；減少主、副偏角；提高刀具的刃磨質量；減少進給量等。

1.3 表面層冷作硬化對表面質量的影響

在零件表面加工過程中，由于加工件塑性形變的發生，導致其表面層的金屬硬度和強度增加，這種現象被稱作冷作硬化，加工件的塑性越大，冷作硬化的現象越嚴重。降低冷作硬化的手段通常有：減小切削刃鈍圓半徑從而減小對加工件表面的擠壓變形；加快切削速度；降低刀具后刀面與加工件表面的摩擦等。

1.4 表面層殘余應力對加工表面質量的影響

由于加工件切削過程中塑性形變及切削熱量的原因導致的金屬殘余應力，也是影響加工件表面質量的重要因素，由于殘余應力的存在，會導致加工件表面極其微小的裂紋在應力的作用下變深變寬，使得零件斷裂。

2 提高機械加工工件表面質量的措施

2.1 制定科學合理的加工工藝流程

在機械零件加工中，設計科學、合理的加工流程，制定符合規范的加工工藝，能夠使零件的表面質量得到保證。只有對加工工藝及操作流程做出明確、科學的規范，才能使加工工作有理論可依據，有章法可遵循。與此同時，制定的流程、規范要能夠滿足機械加工的要求，工藝流程要短且準。

2.2 改善零件的表面粗糙度

在對零件切削加工時，為了改善零件表面的粗糙度，在刃具刀尖圓弧的選擇上要選取較大半徑的，同時要選擇較小的進給量，這樣就可以使表面粗糙度得到改善。另外，選擇合理的切削液，適當的增大刀具的前角，提高刀具的刃磨質量，都能夠有效的改善零件表面粗糙度。在磨削加工時，砂輪的選擇和磨削的用量也是很重要的，其合理的選取及適合的磨削液，都可以起到減少加工件表面粗糙度的作用。

2.3 減小殘余拉應力，防止燒傷、裂紋的產生

表面層殘余應力的危害是十分嚴重的，殘余應力形成過程中釋放的熱量可導致零件磨削燒傷，殘余應力的存在又可能會導致零件產生斷裂。無論是燒傷還是斷裂，對零件的安全使用影響都非常大，因此如何消除殘余應力，以及降低磨削熱量是機械表面加工工作的重點問題，一般情況下是通過減少磨削熱的發生和加速磨削熱的傳出兩個方式來解決此問題。

2.4 減少加工中的振動現象

當加工中出現振動而影響加工質量時，要根據振動產生的原因、規律來采取合理并且有效的控制手段，要對振動類型、振動頻率和振動干擾作用作出正確的判斷。隨切削過程的停止而消失的為自激振動，隨干擾作用的去除而消失的是強迫振動，要根據各種振動自身的特性，采用科學的手段對其消除。

2.5 降低塑性變形

為了保證機械加工表面的質量，就要采取措施降低加工過程中的塑性形變，一般可采用如下措施：

①加大切削的速度；②選用對表面粗糙度要求較高的材料，并在加工前對材料進行調質處理；③使用具有大前角和大后角的白鋼刀或焊接刀，并要保證刀具刃口鋒利；④保證切削液濃度適中，冷卻充分。

2.6 合理選擇切削參數

切削參數是機械加工里的一個重要參數，它直接影響加工加工件的表面質量，并能有效抑制積屑瘤的形成，以及使加工殘留面積高度減小，讓加工件的表面更光滑細膩，粗糙度得到有效降低。切削參數的內容主要包括如下幾方面：（1）刀具的角度；（2）切削的速度；（3）切削的深度；（4）切削的進給速度；合理的選擇上述參數，就能確定一個合理的切削參數，進而提高加工件表面質量。

2.7 切削液的選擇

合理的選擇切削液是提高機械加工表面質量的又一關鍵所在，合理的選擇切削液可以改善加工件與刀具間的摩擦系數，降低切削力和切削溫度，從而減輕刀具的磨損，保證工件的加工質量。

2.8 加工件主要工作表面最終工序加工方法的選擇

所謂“編筐編簍，重在收口”，機械加工也同樣存在這種現象，其加工件主要表面的最終工序及加工方法起著“收口”的重要作用，因其在加工件表面留下的殘余應力會直接影響加工件的后期性能及形變，故而在加工方式的選擇上一定要充分考慮加工過程、工件的工作條件以及可能被破壞的形式。

3 結束語

機械零件的使用性能、使用壽命與其表面的質量息息相關，機械零件的使用性能要能保證機器的正常運轉，這也是零件設計的基本要求，因此在對零件進行加工時，要充分保證加工件的表面質量，同時也要顧及經濟效益等多方面的要求，采取一切措施，在合理的成本范圍內，最大限度的保證零件的表面質量。

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