影響機(jī)械加工表面質(zhì)量的新思考

摘 要：機(jī)械加工表面質(zhì)量，是指零件在機(jī)械加工后被加工面的微觀不平度，也被稱作粗糙度。加工表面所產(chǎn)生的微觀變化，也能對(duì)零件產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。為了更好的了解機(jī)械加工中各種因素對(duì)機(jī)械加工表面質(zhì)量的影響，本篇我們就主要講述影響機(jī)械加工表面的主要因素，以及如何對(duì)其進(jìn)行處理。

關(guān)鍵詞：機(jī)械加工表面質(zhì)量、粗糙度、影響因素

1 引言

機(jī)械零件的損壞，一般都是從表面質(zhì)量開(kāi)始的。機(jī)械的使用性能，也取決于表面質(zhì)量。因此，機(jī)械加工表面質(zhì)量對(duì)機(jī)械零件的使用有著十分重要的影響。機(jī)械加工表面質(zhì)量主要包括這幾個(gè)內(nèi)容：表面的粗糙度、表面層的物理力學(xué)性能以及表面波度等。

2 影響機(jī)械加工表面質(zhì)量的因素

（1）切削加工。刀具在使用過(guò)程中，會(huì)在機(jī)械的加工表面留下明顯的切削痕跡，這種痕跡的形狀和刀具的形狀是吻合的。所以在工作中，如果可以增加刀尖的半徑，降低主偏角的度數(shù)都可以使得刀具在加工表面留下較小的痕跡。刀具給機(jī)械加工表面留下痕跡，從物理學(xué)的角度分析，在切削工作的過(guò)程中刀具的刀刃半徑和后刀面對(duì)機(jī)械零件的擠壓使得金屬材料發(fā)生了形變，是表面粗糙度惡化。而且，機(jī)械零件的材料韌性越好，金屬的形變?cè)酱螅瑱C(jī)械加工表面越粗糙。加工脆性的材料時(shí)候，切屑都是顆粒狀，也會(huì)在加工表面留下很多痕跡，使得加工表面粗糙。

總的來(lái)說(shuō)，在切削工作的進(jìn)行中，很多因素都影響著機(jī)械加工表面質(zhì)量，如切削用量、刀具材料和參數(shù)、切削液等。

（2）表面層冷作硬化。冷作硬化是指：鋼材在常溫或在結(jié)晶溫度以下的加工產(chǎn)生強(qiáng)烈塑性變形，使晶格扭曲、變形，晶粒產(chǎn)生剪切、滑移，晶粒被拉長(zhǎng)，顯著提高硬度，降低塑形和沖擊韌性。

表面層冷作硬化會(huì)受到外界環(huán)境的影響。根據(jù)刀具的參數(shù)來(lái)影響冷硬程度，如切削刀刃鈍圓半徑大，表層金屬的擠壓力就會(huì)大，產(chǎn)生形變的威力增強(qiáng)。通過(guò)看刀具大刀面的磨損程度也能作為冷作硬化的標(biāo)準(zhǔn)，粗糙的后刀面會(huì)使相互間摩擦力增強(qiáng)，進(jìn)而影響塑性變形，也會(huì)導(dǎo)致冷硬增強(qiáng)。而且刀具前角的變化也會(huì)引起形變，對(duì)冷硬程度產(chǎn)生一定的影響。切削速度的快慢對(duì)冷硬效果產(chǎn)生一定的影響，速度過(guò)快，刀具和機(jī)械零件的摩擦就會(huì)縮短，降低塑形形變的擴(kuò)展深度，甚至隨著切削速度的增大，切削溫度也會(huì)不斷的變化，冷硬恢復(fù)的作用就會(huì)更加明顯，緩解了冷硬程度，通過(guò)增大切削力度，以此提高冷硬程度。從機(jī)械零件的材料性質(zhì)來(lái)看，材料的塑形的變化也嚴(yán)重影響著冷硬現(xiàn)象的發(fā)生。

（3）表面層材料金相組織變化。金相組織是指金屬組織中化學(xué)成分、晶體結(jié)構(gòu)和物理性能相同的組成，其中包括固溶體、金屬化合物以及純物質(zhì)。在工作中，如果被磨的機(jī)械零件表面的溫度超過(guò)了相變溫度時(shí)候，表層的金屬就會(huì)在金相組織上產(chǎn)生特別大的轉(zhuǎn)變，這樣就會(huì)使得零件表面的硬度受到負(fù)面的影響。隨著切削工作的進(jìn)行，工作中產(chǎn)生的熱量隨著切屑的脫離而消失，這樣熱量就對(duì)工作產(chǎn)生不了太大的影響。然而，由于在工作過(guò)程中磨削區(qū)的瞬時(shí)溫度有時(shí)太高，這就會(huì)引起加工表面金相組織發(fā)生變化，降低了表面層的硬度，產(chǎn)生的表面殘余拉應(yīng)力和細(xì)微的裂痕破壞了生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，大大的削減了機(jī)械零件的物理性能，以上統(tǒng)稱為磨削燒傷現(xiàn)象。

磨削燒傷現(xiàn)象一般分為回火燒傷、淬火燒傷和退火燒傷。引起磨削燒傷原因多種：砂輪速度、磨削深度太大和零件速度過(guò)低都會(huì)使得燒傷增加；砂輪粒度太細(xì)、硬度太高也都容易產(chǎn)生燒傷；機(jī)械零件材料的導(dǎo)熱系數(shù)小，磨削區(qū)溫度高，也容易燒傷；冷卻的方式不恰當(dāng)，冷卻液不容易進(jìn)入磨削區(qū)，冷卻效果差等都是引起磨削燒傷的因素。 （4）表面殘余應(yīng)力。材料的表面受到外載荷時(shí)候，在距離材料表面一定距離的范圍內(nèi)，發(fā)生彈性形變和塑形形變，當(dāng)外載荷卸去以后，彈性形變恢復(fù)而塑形形變保留，從而形成表面殘余應(yīng)力。

殘余壓應(yīng)力可以提高加工表面層的耐磨性和耐疲勞強(qiáng)度，殘余拉應(yīng)力則反之，會(huì)使得機(jī)械零件表面產(chǎn)生痕跡，加快機(jī)械零件的損壞速度。切削工作進(jìn)行過(guò)程中，在切削熱的作用下機(jī)械零件表面層的溫度比里層溫度高很多，因而加工表面層的熱膨脹力度逐漸增強(qiáng)。隨著切削工作的完成，切削表面的溫度也會(huì)迅速的降低，里外層的降溫快慢不一樣，這樣就會(huì)使零件的內(nèi)外因熱變化產(chǎn)生拉應(yīng)力。因此，當(dāng)切削溫度太高時(shí)，表面層的熱塑性越大，殘余拉應(yīng)力就越大，零件甚至?xí)a(chǎn)生裂縫?？偟膩?lái)說(shuō)，機(jī)械加工表面層的殘余拉應(yīng)力是由熱塑性形變、冷塑性形變以及金相組織的影響而成的。在磨削工作中，溫度比較高，熱塑性變形為主，就會(huì)產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力。

3 提高機(jī)械加工表面質(zhì)量的方法

（1）刀具方面。為了減少殘留在機(jī)械加工表面的痕跡，在刀具的選擇方面，應(yīng)該選擇有較大圓弧形刀尖的刀具，還應(yīng)該注意刀具的材料和機(jī)械零件表面的材料是否相適應(yīng)，這樣對(duì)刀具也有很好的保護(hù)性。正確的刀具的使用，對(duì)降低機(jī)械加工表面的粗糙度有著十分重要的影響。

（2）機(jī)械零件的材料方面。機(jī)械零件材料的塑形和金相組織對(duì)表面質(zhì)量的影響比較大。比如說(shuō)塑形比較大的材料，就應(yīng)該進(jìn)行正火處理，這樣處理可以降低材料本身的塑形，切削工作完成之后，就可以得到滿意的加工表面質(zhì)量。

（3）切削條件方面。切削工作進(jìn)行的條件，也是影響機(jī)械加工表面質(zhì)量的重要因素。在切削時(shí)候，如果切削的速度特別快，就可以很好的降低切削的流出量，同時(shí)也可以降低給進(jìn)量。

除了以上提到的這幾點(diǎn)，還有很多措施可以很好的提高機(jī)械加工表面質(zhì)量。在機(jī)械零件進(jìn)行工作的時(shí)候，應(yīng)該注意各方面的因素，這樣才能更好的提高加工表面質(zhì)量。

4 總結(jié)

在機(jī)械零件的使用過(guò)程中，機(jī)械加工表面所產(chǎn)生的輕微的物理力學(xué)形變，雖然在我們看來(lái)是很細(xì)微的變化，但是多種實(shí)踐證明，這些輕微的變化也嚴(yán)重的影響了機(jī)械零件的使用性能。為了更好的保證機(jī)械零件的使用性能，我們應(yīng)該更加深入的了解影響機(jī)械加工表面質(zhì)量的因素，從而做出相應(yīng)的措施，以提高機(jī)械加工表面質(zhì)量，這樣才能使得機(jī)械的使用性能更加完整。

參考文獻(xiàn)：

[1]孟華峰.機(jī)械加工工藝技術(shù)與誤差分析[J].煤炭技術(shù)，2011（08）.[2]劉偉鵬.關(guān)于機(jī)械加工工藝技術(shù)的誤差分析[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2012（32）.

[3]李建.機(jī)械加工工藝技術(shù)的誤差原因與策略探討[J].中國(guó)科技信息，2014（17）.

[4]馮光濤.機(jī)械加工工藝技術(shù)與誤差分析[J].硅谷，2010（15）.

作者簡(jiǎn)介： 鐘建華（1969-），男，江蘇鹽城人，?？疲こ處?，主要從事：機(jī)電設(shè)備的管理及資產(chǎn)評(píng)估方面的工作。