影響機械加工表面質量的新思考

摘 要：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，也被稱作粗糙度。加工表面所產生的微觀變化，也能對零件產生嚴重的影響。為了更好的了解機械加工中各種因素對機械加工表面質量的影響，本篇我們就主要講述影響機械加工表面的主要因素，以及如何對其進行處理。

關鍵詞：機械加工表面質量、粗糙度、影響因素

1 引言

機械零件的損壞，一般都是從表面質量開始的。機械的使用性能，也取決于表面質量。因此，機械加工表面質量對機械零件的使用有著十分重要的影響。機械加工表面質量主要包括這幾個內容：表面的粗糙度、表面層的物理力學性能以及表面波度等。

2 影響機械加工表面質量的因素

（1）切削加工。刀具在使用過程中，會在機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，降低主偏角的度數都可以使得刀具在加工表面留下較小的痕跡。刀具給機械加工表面留下痕跡，從物理學的角度分析，在切削工作的過程中刀具的刀刃半徑和后刀面對機械零件的擠壓使得金屬材料發生了形變，是表面粗糙度惡化。而且，機械零件的材料韌性越好，金屬的形變越大，機械加工表面越粗糙。加工脆性的材料時候，切屑都是顆粒狀，也會在加工表面留下很多痕跡，使得加工表面粗糙。

總的來說，在切削工作的進行中，很多因素都影響著機械加工表面質量，如切削用量、刀具材料和參數、切削液等。

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

表面層冷作硬化會受到外界環境的影響。根據刀具的參數來影響冷硬程度，如切削刀刃鈍圓半徑大，表層金屬的擠壓力就會大，產生形變的威力增強。通過看刀具大刀面的磨損程度也能作為冷作硬化的標準，粗糙的后刀面會使相互間摩擦力增強，進而影響塑性變形，也會導致冷硬增強。而且刀具前角的變化也會引起形變，對冷硬程度產生一定的影響。切削速度的快慢對冷硬效果產生一定的影響，速度過快，刀具和機械零件的摩擦就會縮短，降低塑形形變的擴展深度，甚至隨著切削速度的增大，切削溫度也會不斷的變化，冷硬恢復的作用就會更加明顯，緩解了冷硬程度，通過增大切削力度，以此提高冷硬程度。從機械零件的材料性質來看，材料的塑形的變化也嚴重影響著冷硬現象的發生。

（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成分、晶體結構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。在工作中，如果被磨的機械零件表面的溫度超過了相變溫度時候，表層的金屬就會在金相組織上產生特別大的轉變，這樣就會使得零件表面的硬度受到負面的影響。隨著切削工作的進行，工作中產生的熱量隨著切屑的脫離而消失，這樣熱量就對工作產生不了太大的影響。然而，由于在工作過程中磨削區的瞬時溫度有時太高，這就會引起加工表面金相組織發生變化，降低了表面層的硬度，產生的表面殘余拉應力和細微的裂痕破壞了生產結構，大大的削減了機械零件的物理性能，以上統稱為磨削燒傷現象。

磨削燒傷現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低都會使得燒傷增加；砂輪粒度太細、硬度太高也都容易產生燒傷；機械零件材料的導熱系數小，磨削區溫度高，也容易燒傷；冷卻的方式不恰當，冷卻液不容易進入磨削區，冷卻效果差等都是引起磨削燒傷的因素。 （4）表面殘余應力。材料的表面受到外載荷時候，在距離材料表面一定距離的范圍內，發生彈性形變和塑形形變，當外載荷卸去以后，彈性形變恢復而塑形形變保留，從而形成表面殘余應力。

殘余壓應力可以提高加工表面層的耐磨性和耐疲勞強度，殘余拉應力則反之，會使得機械零件表面產生痕跡，加快機械零件的損壞速度。切削工作進行過程中，在切削熱的作用下機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。隨著切削工作的完成，切削表面的溫度也會迅速的降低，里外層的降溫快慢不一樣，這樣就會使零件的內外因熱變化產生拉應力。因此，當切削溫度太高時，表面層的熱塑性越大，殘余拉應力就越大，零件甚至會產生裂縫。總的來說，機械加工表面層的殘余拉應力是由熱塑性形變、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，就會產生殘余拉應力。

3 提高機械加工表面質量的方法

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

（2）機械零件的材料方面。機械零件材料的塑形和金相組織對表面質量的影響比較大。比如說塑形比較大的材料，就應該進行正火處理，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量。

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

除了以上提到的這幾點，還有很多措施可以很好的提高機械加工表面質量。在機械零件進行工作的時候，應該注意各方面的因素，這樣才能更好的提高加工表面質量。

4 總結

在機械零件的使用過程中，機械加工表面所產生的輕微的物理力學形變，雖然在我們看來是很細微的變化，但是多種實踐證明，這些輕微的變化也嚴重的影響了機械零件的使用性能。為了更好的保證機械零件的使用性能，我們應該更加深入的了解影響機械加工表面質量的因素，從而做出相應的措施，以提高機械加工表面質量，這樣才能使得機械的使用性能更加完整。

參考文獻：

[1]孟華峰.機械加工工藝技術與誤差分析[J].煤炭技術，2011（08）.[2]劉偉鵬.關于機械加工工藝技術的誤差分析[J].科技創新導報，2012（32）.

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

[4]馮光濤.機械加工工藝技術與誤差分析[J].硅谷，2010（15）.

作者簡介： 鐘建華（1969-），男，江蘇鹽城人，專科，工程師，主要從事：機電設備的管理及資產評估方面的工作。