機械加工表面質量及改進措施探究

撰文/孫紹華徐淑青

■1.250100 山東省農業機械科學研究院；■2.252000 聊城新濼機械有限公司

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機械加工表面質量及改進措施探究

撰文/孫紹華1徐淑青2

■1.250100 山東省農業機械科學研究院；
■2.252000 聊城新濼機械有限公司

零件加工的精度、表面質量在機械加工中都具有較為重要地位，作為一項十分精細的工作，機械加工中零件表面質量與零件使用性能直接相關。因此，零件表面質量加工直接影響到機械加工質量，是提升機械使用壽命的重要手段。本文從機械加工表面質量入手，首先闡述了機械表面加工質量對零件性能的作用，然后分析了機械加工中影響表面粗糙度的因素，同時詳細闡述了解決表面粗糙度問題的措施，以期為提高機械加工工件表面質量提供改進措施。機械加工；表面質量；改進；措施

機械加工零件表面粗糙度是指，零件加工表面上呈微小峰谷狀的微觀幾何形狀誤差。機械的質量與機械加工技術的高低直接相關，機械零件的表面粗糙度主要是由刀具與零件表面間的摩擦所引起的，這種摩擦會同時致使零件表面出現微小峰谷和不平。一般說來，機械零件表面光滑度與粗糙度成反比，而機械的失效主要是由表面零部件開始的，因此其表面的光滑度能夠提升機械零件的使用壽命。

由此可見，機械產品可靠性和耐磨性的提升可以依靠改善機械加工表面的粗糙不平度來完成，而加工后機械零件表面質量的改進能夠提升機械產品的物理性能和力學性能。因此，為了提升機械產品的綜合性能，需要采取綜合有效的措施應對零件表面所產生的粗糙不平，提升表面質量，從而提升機械產品整體質量。機械加工表面質量受到多種因素的影響，只有通過每個環節質量控制的增強才能保障零件表面質量的提升。下文將對這些問題進行深入的探討和分析，提出機械加工的表面質量提升措施，切實改進機械零件的質量和完善機械加工的環節，以期為實際工作提供參考。

表面質量對零件性能的影響

a影響零件耐磨性

機械零件的磨損有三種情況，即：①初期磨損；②使用中的正常磨損；③意外劇烈磨損。而表面粗糙度對零件表面的磨損有著一定程度的影響，通常情況下零件表面粗糙度對于其磨損性能有一定的影響，但表面過于光滑也不利于潤滑油的存儲，從而致使機械加工接觸面上的分子黏結增加磨損幾率。因此，需要根據機械零件的工作情況選擇合適的粗糙度值以保證零件的最佳工作狀態。

b影響零件疲勞度

機械零件在荷載作用改變后容易產生一定的疲勞度，通常于零件表面及冷硬層下發生。表面的粗糙程度直接影響零件的疲勞強度，一般情況下，表面粗糙度與抗疲勞能力成反比，表面越粗糙零件抗疲勞能力越差。因此，需要依據機械零件工作狀態確定其抗疲勞能力，盡量保證零件一定的光滑度。

c影響零件耐蝕性

在腐蝕性介質條件下零件工作時容易吸附腐蝕介質，而這些介質容易利用表面的細微裂縫滲透進零件的內部，而表面粗糙度與吸附腐蝕介質效果成正比，表面越粗糙腐蝕介質越容易滲透。零件表面殘存的壓應力能夠增強表面的緊實程度抵抗腐蝕介質侵入，增加了零件的耐腐蝕度，但若為拉應力則容易增大表面裂痕加大零件的腐蝕程度，影響零件的耐腐蝕性能。

d影響零件的壽命

零件表面粗糙度直接影響零件的使用壽命，表面越粗糙零件越容易磨損，縮短其使用壽命。因此，零件表面的粗糙程度直接影響零件的使用壽命，需要依據零件的工作情況增加其光滑度，以減少粗糙度增長其使用壽命。

機械加工中影響表面粗糙度的因素及解決措施

a機械加工表面質量的影響因素

①切削加工

作為零件加工的重要環節，機械加工表面質量與切削加工質量息息相關，其中切削加工的工具、方式、進給量、切角大小、潤滑液以及切削時的塑性形變等對于表面質量都有一定程度的影響。此外，零件的材料、砂輪粒度、砂輪強度以及磨削徑向進給量等均能夠影響零件的表面加工質量。

②表面冷作硬化

冷作硬化容易致使零件的塑性形變，使零件的結構和質地發生形變和彎曲，導致切割過程中晶粒的滾動和碎裂，進而增加外層的堅硬度和韌性，使零件的塑性減少。同時，其物理和力學特性也將隨之發生改變，導致機械加工中出現不利影響，機械加工的表面質量出現變化，使得機械零件使用壽命減少，耐用性減弱。

③表面材料組織變化

切削所產生的熱量將使零件表面溫度提升，超過相變溫度將導致表面材料的組織發生相應變化，進而產生不利影響。其主要的方式是回火、淬火以及退火燒傷三種形式，而這種現象容易降低零件表面強度和硬度。同時，殘余應力容易引發零件的微小裂縫，影響機械零件的表面粗糙度，致使表面材料產生不利影響。

④表面殘余應力

表面殘余應力的產生主要來源于機械加工切削環節中表面金屬層的塑性形變，致使表層金屬的比容增大，體積膨脹，從而引發零件殘余應力發生。此外，切削加工過程容易產生較大的切削熱，不同材料的密度和比容之間差異將致使零件表面的組織發生變化，阻礙零件的順利使用，殘余應力的發生也容易使零件磨損度和疲勞度的產生。

b機械加工表面的改進措施

①改進加工工具

工具的改進能夠保障零件的表面質量。因此，要使用有效對策改善加工刀具，選擇加工刀具，使用適合的刀尖圓弧半徑、副偏角及修光刃、寬刃精刨刀、精車刀等，保障選擇符合產品加工需要的加工工具，最為重要的是要適應工具材料的性能和材料，確保刀具的質量。不使用磨損刀具是減少零件表面粗糙度的重要手段，能有效提升零件的表面質量。

②合理選擇材料

提升零件性質是延長零件壽命的重要手段，因此必須提升零件材料的質量，合理選擇零件的材料，增強零件的質量控制工作。同時，工序的選擇和應用能夠降低材料的粗糙度，提升零件的表面質量，降低零件表面材料的塑性，使零件具有適宜的組織結構，包括狀態、晶粒度以及布局等，提升零件本身的質量和加工質量。

③改善加工條件

加工條件的改善能夠減少零件的積屑瘤，從而使機械加工后零件的表面實際殘留面積高度更加接近于理論值，有效保證零件的質量。加工條件的改善主要通過切削角度、速度以及深度等方面的改進，如減少主副偏角、增加刀尖圓弧半徑等，從而降低機械加工表面的粗糙度，減少切削變形，減少前后刀面間的摩擦和積屑瘤等。

④完善工藝方法

科學合理的加工工藝和流程能夠減小零件表面的粗糙度，提升零件的加工產品質量，因此需要采用合適的加工方法如精密、超精密和光整加工方法，通過較小的進給速度，精確細致地修正工作砂輪的表面，確保工具的鋒利度。此外，應選擇合適的切削液促進機械加工的順利進行，提升零件的表面光滑程度。

⑤應用先進技術

先進技術不僅能夠推進機械加工的順利進行，而且能夠保證零件的加工質量。通過現代計算機技術的改進能夠使機械加工嚴格按照機械加工流程和規范進行，滿足零件機械加工的精準度。在滿足機械加工要求的前提下，選擇適宜的材料和加工方式，可以有效保證零件的表面質量。

⑥減少殘余應力

刀具幾何形狀的合理選擇能夠保證機械加工刀具角度的合理性，通過合適的切削液、切削速度等控制，保證機械加工表面變形程度的減少，降低甚至杜絕殘余應力的發生，降低零件的塑性形變，減少切削溫度。

結語

綜上所述，機械加工過程中，影響表面質量的因素有很多方面。改善機械零件表面粗糙度能夠提升機械加工整體的質量，因此在今后機械加工的過程中應該認識到零件表面質量的重要性，有針對性地采取改進和完善措施，注重培養機械加工人員的綜合素質，嚴格進行機械加工的技術操作規范，注重機械加工的規范性，同時注意實時總結加工工作中的經驗，促進機械加工過程的順利進行，提升整個機械加工的質量及效果。

參考：

［1］任華寶.影響機械加工表面質量的因素及對應措施［J］.中國包裝工業，2013（06）：12-13.

［2］楊燕華.探究影響機械加工表面質量的因素［J］.民營科技，2013（08）：25.

［3］龔晶晶.淺析機械加工表面質量及改進措施［J］.職業，2015（35）：151.

［4］張亞標.機械加工表面質量的影響因素及改進對策研究［J］.湖南農機，2014（09）：68-69.