關于機械加工表面質量論述分析

秦素玲

摘 要：零件為機械設備正常運行的基礎，其加工效果決定了設備整體運行穩定與安全性。零件裝配后往往需要高速、高壓、高溫下運行，受到的各因素影響大，如果加工不合格，很容易出現質量缺陷，造成設備無法正常運行。且大部分零件的失效均是從表面開始，因此在機械加工階段，需要重點做好表面質量的控制，本文就此方面進行了簡單的討論。

關鍵詞：機械加工；表面質量；加工技術

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.05.050

0 引言

機械設備需要由多個零部件組成，如果其中任何一個零部件失效，均會對機械設備的運行效率產生影響，嚴重的甚至會造成設備損壞。為提高零件運行效率，需要在機械加工階段做好管理，尤其是表面加工質量，避免因表面失效對設備性能產生影響。應做好對機械加工表面質量要求分析，了解各項影響因素，在此基礎上來采取措施進行優化。

1 機械加工表面質量分析

作為機械加工質量的關鍵性因素，零件表面質量一直都是機械加工需要控制的要點，而所謂的表面質量即機械加工后零件表面層微觀幾何結構以及表層金屬材料性質發生變化的情況。通過機械加工后的零件表面，微觀結合形狀會存在一定偏差，且其表面層物理學性能也會發生變化。因此在對機械加工表面質量進行分析時，主要從幾何特征與物理力學性能兩方面進行分析。一方面，零件表面幾何特征。機械加工表面微觀幾何特征主要包括表面粗糙度與表面波度，其中表面粗糙度即波距小于1mm的表面微小波紋。另一方面，物理力學性能。主要包括表面層加工硬化、金相組織變化以及殘余應力等，機械零件在加工過程中，受到切削力以及熱力綜合影響，會使得零件表層技術物理力學性能與基本金屬物理力學性能相比發生一定變化。

2 機械加工表面質量影響因素分析

2.1 表面殘余應力

在機械零件加工過程中，會始終伴隨著冷塑性變形、熱塑性變形以及金相組織變化等作用，在完成所有加工工序后，便會在零件體積以及形狀上產生一定的變化，而零件表層所殘留的應力，即為殘余應力。對于應力來說，可以分為多種類型，在對其進行分析時，需要明確哪種應力造成的零件變形，例如以冷塑變形為主，則證明殘余應力為壓應力；以熱塑性變形為主，則證明殘余應力為拉應力[1]。如果零件表層的殘余應力超出其自身所能承受的最大限度，便會使得零件表面出現裂紋，影響零件表面質量，降低其性能。

2.2 加工原材料與技術

原材料可以說是影響零件最終加工效果的基礎因素，如果所選加工原材料不合格，則在加工工程中無論是選擇用何種技術，均無法保證零件機械加工表面質量。而在選擇優良加工原材料的基礎上，還需要進一步選擇對應的加工技術，積極應用先進且成熟的技術，來確保零件機械加工表面質量滿足要求。良好的技術可以在一定程度上彌補原材料的缺點，但是如果所選技術過于落后，無論是選擇用何種材料，均不能保證零件加工效果，也是影響機械加工表面質量的重要因素[2]。

2.3 表層冷作硬化

在對機械零件進行加工時，切削力作用會產生一定的塑性變形，導致零件表面產生扭曲變形，而影響零件加工表面質量。同時，零件表層晶粒間會發生剪切滑動，且晶粒會被拉長或者纖維化，情況嚴重的甚至會發生破碎，而造成零件表層硬度提高，使得而金屬變形阻力增大，并會在一定程度上改變零件物理性質，無法保證零件表面質量。

3 機械加工表面質量控制措施

3.1 合理選擇原材料

任何零件的加工制造，均需要以質量與性能優良的原材料作為基礎，確保其塑性與金相組織滿足加工要求，降低對零件機械加工表面質量的影響。對于低碳與低合金鋼材料，需要在正式加工前，對其進行“正火處理”，來降低材料自身塑性，減輕其對加工效果的影響[3]。另外，對于不同的材料其金相組織存在一定的差異性，對零件加工質量要求也各不相同，在加工前需要全面了解其組織狀態與晶粒分布特點，以此為基礎來選擇相應的加工技術，爭取提高零件表面質量。

3.2 提高加工技術效率

零件機械加工技術主要可以分為兩大類，一類是精密、超精密與光整加工，另一類則是滾壓、擠孔與金剛石壓光冷壓型加工。加工前要配合零件原材料來選擇合適的加工技術，并嚴格按照技術規范進行操作，提高加工效果。在選擇第一類技術加工時，要控制好徑向進給量，盡量使其保持在一個較小的程度，而砂輪工作速度則盡量提高，并控制零件速度在較低范圍。砂輪要盡量選擇細粒砂輪，并提前對其表面進行處理，使其保持在良好的運行狀態。其中，要重點做好切削與磨削工藝控制，選擇合適的加工工具，一般刀尖圓弧半徑越大，副偏角越小的刀具，加工后零件表面粗糙度越低。

3.3 表面殘余應力控制

零件表面存在的殘余應力會造成零件表面出現裂紋，以提高零件加工表面質量為目的，必須要做好此項因素的控制。一般可以適當的提高切削速度、減小刃口圓弧半徑以及增大刀具前角等方式來降低表面殘余應力。另外，還可以通過控制零件塑性變形程度，以及加工溫度等措施，來降低零件表面殘余應力。

4 結束語

表面質量是衡量零件機械加工效果的重要因素，且零件失效時，往往會從表面開始，如果表面質量不合格，勢必會對機械設備產生較大的影響。因此需要做好影響機械加工表面質量各因素的分析，有針對性的采取措施進行優化。

參考文獻：

[1]吳孟寶.影響機械加工零件表面質量的因素分析及對策[J].大眾科技，2008（11）：145-146.

[2]王永亮.機械加工表面質量的影響因素分析及其控制措施[J].機電信息，2013（15）：120-121.

[3]張志剛.機械加工表面質量優化措施的分析[J].民營科技，2013（09）：24.