機械加工過程中的冷加工處理探究

夏添+裴斐

摘 要：機械冷加工工藝在現代機械制造業廣泛應用，對我國的機械制造業起著不可估量的作用，但在應用過程出現很多弊端，本文就機械加工過程中的冷加工處理進行了分析和探討，重點對機械冷加工工藝做了進一步的改進和優化。

關鍵詞：機械冷加工;機械加工;機械制造

冷加工通常指金屬的切削加工，用切削工具（包括刀具、磨具和磨料）把坯料或工件上多余的材料層切去成為切屑，使工件獲得規定的幾何形狀、尺寸和表面質量的加工方法。任何切削加工都必須具備3個基本條件：切削工具、工件和切削運動。切削工具應有刃口，其材質必須比工件堅硬。不同的刀具結構和切削運動形式構成不同的切削方法。用刃形和刃數都固定的刀具進行切削的方法有車削、鉆削、鏜削、銑削、刨削、拉削和鋸切等;用刃形和刃數都不固定的磨具或磨料進行切削的方法有磨削、研磨、珩磨和拋光等。

一、機械加工工藝分析

機械冷加工主要包括磨削、刨削、鉆削、車削、拉削、銑削等。另一種機械冷加工方式是壓力加工，就是指在低于再結晶溫度下使金屬產生塑性變形的加工工藝，主要有沖壓、冷鍛、冷軋、冷擠壓、冷拔等方式，這種加工工藝的器件變形抗力比較大，不僅可以使金屬成形而且還提高了加工器件的強度和硬度。就我國的機械加工工藝現狀而言，機械加工工藝雖然在不斷發展著，改進著，但遠遠跟不上一些發達工業國家的步伐，在整體和局部上都存在一定的差距，這些差距主要表現在產品結構不完善、科研和創新能力低導致生產投入的不健全、產業組織結構不夠系統性。因此我國要不斷完善機械加工工藝，為我國的經濟增長建立有力的支撐。

二、金屬冷加工的優缺點分析

在強化金屬的同時可以獲得所需的形狀， 可以獲得很好的尺寸公差和表面粗糙度，有些金屬只能進行有限程度的冷加工，因為它們在室溫下表現為脆性，冷加工削弱了延展性、導電性和耐腐蝕性。但因冷加工而導致的導電性減小的程度小于其他強化加工的影響，所以冷加工也被用來強化導電材料，如銅絲。如果各向異性的特性和殘余應力控制得當的話，它們也會帶來好處。如果控制不當，就會大大削弱材料性能。 由于冷加工的效果會在高溫下降低甚至消失，所以對于那些工作在高溫環境下的部件來說，不適用冷加工強化。冷加工會導致一些不需要的效果。比如延展性的降低以及殘余應力的增加。由于冷加工或加工硬化的機制是增加了位錯密度，因此任何可以重新排列或消除位錯的處理方法都可以消除冷加工的效果。加工退火是一種熱處理方法，用來消除部分或全部冷加工效果。加工退火分為三個階段：恢復（Recovery），再結晶（Recrystallization）和晶粒長大（Grain Growth）。恢復發生在較低溫度。它可以消除殘余應力而不改變位錯密度。再結晶發生在中等溫度。加熱超過一定溫度后，含有非常低的位錯密度的新晶粒會在晶界上生成。由于位錯數量大幅減少，再結晶的金屬因此會強度降低，延展性升高。加熱溫度繼續升高，就到了晶粒長大階段。在這個階段中，所有冷加工的效果都被消除。所以這個階段是不希望達到的。

三、機械加工過程中的冷加工處理對策

為避免冷卻液所引發的的皮膚病，要用肥皂水或水乳劑替換礦物油;冷卻液的組成要具備合理的要求，不得含有過多的刺激物或雜質，有機酸含量要小于10%，游離堿不得超過0.2%～0.25%。機床上應設置防護擋板，防止冷卻液飛濺。為消除磨光與拋光時所產生的粉塵，主要用局部抽風裝置，并盡可能把磨石全部罩住或采用濕式研磨法。機械加工車間好發生眼、手指等外傷，車間應有合理的照明。現代工業生產中所用到的機械設備種類繁多，各具特點的同時，也具有很多共性，因此，可從檢驗、安裝、使用、維護保養、作業環境等方面來預防機械作業人身傷害事故的發生。安裝安全防護裝置，達到機械設備本質安全化。其中設置防護裝置要以操作人員的操作位置所在平面為基準，凡高度在2m之內的所有傳動帶、聯軸節、轉軸、帶輪、傳動鏈、齒輪、飛輪、鏈輪、電鋸等危險零部件及危險部位，都必須設置防護裝置，并且防護裝置要安裝牢固，性能可靠，保證足夠的剛度和強度，要合乎機械設備的操作條件，不影響正常的生產作業，要經久耐用，不影響設備的調整、修理、潤滑和檢查等，要具有防止危險的功能。機械設備的設計，必須考慮檢查和維修的方便性，必要時應隨設備供應專用檢查，維修工具或裝置。為防止運行中的機器設備或零部件超過極限位置，應配置可靠的限位裝置。機器設備應設置可靠的制動裝置，以保證接近危險時能有效地制動。機器設備的氣、液傳動機械，應設有控制超壓、防止泄漏等裝置。機器設備在高速運轉中易于甩出的部件，應設計防止松脫裝置，配置防護罩或防護網等安全裝置。機器設備的操作位置高出地面2m以上時，應配置操作臺、欄桿、扶手、圍板等。機械設備的控制裝置應裝在使操作者能看到整個設備的操作位置上，在操縱臺處不能看到所控制設備的全部時，必須在設備的適當位置裝設緊急事故開關。各類機器設備都必須在設計中采取防噪聲措施，使機器噪聲低于國家規定的噪聲標準。凡工藝過程中產生粉塵、有害氣體或有害蒸氣的機器設備，應盡量采用自動加料、自動卸料裝置，并必須有吸入、凈化和排放裝置。設計機器設備時，應使用安全色。易發生危險的部位，必須要有安全警告提示。安全色和標志應保持清晰、顯眼、持久。機器設備中產生高溫、極低溫、強輻射線等部位，應有屏護措施。

四、結束語

機械加工車間中有害氣體排出少，危害的主要來源是器件切削時所用的冷卻液和礦物油對機械作業者的傷害。一般的冷卻液是由油酸或禁酸、礦物油和氫氧化鈉等組成的乳狀試劑。在機床作業時，冷卻液也會隨之離心轉動，濺到皮膚上，引起了粉刺等皮膚疾病。機械冷加工工藝指的是切削加工工藝，因此被切削的器件和裝夾工具之間存在著相對高速的運動，如果防護措施做的不到位，操作者的操作規程不規范，人身傷害和財產損失難免會造成。機械冷加工的這個特點不得不引起機械加工工作者的高度重視。

參考文獻：

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