機加工表面質量影響因素及解決措施探討

摘 要：任何經過機加工過的零件，在其表面都會存在幾何形狀的微小誤差，同時這些零件的表面的物理力學方面的性能也會發生變化，雖然這些變化只發生在零件的表面，但是經過長期實踐檢驗，這些變化會影響零件的使用性能。

關鍵詞：機加工；表面質量；零件

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.21.007

1 機加工零件表面質量影響零件的使用性能

對零件耐磨性的影響 ：

零件的耐磨性與其相配合的零件的材料，熱處理以及二者之間的潤滑情況有關。在以上條件已經不能更改的情況下，零件的機加工表面的質量就起到了關鍵的作用。配合初期是零件的初級磨損階段，經過一段時間后，磨損量就趨于均勻，則進入零件的正常磨損階段，在經過一段時間的使用，磨損量增大，零件不能進行正常的工作，則進入了加劇磨損階段。

如果相配合的零件機加工的表面質量過于粗糙，則兩零件相接觸的則是零件表面突起，進而減少了接觸面積，加大了接觸壓強，這樣一來破壞了潤滑油膜，加大了磨損量。但是如果表面質量過于光潔，則相配合的零件表面就會產生分子結合，把潤滑油排擠出去，這樣一來，潤滑不夠，表面則容易膠合。

2 影響表面質量的因素

2.1 切削加工的影響

切削加工過程中，在零件的表面會留下刀具的痕跡，同時還有可能存在擠壓過程中產生的殘留以及會使得零件表面產生一定的塑性變形，所以合理地選擇切削用量，潤滑液，刀具的角度都會減少這些負面的影響，改善機加工零件的表面質量。

2.2 零件材料性質的影響

塑性材料的加工過程中，由于刀具的擠壓使之產生塑性變形，再加上刀具的撕裂作用會使得零件的表面質量變得粗糙。然而加工脆性材料，會產生碎粒切屑，這樣一來零件的表面凹凸不平，同樣也會增大零件表面的粗糙度。

3 影響機加工零件表面層物理力學性能的因素

3.1 表面的冷作硬化

（1）冷作硬化定義及其評定參數 。在機加工的過程中，由于刀具和零件之間的力的作用，使得零件會產生一定的塑性變形，這樣就會破壞原來零件的晶格結構，晶格就會變形，晶粒之間也會相對滑動，晶粒也會被拉長，甚至拉斷破碎，這樣一來就會使得零件的金屬表面硬度和強度提高，這種現象稱為冷作硬化。這樣作用的結果使得零件表面的物理力學性能改變。

經過機加工后冷作硬化的零件表面處于一個不穩定狀態，只要條件合適，就會朝著穩定狀態進行轉化，這種現象稱之為弱化。評定冷作硬化的指標有3項，即表層金屬的顯微硬度HV、硬化層深度h和硬化程度N。

（2）主要影響冷作硬化的因素 。切削刀具更換不及時，則刀具變鈍，對加工零件表面擠壓增強，這樣就加劇了塑性變形，同時冷作硬化也增加。刀具后刀面在加工過程中磨損加大，這樣一來與被加工的零件接觸面積增加，加大摩擦，也會導致冷作硬化增強。加工過程中如果進給量過大，則刀具與被加工零件的接觸面積增大，加大了摩擦量，也會加強冷作硬化。同時材料的塑性越大，越不容易切削，冷作硬化越嚴重。

3.2 零件表面金相組織的變化

（1）磨削燒傷的定義 。零件在磨削的過程中，如果冷卻不及時，零件表面的溫度就會升高，當達到相變溫度時，零件的內部組織就會發生變化，使得零件表面的強度和硬度降低，并且會產生殘余應力，甚至還有可能出現裂紋，這種現象稱之為磨削燒傷。

（2）如何改善磨削燒傷 。磨削產生的熱量是磨削燒傷的源頭，要先解決這個問題有兩種辦法：第一選擇合適的砂輪和切削用量，盡量的減少熱量的產生；第二冷卻要及時，使得熱量盡量少的傳入零件。

3.3 零件表面的殘余應力

殘余應力產成的因素：

（1）切削加工過程中，零件的表面會產生一定的塑性變形，這樣導致零件表面的金屬比容增加，體積也隨之增加，而與其相連的內層的金屬就會阻止其變大，這樣一來在零件表面產生殘余應力，同時在內部也會產生殘余的拉應力。

（2）切削加工過程中，切削的部分由于刀具和零件的摩擦會產生大量的切削熱量。

（3）不同金相組織由于分子晶格不同故也具有不同的密度，從而具有不同的比容，如果在加工過程中零件表面產生了相變，這必然導致比容的變化，同時零件內部會產生一個阻礙，因而產生殘余應力。

4 結 論

零件的耐磨性、剛度、強度、配合、抗腐蝕及精度的穩定性與機加工對零件表面的影響息息相關，所以對于零件的表面質量提出了一定要求，但是影響零件表面質量的因素多種多樣，所以要綜合考慮原因，對表面質量提出比較經濟實用的要求。

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作者簡介：楊俊玲，（1968-），女，漢，河北高碑店人，本科，研究方向：機械制造，高級講師。