機械加工表面質量的工藝分析及改善方法研究

王麗萍

摘 要：機械加工對技術專業要求很高，零件加工過程的質量高低影響著機械零件的使用，對機械的正常使用產生重要影響。為了分析機械加工表面質量加工工藝及改善方法，展開了研究，從零件表面質量對零件使用性能的影響入手，進一步對影響零件表面質量的因素進行分析，并有針對性地提出相應的改善方法，希望能對機械零件的加工工作有所幫助。

關鍵詞：機械加工；表面質量；耐磨性；疲勞強度

中圖分類號：TH161+.14 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.06.034

1 零件表面質量對零件使用性能的影響

1.1 表面質量對零件耐磨性的影響

機械加工的表面質量對機械的正常使用有著十分重要的影響。其中，表面質量對零件的使用有著磨損方面的影響。零件的磨損主要分為3個部分：①初期磨損階段。在這一階段，表面的接觸面積較小，對零件的表面磨損壓力較小。②中期磨損階段。經過初期磨損，逐漸進入到中期磨損階段，所接觸的磨損面積增大。③正常的磨損階段。在這一階段，零件的使用進入最佳狀態，零件各方面的性能達到最佳狀態。

1.2 表面質量對零件疲勞強度的影響

機械零件所承受的壓力往往來自機械的各個部分，在多方壓力的交互荷載力的作用下，零件表面很容易產生疲勞裂紋，疲勞裂紋的產生不利于機械零件的正常使用。而通過一系列的科學實驗發現，零件的表面粗糙度與零件表面裂紋的出現有一定的關系，表面粗糙度壓力增大，不利于產生疲勞裂紋，同時通過增大零件的硬化度可以減少疲勞裂紋的出現。但是要在適當的硬化范圍內操作。零件表面的壓應力能夠提高零件的疲勞程度，從而對疲勞裂紋的擴展產生相對的阻止效果，但零件表面的殘余拉應力會使零件的壓力增大。這樣會降低疲勞強度，從而導致疲勞裂紋的出現。

1.3 表面質量對配合性能的影響

機械零件的表面質量對機械的工作配合性能產生重要的影響。在對零件進行配合工作時，對于間隙配合，如果零件的表面太過粗糙，會使零件配合面的磨損力增大，從而破壞整個零件的表面波峰，經過更多的磨損，會使機械中氣壓系統和液壓系統工作元件的工作性能有所降低，導致泄漏量增大，從而影響機械零件的正常使用。

2 影響零件表面質量和粗糙度的工藝因素

2.1 刀具的形狀

機械零件表面質量的高低和粗糙度的大小與零件的切割工藝有著緊密的聯系。而其中，切割刀具的形狀對零件的質量和粗糙度有著十分重要的影響。如果刀具的角度不同，那么所切割出來的零件的粗糙度也就不同。在切割過程中，要適當增大前角和使用適量的潤滑液。這樣能夠對零件質量的提高和粗糙度的減小起到十分明顯的作用。

2.2 零件材料的形式

對于零件的加工，往往涉及到零件材料的選擇。如果零件材料的韌性較高，那么所加工出來的機械零件的粗糙度就會很高；而如果零件的加工材料是較脆的材料，那么所加工出來的機械零件的粗糙度與切割過程中產生的碎屑有一定的關系——碎屑部分越多，零件的粗糙度越高。由此可見，零件的表面質量與加工材料有著十分密切的聯系。

2.3 切削條件

在零件的加工過程中，要適當使用一定的潤滑液和冷卻液。通過使用冷卻液，能夠降低切削過程中的溫度，而使用潤滑液能夠有效減少切割過程中碎屑的產生和鱗刺的出現，能夠有效降低零件表面的粗糙度，提高零件的表面質量。

2.4 砂輪的磨料

在對機械零件加工的過程中，要選用適當的磨料。合適的磨料能夠提高零件的加工質量，降低表面粗糙度。在加工鋼件和鑄鐵件的過程中，要使用氧化鋁磨料。因為氧化鋁磨料具有較高的韌性和等高性，所以會使得零件加工達到很好的效果，且零件表面殘留度低，使得零件切割表面更為平整，能夠有效地降低零件表面的粗糙度，從而提高零件的質量。

2.5 砂輪粒度的大小

砂輪粒度的大小對零件的加工效果產生重要的影響。如果砂輪的粒度較大，在零件加工時往往會產生較深的切割痕跡，增大零件表面的粗糙度，影響表面質量；如果砂輪的粒度較小，那么在加工零件時會形成較淺的加工痕跡，但是粒度小就會造成加工過程中零件的溫度上升，不利于確保零件的穩定性能。在零件的加工過程中，砂輪的速度與零件的粗糙度和質量也有著緊密的關系——一般來說，砂輪的轉速越快，零件表面的粗糙度越小。但轉速快就意味著砂輪溫度會升高，往往會影響零件的質量。

2.6 零件的位置移動

零件在加工過程中的移動對表面質量也會產生影響。一般來說，在加工過程中，如果零件的震動產生的位置變動越大，表面的粗糙度就會越高，相對來說，零件的加工質量就會下降。在加工過程中，零件的橫縱進給量與零件的粗糙度和質量有一定的關系——零件的縱向進給量越大，那么零件的粗糙度就越高。橫向進給量如果超過加工設備的微刃高度，那么就會增加零件表面的粗糙度。

3 機械加工表面質量的改善方法研究

3.1 采用不同的加工硬化方法

零件的加工工序往往比較復雜。對于金屬材料，要進行加熱處理，然后作進一步的塑型加工。這個程序能夠提升零件的強度和硬化效果。對于塑性材料，要進行溫度處理，在冷卻硬化的基礎上降低零件的韌性。這2個程序都能夠保證表面質量的進一步提高。

3.2 降低溫度來減小表面殘余應力

在零件的加工過程中，較易產生相應的表面殘余應力。之所以會產生殘余應力，主要原因在于零件加工的冷、熱塑性變形和金相組織變化。其中，在切削過程中產生的殘余應力主要是由于冷態塑性變形產生的，而磨削過程中產生的殘余應力主要是由于熱態塑性變形產生的。

3.3 抑制表面層金相組織的變化

通過控制溫度來抑制表面層金相組織的變化。在零件加工過程中，主要采用的是切削加工和磨削加工方法，而加工過程中產生的能量會在加工的部位轉變成熱能，使溫度升高到臨界值，進一步使零件表面的金相組織發生變化。一般來說，磨削加工產生的溫度要遠遠高于切削加工，所以在具體的零件加工過程中，需要采取加入潤滑劑等相關措施來降低零件加工時的溫度。

4 結束語

總體來說，機械零件的加工質量對機械的運轉和工作性能有著十分重要的影響，我們要能夠具體分析零件表面質量對零件耐磨性、疲勞強度和配合性能的影響，然后在研究刀具的形狀、零件材料的形式、切削條件以及砂輪的磨料等因素對機械零件加工質量的影響的基礎上，采用不同的加工方法，并采取控制溫度等措施改善零件的加工質量。這樣能夠為零件的加工起到實質性的作用。

參考文獻

［1］邱德元.機械加工表面質量的工藝分析及改善方法研究［J］.山東工業技術，2013（10）：203，209.

［2］吳舒.機械加工表面質量影響因素分析及相應改善對策研究［J］.橡塑技術與裝備，2016（02）：75-76，84.