影響機械加工表面質量的因素及改進措施分析

陳良平

摘 要：隨著高新技術的普遍應用，工業也獲得了飛速的發展，尤其是機械制造行業，對于產品的精度有著更高的要求。數控機床的應用，使得加工零件的表面質量獲得很大提升，同時提高了加工零件的使用性能。因此，應盡量減少各類因素對加工零件表面質量的影響，使其表面質量滿足要求。文章對此進行了深入細致的分析和探討，希望通過文章的研究，可以為相關人士提供一定的參考和借鑒。

關鍵詞：機械加工；表面質量；因素；改進；措施

1 機械加工表面質量內涵及作用

零件的機械加工表面質量和零件的加工精度，是機械零件加工質量的兩個主要方面。而機械零件的機加工表面質量對于零件的加工質量有著很大的影響，是影響加工質量的關鍵要素，也就是通常所說的機械加工表面完整性。經過機械設備的加工和處理后，機械零件的表面層，其表面層材料的性質以及微觀的幾何結構，都會發生細微的變化，致使表面層的完整性發生變化。

任何的機械零件，無論采用的是何種材料，經過機械設備加工處理后，零件表面會出現微觀幾何形狀表現性質，使得機械加工表面無法達到絕對理想表面狀態，與預期存在差距，具體體現在表面波度和表面粗糙度等幾何偏差。在一些情況下，還會使材料表面層的物理性能也發生改變。

機械零件表面質量在一定程度上影響了機械零件的機械性能，具體體現在零件的耐磨性、配合性和可靠性等方面。經過機械加工后，零件的表面雖然看上去很光滑，然而在微觀上，則不可避免地存在物理缺陷，如波紋和裂縫等。在機械設備運轉過程中，機械零件存在的這些缺陷，必然會對運轉中的設備造成安全隱患，機械零件自身的使用壽命也會受到影響。

時代的發展、社會的進步，推動著工業現代化發展的步伐?？萍嫉娘w速發展，使得一些精密、高速設備儀器獲得更廣泛的應用，同時研制和生產這些精密、高速的設備和儀器，對設備零件的加工表面質量有更高的要求?？茖W而全面地分析對表面質量造成影響的因素，應用于機械零件加工的過程中，并制定相應的控制和改善措施，進一步使加工表面質量獲得提高，為高精密和高質量的設備儀器研究和開發提供物質基礎。

2 影響機械加工表面質量的關鍵因素

2.1 切削力和切削熱

切削加工是機械零件加工中的一道重要工序，是機械零件加工的一種主要的加工方法，而切削熱和切削力則是影響加工表面質量的重要因素。在切削加工中，加工表面的質量在很大程度上受到切削熱和切削力的影響。機械零件在切削加工過程中，會產生殘余應力，表面層硬度也會發生改變，甚至改變金屬材料的金相組織。

在切削熱和切削力的作用下，在切削的過程中，機械零件的表面層形態發生變形，進而導致冷卻硬化的現象出現在機加工零件的表面，零件變形的阻力加大，改變零件的物理機械性能。零件和刀具的相對高速運動中，會產生大量的切削熱。零件表面層材料的溫度如果超過特定的界限，金屬零件表層的硬度和強度將會降低，零件表面層材料的金相組織也會受到影響，在表層產生一定的殘余應力，零件的機械加工表面質量也會受到不同程度的影響。

2.2 原始誤差

理想化的零件機械加工質量同零件加工精度和表面加工質量的偏差值，就是所說的原始誤差，它是在機械零件的加工過程中產生的。分析其形成的原因可知，機械零件的加工技術手段、加工工藝系統都是造成原始誤差的首要原因。機械加工的表面質量，在很大程度上受到原始誤差的影響。另外，機床設備、待加工零件的材料特性、所采用的刀具和夾具都會對表面質量造成很大的影響，測量儀器也會造成一定影響。

原始誤差主要包括兩個方面，即調整誤差和原理誤差。調整誤差其產生原因是在加工過程中調整加工設備、工件、刀具而形成的。而原理誤差則是由于采用了相似輪廓刀具或相似成形運動而造成的。在機械加工的過程中，應采取有效的措施降低原始誤差，提升機械零件加工的表面質量，從而延長機械零件的使用壽命，進一步提高產品的性能。

2.3 殘余應力及熱塑性變形

機械零件在切削力的作用下，發生表層的塑性變形，內部金屬和表層金屬之間在表面出現離層的狀態，導致相對的作用力產生于零件表層內部和外部間。另外，在機械加工過程中會產生大量的切削熱，內外層金屬比容存在很大差異，在金屬密度上也顯著不同，這些都導致殘余應力的出現。零件加工表面質量受到最終工序產生的殘余應力的影響很大，同時還會對零件的使用性能造成一定影響。在機械加工過程中，零件表面層在切削熱的作用下，會出現較大的熱壓縮應力，這是零件基體和表面層之間的溫度差造成的，進而導致熱塑性變形，影響零件的機械加工表面質量。

3 提高機械加工工件表面質量的措施

3.1 采用合理的工藝流程和切削條件

提高機械加工表面質量的前提和基礎，即采用合理的工藝流程和切削條件。在制定工藝流程時，應堅持科學性的原則，簡單明了，滿足設計基準和定位基準統一重合的要求，做到定位準確，方便裝卡。工藝流程的編制是開展機械加工的前提條件，并提供了方法依據，有利于零件加工表面質量的提高。

同時，為降低表面粗糙度，應選擇合理的切削條件，如適當的進給量、合適的進給速度和切確速度，以及切確刀具角度等。在加工中盡量減少積屑瘤，使零件的加工表面光滑度顯著提高，表面加工質量得到保障。

3.2 降低原始誤差

在機械零件的加工過程中積極引進先進的加工技術，利用誤差預防技術和補償技術來提高零件加工品質，降低原始誤差對零件加工表面質量的影響。采用科學合理的加工方法和先進的機械設備，提高零件的加工制造能力，直接降低原始誤差的影響作用，通過均始化原始誤差和原始誤差轉移方式有針對地減少主要原始誤差的影響，保證機械零件的加工表面質量。

3.3 減少殘余應力和表面層熱變形

為了提高零件加工表面質量，在零件的機械加工過程中可以通過減少塑性變形和使用切削液降低切削熱來有效控制零件表面的殘余應力，合理的選擇刀具幾何形狀和機械切削參數來減少或者避免殘余應力以及表面層熱變形的發生。利用特殊的冷壓制造工藝改善零件自身表面質量，增強工件表面材料性能的穩定性，從而減小零件在機械加工過程中產生殘余應力和表面層熱變形，保證零件的表面加工質量，提高零件產品性能和使用壽命。

4 結束語

眾所周知，機械加工工件表面質量的好壞直接關系到機械零件的工作性能，只有工作性能良好的工件才能保證機械設備進行正常的運轉。因此，在機械加工中，我們必須重點分析影響其表面質量的關鍵性因素，并積極采取行之有效的措施，加強對機械加工表面質量的控制與改進，提高機械產品的性能，促進機械制造行業的健康發展。

參考文獻

[1]趙巖，丁延松.影響機械加工表面質量的因素及改進措施[J].技術與市場，2010（5）.

[2]劉麗萍.淺析影響機械加工零件表面質量的因素及其改進策略[J].機電信息，2011（30）.

[3]李都喜，苑舉勇，張坤伸.機械加工表面質量影響因素及控制措施的探討[J].科技信息，2011（29）.

[4]張晉.機械加工表面質量對零件的使用性能的影響及控制措施[J].山東工業技術，2017（1）.

[5]趙永生.淺談影響機械加工表面質量的因素與應對措施[J].中國高新技術企業（中旬刊），2016（1）.