機(jī)械加工表面質(zhì)量及其控制措施

李 亮

河北省唐山市海港開(kāi)發(fā)區(qū)國(guó)投中煤同煤京唐港口有限公司，河北 唐山 063611

隨著機(jī)械行業(yè)在社會(huì)中占得地位比重逐漸增大，人們對(duì)機(jī)器使用性能等個(gè)個(gè)方面的要求也越來(lái)越高，當(dāng)零件在高速、高壓、高溫等條件下工作，缺陷的出現(xiàn)直接影響零件表面，使零件在工作的性能上達(dá)不到原有的標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步加速零件失效，這一切情況與加工表面的質(zhì)量關(guān)系很大。加工表面質(zhì)量將直接影響到零件的使用性能，因而表面質(zhì)量問(wèn)題越來(lái)越受到各方面的重視。

1 影響工件表面質(zhì)量的因素

1）加工過(guò)程對(duì)表面質(zhì)量的影響有工藝系統(tǒng)的振動(dòng)、刀具幾何參數(shù)、材料和刃磨質(zhì)量、切削液、工件材料、切削條件

振動(dòng)使工藝系統(tǒng)的各種成形運(yùn)動(dòng)受到干擾和破壞，使加工表面出現(xiàn)振紋，增大表面粗糙度值，惡化加工表面質(zhì)量。刀具的幾何參數(shù)中對(duì)表面粗糙度影響最大主要是副偏角、主偏角、刀尖圓弧半徑。在一定的條件下，減小副偏角、主偏角、刀尖圓弧半徑都可以降低表面粗糙度。在同樣條件下，硬質(zhì)合金刀具加工的表面粗糙度值低于高速鋼刀具，而金剛石、立方氮化硼刀具又優(yōu)于硬質(zhì)合金，但由于金剛石與鐵族材料親和力大，故不宜用來(lái)加工鐵族材料。另外，刀具的前、后刀面、切削刃本身的粗糙度直接影響加工表面的粗糙度，因此，提高刀具的刃磨質(zhì)量，使刀具前后刀面、切削刃的粗糙度值應(yīng)低于工件的粗糙度值的1～2級(jí)。切削液的冷卻和潤(rùn)滑作用能減小切削過(guò)程中的界面摩擦，降低切削區(qū)溫度，使切削層金屬表面的塑性變形程度下降，抑制積屑瘤和鱗刺的產(chǎn)生，在生產(chǎn)中對(duì)于不同材料合理選用切削液可大大減小工件表面的粗糙程度。當(dāng)塑性材料在加工的過(guò)程中，由于金屬與刀具之間進(jìn)行擠壓直接出現(xiàn)了塑性變形，在工件分離過(guò)程中由于刀具切屑產(chǎn)生了撕裂作用，使表面粗糙度出現(xiàn)增大的情況。當(dāng)脆性材料進(jìn)行加工時(shí)，切屑呈碎粒狀出現(xiàn)，由于切屑崩碎在加工表面這樣會(huì)出現(xiàn)一些小點(diǎn)導(dǎo)致表面更加粗糙。與切削條件關(guān)系密切的工藝因素，包括切削用量、冷卻潤(rùn)滑情況。

2）使用過(guò)程中影響表面質(zhì)量的因素包括耐磨性、疲勞強(qiáng)度、耐蝕性

2 控制表面質(zhì)量的途徑

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，對(duì)零件表面的質(zhì)量也越來(lái)越高。單位為了生產(chǎn)出合格的零件，保證機(jī)器的使用性能，人們一直在研究控制和提高零件表面質(zhì)量的途徑。提高表面質(zhì)量的工藝途徑大致可以分為兩類:一類是用低效率、高成本的加工方法，尋求各工藝參數(shù)的優(yōu)化組合，以減小表面粗糙度；另一類是著重改善工件表面的物理力學(xué)性能，以提高其表面質(zhì)量。

3 降低表面粗糙度的加工方法

1）超精密切削和低粗糙度磨削加工

2）采用超精密加工、珩磨、研磨等方法作為最終工序加工

（1）珩磨珩磨是利用珩磨工具對(duì)工件表面施加一定的壓力，同時(shí)珩磨工具還要相對(duì)工件完成旋轉(zhuǎn)和直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，以去除工件表面的凸峰的一種加工方法。珩磨后工件圓度和圓柱度一般可控制在0.003mm～0.005mm，尺寸精度可達(dá)IT6～I(xiàn)T5，表面粗糙度在Ra0.2～0.025μm之間；

（2）超精加工在加工時(shí)有三種運(yùn)動(dòng)，即工件的低速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、磨頭的軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和油石的往復(fù)振動(dòng)。三種運(yùn)動(dòng)的合成使磨粒在工件表面上形成不重復(fù)的軌跡。超精加工的切削過(guò)程與磨削、研磨不同，當(dāng)工件粗糙表面被磨去之后，接觸面積大大增加，壓強(qiáng)極小，工件與油石之間形成油膜，二者不再直接接觸，油石能自動(dòng)停止磨削；

（3）研磨可采用專用的設(shè)備進(jìn)行加工，也可采用簡(jiǎn)單的工具，如研磨心棒、研磨套、研磨平板等對(duì)工件表面進(jìn)行手工研磨。研磨可提高工件的形狀精度及尺寸精度，但不能提高表面位置精度，研磨后工件的尺寸精度可達(dá)0.001mm，表面粗糙度可達(dá) a0.025～0.006μm。

4 改善表面物理力學(xué)性能的加工方法

提高機(jī)械加工工件表面質(zhì)量的有效方法

1）制訂科學(xué)合理的工藝流程可以保證工件表面的質(zhì)量?？茖W(xué)合理的工藝流程是加工工件最有效的方法。我們?cè)谥付ê侠砜茖W(xué)的工藝流程過(guò)程中，為加工零件的表面質(zhì)量能否符合標(biāo)準(zhǔn)要求提供了合理的科學(xué)依據(jù)；

2）加工質(zhì)量最關(guān)鍵的是如何選擇正確的切削參數(shù)。合理選擇切削參數(shù)能徹底抑制積屑瘤的不斷形成，降低加工過(guò)程中殘留的面積高度，從而有效保證工件本身的質(zhì)量。切削參數(shù)的選擇包括對(duì)切削刀具角度的確定、切削速度的確定、切削深度及進(jìn)給速度的確定等。主偏角、副偏角及刀尖圓弧半徑對(duì)零件表而粗糙度都有直接影響。在進(jìn)給量一定的情況下，減小主偏角和副偏角，或增大刀尖圓弧半徑，可減小表面粗糙度。另外，適當(dāng)增大前角和后角，可減小切削變形和前后刀面間的摩擦，抑制積屑瘤的產(chǎn)生也可減小表面粗糙度；

3）保證加工工件表面質(zhì)量的必要條件是如何正確選用切削液。運(yùn)用正確的切削液能改善刀具與加工工件兩方間的摩擦系數(shù)，能夠降低在切削工作中與切削力之間的溫度，使道具磨損程度大大降低，從而保證加工過(guò)程中工件質(zhì)量；

4）最終工序加工方法的選擇直接影響工件表面質(zhì)量，最終工序的加工方法的選用能夠保證該零件主要工作表面的具體工作條件與破壞形式。

5 結(jié)論

在機(jī)械加工過(guò)程中工件表面影響機(jī)器零件本身的使用性能，比如配合性質(zhì)、耐磨程度、抗疲勞的強(qiáng)度、接觸剛度、精度的穩(wěn)定性、抗腐蝕性等，因此對(duì)機(jī)器零件的表面我們必須提出質(zhì)量要求。由于影響工件表面質(zhì)量的因素有多種多樣的，只有我們正確了解加工表面質(zhì)量因素，才能在日后的生產(chǎn)實(shí)踐中運(yùn)用合理的工藝措施，對(duì)表面質(zhì)量進(jìn)行合理的要求并提出經(jīng)濟(jì)適用性的要求，有效降低零件表面質(zhì)量問(wèn)題，提高工件本身的質(zhì)量，有效延長(zhǎng)機(jī)械產(chǎn)品的使用壽命、機(jī)械性能以及可靠性。

[1]寇元哲.影響機(jī)械加工表面質(zhì)量的因素分析[J].甘肅科技，2007(7).

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