淺談機械加工表面質量的提高

摘 要:在機工加工制造過程中，工件表面質量受多種因素的影響，工件表面質量加工是非常重要的，本文主要針對機械表面加工存在的問題進行論述，并根據自己的經驗提出了一些改善機械加工表面質量的措施，希望為機械加工質量的提高提供一些參考。

關鍵詞:機械加工 表面質量 因素 措施

中圖分類號:TH111文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2012)04(a)-0077-01

隨著我國工業技術水平的提高，對機器的使用要求也日益提高，而機械加工零件的質量對工程起著重要的作用，如果表面質量存在問題，會影響產品的性能，會造成應力集中的現象，在一定層度上加快零件的老化，極易破壞零件的質量，可見，表面質量問題是一個非常重要的問題，只有解決好這個難題，才能保證工程的順利進行。

1 機械加工質量分析

機械加工是一種用加工機械對工件的外形尺寸或性能進行改變的過程。按被加工的工件處于的溫度狀態，分為冷加工和熱加工。一般在常溫下加工，并且不引起工件的化學或物相變化，稱冷加工。一般在高于或低于常溫狀態的加工，會引起工件的化學或物相變化，稱熱加工。冷加工按加工方式的差別可分為切削加工和壓力加工。熱加工常見有熱處理，煅造，鑄造和焊接。

機械加工表面質量，是指零件在機械加工后被加工面的微觀不平度，也叫粗糙度，以Ra\\Rz\\Ry三種代號加數字來表示，機械圖紙中都會有相應的表面質量要求，一般是工件表面粗糙度Ra<0.8um的表面時稱:鏡面。其加工后的表面質量直接影響被加工件的物理、化學及力學性能。產品的工作性能、可靠性、壽命在很大程度上取決于主要零件的表面質量。一般而言，重要或關鍵零件的表面質量要求都比普通零件要高。這是因為表而質量好的零件會在很大程度上提高其耐磨性、耐蝕性和抗疲勞破損能力。

2 影響機械加工表面質量的因素

2.1 刀具的影響

刀具幾何形狀的復映刀具相對于工件作進給運動時，在加工表面留下了切削層殘留面積，其形狀是刀具幾何形狀的復映。減小進給量、主偏角、副偏角以及增大刀尖圓弧半徑，均可減小殘留面積的高度。此外，適當增大刀具的前角以減小切削時的塑性變形程度，合理選擇潤滑液和提高刀具刃磨質量以減小切削時的塑性變形和抑制刀瘤、鱗刺的生成，也是減小表面粗糙度值的有效措施。

2.2 工件材料的性質的影響

在對塑性材料進行加工的時候，會產生塑性變形，這是由于刀具對金屬發生擠壓造成的，在運用刀具分離切屑和工件的時候，會造成工件表面的細小撕裂，這也會增加工件表面的粗糙度。一般來說，韌性越好的材料，塑性變形會越大，加工后表面就容易粗糙。對脆性材料進行加工的時候，由于材料質地較脆，切屑會呈現顆粒狀碎裂，切屑的碎裂和崩裂同樣會在材料加工表面留下許多細小的斑點，表面就會變得粗糙。

2.3 磨削加工對表面粗糙度的影響

磨削加工表面形成的粗糙原因，與切削加工表面粗糙度的形成非常的相似，磨削加工表面粗糙度的形成也是由幾何因素和表面金屬的塑性變形來決定的。影響磨削表面粗糙的主要因素有:砂輪的粒度、砂輪的硬度、砂輪的修整磨削速度、磨削徑向進給量與光磨次數工件圓周進給速度與軸向進給量冷卻潤滑液。

2.4 表面層殘余應力影響

表面層殘余應力的產生一般會受到以下三個因素的影響:一個是在對材料進行切削加工的時候，加工材料的表面金屬會發生塑性變形，正如前面提到的，塑性變形的發生和材料的韌性程度有關，表面金屬層的塑性變形會使其金屬的比容增大，表層金屬的比容加大，會造成金屬體積的膨脹，僅表層金屬膨脹，會受到里層金屬的阻止，由于金屬內部相連而產生了作用力，就會在表層金屬中產生殘余應力，而里層金屬中會產生相應的殘余拉應力。另一個產生殘余應力的因素是切削加工中，切削區域由于摩擦而產生的熱量，也可能導致金屬膨脹產生殘余應力。第三個因素來源于金屬材料本身的密度變化，由于不同金相組織的密度不同，比容也不同，當表面金屬的金相組織發生變化時，表層金屬的比容就會相應變化，會受到與其相連接的金屬的阻礙，殘余應力也會產生。

3 提高機械加工表面質量的措施

3.1 加強刀具方面的選擇

刀具在機械加工中對表面質量的影響也是很大的，因此在刀具的選擇上要非常注意，刀具應采用較大的刀尖圓弧半徑、較小的副偏角或合適(=0)的修光刃或寬刃精刨刀、精車刀等。

同時，選用與工件材料適應性好的刀具材料，以減少對刀具的磨損，這些方法都可以達到降低表面粗糙度的效果。

3.2 注意工件材料的選擇

表面粗糙度也受工作材料的影響，如果工作材料選擇不合理，制造出的產品表面質量就很差，特別是材料的塑性和金相組織，對于塑性大的低碳鋼、低合金鋼材料，預先進行正火處理以降低塑性，切削加工后能得到較小的粗糙度。因此，在機械加工過程中，也要充分考慮到工件材料的選擇。

3.3 注重切削方法的選擇

以較高的切削速度切削塑性材料可抑制積屑瘤出現，減小進給量，采用高效切削液，增強工藝系統剛度，提高機床的動態穩定性，都可獲得好的表面質量。主要是采用精密、超精密和光整加工。選用較小的徑向進給量，選用較大的砂輪速度和較小的軸向進給速度，工件速度應該低些，采用細粒度砂輪;精細修整砂輪工作表面，使砂輪上磨粒鋒利，也可達到較好的磨削效果。選擇適宜的磨削液能獲得低粗糙度表面。

3.4 減少加工表面層殘余應力

當零件表面存在殘余應力時，其疲勞強度會明顯下降，特別是對有應力集中或在有腐蝕性介質中工作的零件，影響更為突出。為此，應盡可能在機械加T中減小或避免產生殘余應力。但是，影響殘余應力產生的因素較為復雜。總的說來，凡能減小塑性變形和降低切削溫度的因素都能使已加工表面的殘余應力減小。

4 結語

機械加工表面質量受物理與化學的影響比較大，如何改變機械表面加工技術，生產出質量合格的產品，是機械加工制造業比較關心的難題，而機械表面質量對產品的使用時間有很大的影響，只有加強刀具、工件材料的選擇，同時控制切削條件與加工方法，才能使產品的表面質量有所提高，生產出質量合格的產品。只有在技術上不斷更新，不斷研究才能掌握機械加工的規律，科學的解決機械加工表面質量問題，生產出合格的產品。

參考文獻

[1]翟道美，易廣斌.影響機械工程加工精度的因素分析[J].黑龍江科技信息，2009(5).

[2]唐少琴，高曉丁.利用SPC技術對零件加工精度的控制[J].大眾科技，2011(4).

[3]王妮娜.淺析機械加工精度[J].科技信息，2010(12).

[4]朱璇.機械加工的成形原理分析[J].科技資訊，2011(27).