機械加工表面質(zhì)量的影響因素及改進對策研究

張亞標(biāo)

（新鄉(xiāng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453006）

機械加工表面質(zhì)量又稱為粗糙度，指的是機械加工表面的粗糙不平度。加工后的表面質(zhì)量對機械產(chǎn)品物理性能、力學(xué)性能具有重要影響。另外，機械產(chǎn)品的可靠性、耐磨性、抗疲勞強度、壽命等，都受到表面質(zhì)量影響。因此，為促進機械產(chǎn)品綜合性能提升，必須綜合采取有效對策，提高表面質(zhì)量。然而機械加工表面質(zhì)量受到多種因素影響，只有加強每個環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制工作，才能確保表面質(zhì)量提高。下面將對這些問題進行探討與分析，并就提高機械加工表面質(zhì)量提出改進和完善對策，希望能夠為實際工作提供指導(dǎo)。

1 機械加工表面質(zhì)量的影響因素

（1）切削加工。切削加工質(zhì)量和效果對整個機械加工表面質(zhì)量的影響是等多方面的。其中刀具、切削方式、進給量、主副角大小、潤滑液、切削時塑性變形等，都會影響機械加工表面質(zhì)量。另外工件材料性質(zhì)、砂輪粒度、砂輪強度、磨削徑向進給量等，也會影響表面機械產(chǎn)品加工質(zhì)量。

（2）表面層冷作硬化。當(dāng)出現(xiàn)冷作硬化現(xiàn)象時，機械加工產(chǎn)品表面層會出現(xiàn)塑性變形，結(jié)構(gòu)、質(zhì)地發(fā)生變形、彎曲，切割時晶粒會發(fā)生滾動，甚至出現(xiàn)碎裂現(xiàn)象。進而會增加外層金屬的堅度和韌度，導(dǎo)致金屬的塑性變?nèi)酰锢怼⒘W(xué)性質(zhì)隨之發(fā)生變化，給機械加帶來不利影響，影響機械加工表面質(zhì)量。

（3）表面層材料金相組織變化。切削熱使被加工表面溫度超過相變溫度，金相組織會發(fā)生相應(yīng)的變化，給機械加工帶來不利影響。其主要的方式是回火燒傷、淬火燒傷、退火燒傷，當(dāng)發(fā)生這種現(xiàn)象時，表層金屬強度和硬度會出現(xiàn)降低的情況，同時還會出現(xiàn)殘余應(yīng)力，甚至還會引發(fā)微小裂縫現(xiàn)象，對機械表面粗糙度產(chǎn)生較大的不利影響。

（4）表面層的殘余應(yīng)力。導(dǎo)致表面層殘余應(yīng)力發(fā)生的原因有以下幾項：切削時表面金屬層內(nèi)出現(xiàn)塑性變形，增大表面金屬比容；塑性變形只在表層金屬當(dāng)中產(chǎn)生，但表層金屬比容增大，體積出現(xiàn)膨脹現(xiàn)象，進而引起殘余應(yīng)力發(fā)生；另外，切削時在整個切削區(qū)會產(chǎn)生大量的切削熱；不同金相組織的密度、比容存在差異，當(dāng)表面層金屬金相組織發(fā)生變化，比容變化受到金屬阻礙，引起殘余應(yīng)力發(fā)生。

2 機械加工表面質(zhì)量的改進對策

（1）改進加工刀具。為確保表面質(zhì)量，減少殘留面積，在機械加工中要采取有效對策改進加工刀具。做好刀具選擇工作，刀具應(yīng)該采用較大的刀尖圓弧半徑，較小的副偏角，或者合適的修光刃，寬刃精刨刀、精車刀等，確保刀具選擇符合產(chǎn)品加工需要。同時刀具選擇最好與工具材料性能相適應(yīng)，要確保刀具質(zhì)量，不得采用磨損嚴(yán)重的刀具。從而為減小產(chǎn)品表面粗糙度，提高表面質(zhì)量奠定基礎(chǔ)。

（2）合理選擇工件材料。提高工件性質(zhì)也是不可忽視的一項重要工作，其中對機械加工表面質(zhì)量影響較大的是材料塑性和金相組織，因而必須加強這兩項材料的質(zhì)量控制工作。塑性較大的低碳鋼、低合金鋼材料，為確保其質(zhì)量合格，應(yīng)該對其預(yù)先進行正火處理，實現(xiàn)降低這些材料塑性的目的。從而讓這些材料經(jīng)過切削加工之后，能夠保持較小的粗糙度。另外工件材料應(yīng)該確保其具有適宜的金相組織，包括狀態(tài)、晶粒度大小和分布等內(nèi)容。從而有利于確保工件材料質(zhì)量，促進機械表面加工質(zhì)量提高。

（3）改進切削條件。改進切削條件能實現(xiàn)有效減少積屑瘤的目的，使得機械加工之后表面實際殘留面積高度與理論值更加接近，從而有效保障機械產(chǎn)品質(zhì)量。改進切削條件主要從切削刀具角度、切削速度、切削深度、進給速度等方面入手。由于主副偏角、刀尖圓弧半徑對表面粗糙度都會產(chǎn)生重要影響，因而在明確進給量的前提下，減少主副偏角、增大刀尖圓弧半徑，能實現(xiàn)降低機械加工表面粗糙度的目的。還可以合理調(diào)整前角與后角，減小切削變形，減小前后刀面間的摩擦，減少積屑瘤等措施，進而達到降低機械加工表面粗糙度，提高機械加工效果的目的。

（4）完善工藝流程和加工方法。機械表面加工前要制定科學(xué)、合理的加工工藝流程，明確各項基本操作要求，為減小表面粗糙度，提高機械加工產(chǎn)品質(zhì)量創(chuàng)造有利條件。另外還要采用合適的加工方法，采用精密、超精密和光整加工方法，采用較小的徑向進給量。選擇較大的砂輪速度和較小的軸向進給速度，對工作砂輪表面進行精確細致的修整，確保砂輪磨粒鋒利。另外還要選擇合適的切削液，更好地促進機械加工順利進行，促進機械加工表面質(zhì)量的提高。

（5）應(yīng)用先進的加工技術(shù)。先進技術(shù)不僅能促進機械加工任務(wù)順利完成，還能保證機械加工表面質(zhì)量。要將超精密加工與現(xiàn)代計算機技術(shù)結(jié)合起來，操作中嚴(yán)格按照流程進行，保證操作過程的精密和準(zhǔn)確。在滿足機械加工要求的前提下，選擇較小的徑向進給量和軸向進給速度，保證整個加工過程穩(wěn)定。減少甚至避免切削振動，并適當(dāng)加入磨削液，促進整個機械加工效果提升。

（6）減少表面層變形強化和殘余應(yīng)力。合理選擇刀具的幾何形狀，保證刀具具有較大的前角與后角，合理選擇切削液，適當(dāng)控制切削速度，減小表面層的變形強化現(xiàn)象發(fā)生。在機械加工過程中，要想方設(shè)法降低甚至杜絕殘余應(yīng)力發(fā)生。其措施是多種多樣的，最為重要的策略是降低塑性變形，減小切削溫度，實現(xiàn)降低殘余應(yīng)力的目的。

3 結(jié)語

綜上所述，在機械加工過程中，影響表面質(zhì)量的因素是多方面的。今后在實際工作中，應(yīng)該認(rèn)識質(zhì)量的影響因素，并有針對性地采取改進和完善對策。同時還要提高機械加工人員綜合素質(zhì)，嚴(yán)格把握相應(yīng)的技術(shù)操作規(guī)范流程，注重實際工作經(jīng)驗總結(jié)。以促進機械加工順利進行，提高整個機械加工質(zhì)量和效果。

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