環保機械產品表面加工質量的控制

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環保機械產品表面加工質量的控制

張周品

（安徽盛運環保股份有限公司，安徽 桐城 231400）

摘 要:在環保產品的機械加工件中，零部件的失效往往都是從表面開始，零部件的表面加工質量直接影響著機械加工件的工作性能，甚至影響著產品的使用壽命。影響機械加工表面質量的因素有很多，包括切削條件、磨削加工等，文章對這些因素進行了簡要分析，并提出了針對這些影響因素的控制措施。

關鍵詞:環保機械；機械加工；表面質量；控制

近幾年來，隨著社會經濟的高速發展，環境保護越來越受到國家和社會的高度重視。大型袋式除塵器、垃圾焚燒廠、尾氣處理、水處理設備等環保產品制造業也得到了快速發展。部分環保產品的設備體積較大，加工要求較高，一些重要零部件在高壓力、高速、高溫等高要求條件下工作（如大型袋式除塵器氣包、噴吹系統等），這些零部件表面如有任何缺陷，不僅會直接影響零部件的工作性能，而且還可能引發應力集中、應力疲勞等現象，將會加速零部件的失效，而這都與產品機械加工的表面質量有很大關系。本文就影響環保產品機械加工表面質量的因素及控制措施進行分析。

1　影響機械加工表面質量的因素

1.1 加工設備對工件表面質量的影響

在機械加工過程中，加工設備是工件表面質量的首要保障。如車床加工中的精車可以達到Ra為0.2μm，磨削加工中精磨則可達Ra為0.025μm。如果需要更高的表面質量，則需要選擇超精密切削、超精加工、珩磨、研磨等加工方法。選擇滿足工件表面質量要求的設備，同時使得加工成本降到最低。這就需要滿足技術工藝經濟性的要求。

1.2 切削加工影響機械加工表面質量的因素

（1）切削加工刀具的幾何參數、材料和刃磨質量刀具的幾何參數中，對表面粗糙度影響最大、最主要的是副偏角、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于硬質合金刀具，但由于金剛石與鐵族材料親和力大，故不宜用來加工鐵族材料。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精度，因此，提高刀具的刃磨質量，應使刀具的前、后刀面，切削刃的粗糙度值應低于工件的粗糙度值。

（2）切削條件對工件表面質量的影響

與切削條件有關的工藝因素包括切削用量、冷卻潤滑情況。中、低速加工塑性材料時，容易產生積屑瘤和鱗刺。所以，提高切削速度，可減少積屑瘤和鱗刺，減小零件已加工表面的粗糙度值；對于脆性材料，一般不會形成積屑瘤和鱗刺，所以，切削速度對表面粗糙度基本上無影響。工件的進給速度增大，塑性變形也增大，表面粗糙度值增大，所以，減小進給速度可以減小工件的表面粗糙度值，但進給量減小到一定值時，粗糙度值不會明顯下降。在正常切削條件下，切削深度對工件的表面粗糙度影響不大，因此，機械加工時不能選用過小的切削深度。

（3）工藝系統的精度和剛度

工藝系統有時會發生振動，即在刀具的切削刃與工件上正在切削的表面之間，除了名義上的切削運動之外，還會出現一種周期性的相對運動。要想獲得很小的表面粗糙度，工藝系統要具有足夠的運動精度和剛度。

1.3 磨削加工影響機械加工表面質量的因素

（1）砂輪的影響

砂輪的粒度越細，單位面積上的磨粒數越多，在磨削表面的刻痕越細，工件表面的粗糙度越小；但若粒度太細，加工時砂輪易被堵塞，反而會使工件的表面粗糙度增大，并容易產生波紋和引起工件表面燒傷。砂輪的硬度應大小合適，其半鈍化期愈長愈好；砂輪的硬度太高，磨削時磨粒不易脫落，使加工表面受到的摩擦、擠壓作用加劇，從而增加了塑性變形，使得表面粗糙度增大，還易引起燒傷；砂輪太軟，磨粒太易脫落，會使磨削作用減弱，導致表面粗糙度增加，所以要選擇合適的砂輪硬度。砂輪的修整質量越高，砂輪表面的切削微刃數越多、各切削微刃的等高性越好，磨削表面的粗糙度越小。

（2）磨削用量的影響

增大砂輪速度，單位時間內通過加工表面的磨粒數增多，每顆磨粒磨去的金屬厚度減少，工件表面的殘留面積減少；提高砂輪速度，還能減少工件材料的塑性變形，這些都可使加工件的表面粗糙度值降低。降低工件速度，單位時間內通過加工表面的磨粒數增多，表面粗糙度值減小；但工件速度太低，工件與砂輪的接觸時間長，傳到工件上的熱量增多，反而會增大粗糙度，還會導致工件表面燒傷。增大磨削深度和縱向進給量，工件的塑性變形增大，會導致表面粗糙度值增大。徑向進給量增加，磨削過程中的磨削力和磨削溫度都會增加，磨削表面塑性變形程度增大，從而會增大表面粗糙度值。為在保證加工質量的前提下提高磨削效率，可將要求較高的工件表面的粗磨和精磨分開進行，粗磨時采用較大的徑向進給量，精磨時采用較小的徑向進給量，最后進行無進給磨削，以獲得表面粗糙度值很小的表面。

（3）工件材料

工件材料的硬度、塑性、導熱性等對表面粗糙度的影響較大。塑性大的軟材料容易堵塞砂輪，導熱性差的耐熱合金容易使磨料早期崩落，這些都會導致磨削表面粗糙度增大。

另外，由于磨削溫度較高，合理使用切削液既可以降低磨削區的溫度，減少燒傷，還可以沖去脫落的磨粒和切屑，避免劃傷工件，從而降低表面粗糙度值。

2　提高機械加工工件表面質量的措施

2.1 制訂科學合理的工藝規程

制訂科學合理的工藝規程是保證工件表面質量的基礎。只有制訂了科學合理的工藝規程，才能為加工工件表面質量滿足要求提供科學合理的方法依據，使加工工件的表面質量滿足使用要求。科學合理的工藝規程要求是：工藝流程短、定位準確，選擇定位基準時盡量使定位基準與設計基準重合。

2.2 合理地選擇切削參數是保證加工質量的關鍵

選擇合理的切削參數可以有效抑制積屑瘤的形成，降低理論加工殘留面積的高度，保證加工工件的表面質量。切削參數的選擇主要包括切削刀具角度的選擇、切削速度的選擇和切削深度及進給速度的選擇等。試驗證明，主偏角、副偏角及刀尖圓弧半徑對零件表面粗糙度都有直接影響。在進給量一定的情況下，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，抑制積屑瘤的產生也可減小表面粗糙度。比如在加工塑性材料時若選擇較大前角的刀具可以有效抑制積屑瘤的形成，這是因為刀具前角增大時，切削力減小，切削變形小，刀具與切屑的接觸長度變短，減小了積屑瘤形成的基礎。

2.3 選擇合理的切削液是保證加工工件表面質量的必要條件

選擇合理的切削液可以改善工件與刀具間的摩擦系數、降低切削力和切削溫度，從而減輕刀具的磨損，保證工件的加工質量。

2.4 工件主要工作表面最終工序加工方法的選擇至關重要

最終工序在工作表面留下的殘余應力將直接影響機器零部件的使用性能。選擇零部件主要工作表面最終工序加工方法，須考慮該零部件主要工作表面的具體工作條件和可能的破壞形式。

在加工過程中可通過改變某些量來提高表面粗糙度：1）在精加工時，應選擇較小的進給量、較小的主偏角和副偏角、較大的刀尖圓弧半徑，以得到較小的表面粗糙度；2）加工塑性材料時，采用較高的切削速度可防止積屑瘤的產生，減小表面粗糙度；3）根據工件材料、加工要求，合理選擇刀具材料，有利于減小表面粗糙度；4）適當地增大刀具前角和刃傾角，提高刀具的刃磨質量，降低刀具前、后刀面的表面粗糙度均能降低工件加工表面的粗糙度；5）對工件材料進行適當的熱處理，以細化晶粒，均勻晶粒組織，可減小表面粗糙度；6）選擇合適的切削液，減小切削過程中的界面摩擦，降低切削區溫度，減小切削變形，抑制鱗刺和積屑瘤的產生，可大大減小工件的表面粗糙度。

3　結論

由于機械加工表面對環保機器零件的使用性能（如耐磨性、接觸剛度、疲勞強度、配合性質、抗腐蝕性能及精度的穩定性等）有很大的影響，因此對機器零件的重要表面應提出一定的表面質量要求。由于影響工件表面質量的因素很多，因此只有了解和掌握了影響機械加工表面質量的因素，才能在生產實踐中，采取相應的工藝措施，對表面質量根據需要提出較經濟、適用性好的要求，減少零件因表面質量缺陷而引起的加工質量問題，從而提高機械產品的使用性能、使用壽命和使用的可靠性。

Control on Surface Process Quality of Environmental Protection Machinery Products

ZHANG Zhou-pin

(Anhwei Sheng Yun Environmental Protection Co., Ltd, Anhwei Tonchen 231400, China)

Abstract:The surface process quality of the spare parts makes a direct impact on the working capability of the machinery process parts and the use life of the products in the machinery process parts of environmental protection products. There are many factors which affect the surface quality of machinery process. The paper analyzes the above-mentioned factors and puts forward the control measures on these affected factors.

Keywords:environmental protection machinery; machinery process; surface quality; control

文章編號:1006-5377（2015）09-0043-03

文獻標志碼:A

中圖分類號:TH16