影響機(jī)械加工表面質(zhì)量的因素及措施分析

何來浩

摘要 當(dāng)前，隨著市場經(jīng)濟(jì)的不斷深化，使得各個(gè)企業(yè)之間的競爭也日益加大。而對(duì)于機(jī)械加工行業(yè)來說，提高機(jī)械加工表面質(zhì)量能夠在一定程度上提高企業(yè)的競爭力。然后，在機(jī)械加工中表面質(zhì)量的影響因素是多方面的。基于這種情況，就需要技術(shù)工人在金屬零件的生產(chǎn)制作加工過程中，盡力提高機(jī)械加工表面的質(zhì)量，以提高產(chǎn)品的合格率。基于此，文章對(duì)影響機(jī)械加工表面質(zhì)量的因素及措施進(jìn)行分析，以期能夠提供一個(gè)借鑒。

關(guān)鍵詞：機(jī)械加工；表面質(zhì)量；影響因素；措施

1.機(jī)械加工

機(jī)械加工：廣義的機(jī)械加工就是指能用機(jī)械手段制造產(chǎn)品的過程；狹義的是用車床（Lathe Machine）、銑床（Milling Machine）、鉆床（Driling Machine）、磨床（Grinding Machine）、沖壓機(jī)、壓鑄機(jī)機(jī)等專用機(jī)械設(shè)備對(duì)工件的外形尺寸或性能進(jìn)行改變制作零件的過程。

2.機(jī)械加工表面質(zhì)量對(duì)產(chǎn)品性能的影響

2.1表面質(zhì)量對(duì)耐磨性的影響

對(duì)于剛剛加工好的零件表面粗糙度對(duì)于零件接觸面積影響甚大，在剛剛使用階段，接觸的只是粗糙面的凸起，因此，接觸的面積比理論上的接觸面要小很多，由于接觸面積的減小造成了峰部應(yīng)力加大。然后在使用的過程中由于應(yīng)力作用使得峰部被破壞，接觸面產(chǎn)生變形以及彈性形變，這就是所謂的磨損，而且根據(jù)磨損的程度可以分為不同的磨損階段，分別是：初期階段、正常階段和嚴(yán)重磨損階段。從實(shí)際零件的生產(chǎn)加工來看，機(jī)械加工的表面粗糙度會(huì)給零件表面磨損造成很大的影響。在一般情況下，零件的磨損性和表面粗糙度值成正比，如果表面粗糙度值過低，其成品零件的磨損性也會(huì)比較好。這并不是說越是光滑的表面越好，在實(shí)際生產(chǎn)加工過程中，如果表面粗糙度值太低，就會(huì)使得附著在金屬零件表面的潤滑油流失，在金屬機(jī)械加工作業(yè)環(huán)境中，沒有潤滑油或潤滑油較少的潤滑程度達(dá)不到相關(guān)要求，就會(huì)嚴(yán)重影響機(jī)械加工效果。適當(dāng)?shù)拇植诙葘?duì)于零件的保養(yǎng)也是有好處的。因此，機(jī)械加工表面粗糙度值要合適，既不能過高，也不能過低，根據(jù)這種情況，需要給接觸面的粗糙度設(shè)定一個(gè)比較科學(xué)合理的數(shù)值，該數(shù)值的大小與零件的工作情況密切相關(guān)。

另外，工作負(fù)荷和表面的硬化處理都會(huì)影響到零件的耐磨性。但是作冷作硬化處理時(shí)要注意不能將金屬的組織變得太過疏松，否則容易出現(xiàn)金屬脫落或者開裂現(xiàn)象。

2.2表面質(zhì)量對(duì)耐蝕性的影響

金屬零件的腐蝕，通常和其所處的環(huán)境有關(guān)，比如，那些長時(shí)間暴露在腐蝕性介質(zhì)中的金屬機(jī)械零件，就很容易產(chǎn)生化學(xué)腐蝕或者電化學(xué)腐蝕。在金屬機(jī)械零部件的粗糙表面的凹谷處，相較于其他位置，更容易促進(jìn)那些腐蝕性介質(zhì)的吸收，比如，暴露在酸性空氣中的金屬零件，會(huì)受到酸性氣體的影響，進(jìn)而發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)，嚴(yán)重時(shí)就會(huì)使得金屬零件徹底報(bào)廢。

2.3表面質(zhì)量對(duì)配合質(zhì)量的影響

大多數(shù)機(jī)械零件的構(gòu)成，包含好幾種金屬成分，有鎂鋁零件、鉛鋅零件等，在金屬零件從原材料到制作成成品的過程中，需要對(duì)其配合質(zhì)量進(jìn)行合理的調(diào)整，以最終實(shí)現(xiàn)金屬零件相關(guān)機(jī)械性能達(dá)到使用標(biāo)準(zhǔn)要求。而機(jī)械加工的表面粗糙度值，實(shí)際上也在機(jī)械加工環(huán)節(jié)發(fā)揮著重要作用，其值的大小對(duì)金屬零件配合表面的配合質(zhì)量有著很關(guān)鍵的影響作用，一般來說，在金屬零件內(nèi)部間隙的配合環(huán)節(jié)，一定要選擇那些表面粗糙度值合適的材料，若是其粗糙度值太大，那么實(shí)際生產(chǎn)加工出來的零件就會(huì)有很大程度的自身內(nèi)部磨損程度，并且金屬部件的內(nèi)部間隙會(huì)隨著磨損程度的加大而繼續(xù)擴(kuò)大，最終就會(huì)導(dǎo)致金屬零件的配合性質(zhì)達(dá)不到相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。基于這種情況，在控制表面質(zhì)量時(shí)，必須要根據(jù)金屬部件配合質(zhì)量的實(shí)際情況，合理控制其表面的粗糙度值。

3.機(jī)械加工表面質(zhì)量的影響因素

3.1切削加工

切削加工質(zhì)量和效果對(duì)整個(gè)機(jī)械加工表面質(zhì)量的影響是等多方面的。其中工件材料、刀具幾何參數(shù)（主副偏角大小、刀尖圓弧半徑）、切削方式、切削用量、潤滑液、切削時(shí)塑性變形等，都會(huì)影響機(jī)械加工表面質(zhì)量。另外砂輪粒度、砂輪強(qiáng)度、磨削徑向進(jìn)給量等，也會(huì)影響表面機(jī)械產(chǎn)品加工質(zhì)量。

3.2表面層冷作硬化

當(dāng)出現(xiàn)冷作硬化現(xiàn)象時(shí)，機(jī)械加工產(chǎn)品表面層會(huì)出現(xiàn)塑性變形，結(jié)構(gòu)、質(zhì)地發(fā)生變形、彎曲，切割時(shí)晶粒會(huì)發(fā)生滾動(dòng)，甚至出現(xiàn)碎裂現(xiàn)象。進(jìn)而會(huì)增加外層金屬的堅(jiān)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(jī)械加工帶來不利影響，影響機(jī)械加工表面質(zhì)量。

3.3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(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，給機(jī)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(shí)，表層金屬強(qiáng)度和硬度會(huì)出現(xiàn)降低的情況，同時(shí)還會(huì)出現(xiàn)殘余應(yīng)力，甚至還會(huì)引發(fā)微小裂縫現(xiàn)象，對(duì)機(jī)械表面粗糙度產(chǎn)生較大的不利影響。

3.4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(xiàng)：切削時(shí)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(jìn)而引起殘余應(yīng)力發(fā)生；另外，切削時(shí)在整個(gè)切削區(qū)會(huì)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。

4.提高機(jī)械加工表面質(zhì)量的措施探討

4.1 制定合理的工藝規(guī)程

要提高機(jī)械加工表面質(zhì)量的首要和基礎(chǔ)措施就是制定合理科學(xué)的工藝規(guī)程，這對(duì)于一系列的加工流程有著指導(dǎo)作用，所以，制定一套系統(tǒng)而科學(xué)的工藝流程是十分有必要的。在制定好工藝流程后，要充分發(fā)揮其指導(dǎo)作用，依據(jù)其中的科學(xué)方法進(jìn)行加工。

4.2 選取合適的刀具

在金屬零部件的切削加工過程中，刀具和金屬零件在接觸時(shí)由于摩擦力和切削力的作用，會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，在高溫環(huán)境下，表面層金屬的一些性能就會(huì)發(fā)生微妙的變化，其中比較敏感的就是物理機(jī)械性能會(huì)發(fā)生較大程度的變化，具體表現(xiàn)為表面層金屬顯微硬度的變化，還有比較嚴(yán)重的現(xiàn)象就是一些金屬部件的金相組織也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化。基于這種情況，若想盡可能縮減殘留的面積，在切削刀具的選擇時(shí)，應(yīng)該使用那些刀尖圓弧半徑較大的，例如常見的較小的副偏角或合適的修光刃或?qū)捜芯俚丁⒕嚨兜榷际遣诲e(cuò)的選擇。此外，在刀具的質(zhì)量和品質(zhì)方面一定要注意嚴(yán)格把關(guān)，要使用那些和工件材料適應(yīng)性較好的刀具材料，盡可能減少那些磨損嚴(yán)重刀具的使用，以盡可能減小表面粗糙度。

4.3工件材料方面

金相組織和材料的塑性對(duì)金屬零件的表面粗糙度有著非常大的影響，若是塑性過大的材料，在切削加工之前可以通過正火處理以降低塑性，這類材料主要有低碳鋼、低合金鋼材料等。合格的工件材料必須要具備適宜的金相組織，像金屬零件的基本狀態(tài)、晶粒度大小及其分布狀況等，都屬于金相組織的范疇。在對(duì)機(jī)械零部件進(jìn)行加工時(shí)，尤其是那些塑性材料的機(jī)械零部件，會(huì)在刀具的擠壓作用下，產(chǎn)生塑性變形，再加上刀具還會(huì)產(chǎn)生迫使零件切屑與工件分離的撕裂作用，就會(huì)使得零部件表面粗糙度值增大。總體來說，金屬工件材料的韌性越高，那么金屬的塑性變形也就會(huì)越大，其結(jié)果就是加工表面更加粗糙。這就需要在金屬零部件的加工時(shí)，一定要更具金屬材料的特性，來設(shè)計(jì)合理科學(xué)的技術(shù)工藝方法，盡可能提高金屬零件的表面質(zhì)量。

4.4切削條件方面

對(duì)于不同材料的金屬零件，要根據(jù)不同材料的特性，選擇適合的切削工藝。對(duì)于比較常見的塑性材料的切削時(shí)，最好的切削工藝是高速切削，使用這種技術(shù)，在高速切削過程中，能夠最大程度的降低金屬材料的切削變形，同時(shí)還可以有效阻止積屑瘤的出現(xiàn)，這種技術(shù)工藝下切削的金屬零件，其表面粗糙度值往往較小。

4.5 切削液的選取

切削液的選擇也是切削過程中的重要步驟，影響著機(jī)械加工表面的質(zhì)量。切削液的合理與否關(guān)系到工件與刀具的摩擦度，合理的切削液可以通過改善此摩擦度來降低切削力和切削溫度，這能夠有效減輕刀具間的磨損，從而提高機(jī)械加工質(zhì)量。

5.結(jié)束語

當(dāng)前，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)于機(jī)械加工表面質(zhì)量的要求也在不斷提高，從而使得整個(gè)機(jī)械設(shè)備的質(zhì)量都得到了進(jìn)一步的發(fā)展，由此也對(duì)整個(gè)機(jī)械產(chǎn)生了一個(gè)保護(hù)措施。所以，在實(shí)際工作中，應(yīng)該認(rèn)識(shí)質(zhì)量的影響因素，嚴(yán)格把握相應(yīng)的技術(shù)操作規(guī)范流程，注重實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。并且不斷引進(jìn)新技術(shù)、新材料，從而提高機(jī)械加工表面的質(zhì)量，促進(jìn)機(jī)械加工行業(yè)的發(fā)展。

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