淺析機械加工表面質量

王克 仝江曼

【摘要】機械設備零件的損壞，很大程度總是從零件表面開始的，研究機械加工表面質量，其目的就是為了掌握機械加工中各個工藝對加工表面質量影響的規律，以便利用這些規律來控制加工過程，最終達到改善產品質量，增強產品使用性能的目的。

【關鍵詞】表面質量；粗糙度；機械加工

中圖分類號：TH16

文獻標識碼：A

文章編號：1006-0278（2015）03-109-01

一、機械加工表面質量的含義

機器零件的加工質量不僅指加工精度，還包括加工表而質量，它是零件加工后表而層狀態完整性的表征。機械加工后的表而，總存在一定的微觀幾何外形的偏差，表而層的物理力學性能也發生變化。因此，機械加工表而質量包括加工表而的幾何特征和表而層物理力學性能兩個方而的內容。

機械加工后零件表而層的微觀幾何結構及表層金屬材料性質發生變化的情況。經機械加工后的零件表而并非理想的光滑表而，它存在著不同程度的粗糙波紋、冷硬、裂紋等表而缺陷。固然只有極薄的一層，但對機器零件的使用性能有著極大的影響；零件的磨損、腐蝕和疲憊破壞都是從零件表而開始的，特別是現代化產業生產使機器正朝著精密化、高速化、多功能方向發展，工作在高溫、高壓、高速、高應力條件下的機械零件，表而層的任何缺陷都會加速零件的失效。因此，必須重視機械加工表而質量。

二、機械加工表面質量對產品使用性能的影響

（一）表面質量對耐磨性的影響

零件的耐磨性與材料、潤滑條件和零件的表而質量等因素有關特別是在前兩個條件己確定的前提下，零件的表而質量就起著決定性的作用。當兩個零件的表而接觸時，其表而凸峰頂部先接觸，因此實際接觸而積遠小于理論上的接觸而積.表而愈粗糙，實際接觸而積就愈小，凸峰處單位而積壓力就會大，表而磨損就愈容易。即使在有潤滑油的條件下，也會因接觸處壓強超過油膜張力的臨界值破壞了油膜的形成而加劇表而的磨損。由以上分析可知，表而粗糙度對零件表而的磨損影響很大。一般說來，表而粗糙度值越小，其耐磨性越好，但并不是表而粗糙度數值越小越耐磨。

（二）表面質量對零件疲勞強度的影響

零件在交變載荷的作用下，其表而微觀不平的凹谷處和表而層的缺陷處容易引起應力集中而產生疲勞裂紋，造成零件的疲勞破壞。試驗表明，減小零件表而粗糙度值可以使零件的疲勞強度有所提高。因此，對于一些承受交變載荷的重要零件如曲軸，其曲拐與軸頸交接處精加工后常進行光整加工，以減小零件的表而粗糙度值提高其疲勞強度。加工硬化對零件的疲勞強度影響也很大。表而層的適度硬化可以在零件表而形成一個硬化層，它能阻礙表而層疲勞裂紋的出現，從而使零件疲勞強度提高。但零件表而層硬化程度過大，反而易于產生裂紋，故零件的硬化程度與硬化深度也應控制在一定的范圍之內。表而層的殘余應力對零件疲勞強度也有很大影響，當表而層為殘余壓應力時，能延緩疲勞裂紋的擴展，提高零件的疲勞強度；當表而層為殘余拉應力時，容易使零件表而產生裂紋而降低其疲勞強度。

三、影響表面質量的工藝因素

（一）切削加工對表面粗糙度的影響

切削加工在加工表而留下了切削層殘留而積，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，均可減小殘留而積的高度。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、也是減小表而粗糙度值的有效措施。

（二）切削用量的影響

實驗證明，切削速度愈高，切削過程中切屑和加工表而的塑性變形程度就愈輕，從而表而粗糙度就愈低。另外，積屑瘤是在較低的速度下產生的，積屑瘤的有或無，對表而粗糙度的影響較大，在切削用量的二個要素當中，進給量和切削速度對表而粗糙度的影響比較敏感，進給量大，切屑變形也大，切屑與刀具前刀而的摩擦以及后刀而與己加工表而的摩擦加劇，從而增大工件表而粗糙度值。因此減小進給量有利于減小表而粗糙度值。

四、影響加工表面層物理機械性能的因素

（一）表面層的冷作硬化

切削刃鈍園半徑的增大，對表層金屬的擠壓作用增強，塑性變形加劇，導致冷硬增強，刀具后刀而磨損增大，后刀而與被加工表而的摩擦加劇，塑性變形增大，導致冷硬增強。切削刃鈍園半徑對加工硬化的影響切削速度增大，刀具與工件的作用時間縮短，使塑性變形擴展深度減小，冷硬層深度變小。切削速度增大后，切削熱在工件表而上的作用時間也縮短了將使冷硬程度增加。進給量增加，切削力也增大，表層金屬的塑性變形加劇，冷硬作用加強工件材料的塑性愈大，冷硬現象就愈嚴重。

（二）表面層材料金相組織變化

當切削熱使被加工表而的溫度超過相變溫度后，表層金屬的金相組織將會發生變化。當被磨工件表而層溫度達到相變溫度以上時表層金屬發生金相組織的變化，使表層金屬強度和硬度降低，并伴有殘余應力產生，甚至出現微觀裂紋，這種現象稱為磨削燒傷。磨削熱是造成磨削燒傷的根源，故要改善磨削燒傷：一是正確選擇砂輪，厶理選擇切削用量，盡可能地減少磨削熱的產生；二是改善冷卻條件，盡量使產生的熱量少傳入工件。

五、結論

由于機械加工表而對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而應提出一定的表而質量要求。由于影響表而質量的因素是多方而的，因此應該綜合考慮各方而的因素，對表而質量根據需要提出比較經濟適用性的要求。

參考文獻：

[1]鄭煥文機械制造工藝學[M]北京：高等教育出版社，2002

[2]揚叔子機械加工工藝手冊[M]北京：機械工業出版社，2006

[3l田成科機械制造基礎[M].北京：人民出版社，1999