機械加工表面質量缺陷的改進研究

侯海文

【摘 要】機械加工工作對精細度的要求非常高，一點點小的瑕疵就可能使整個機械加工產品報廢。事實證明，機械加工表面質量的好壞對整個機械產品的質量有很大影響。因此，在機械加工過程中，必須采取一定措施降低對機械加工表面的損傷，減少機械產品表面質量缺陷。本文簡單介紹了導致機械加工表面質量缺陷的因素，著重分析了減少機械加工表面質量缺陷的改進措施。

【關鍵詞】機械加工；表面質量缺陷；影響因素；改進措施

機械加工表面質量缺陷主要是指機械零件表面凹凸不平比較粗糙達不到質量標準，從而影響機械產品的使用性能的缺陷。因為機械產品的損耗一般從表面開始，所以機械加工表面質量缺陷通常會降低機械產品的使用年限和可靠性。

1.導致機械加工表面質量缺陷因素

影響機械加工表面質量的因素有很多，它們在不同程度上是對機械產品的表面產生一定損害，降低產品的表面質量。

1.1機械加工材料表面組織變化

在加工機械產品時通常會使用切削技術，但這一技術的缺點在于是切削面的溫度發生較大變化，使金屬發生一定變相反應，給機械加工過程帶來極大困擾。切削技術對機械產品表面造成傷害的方式主要為淬火燒傷、退火燒傷、回火燒傷等等[1]。一般情況下發生切削傷害后，機械材料金屬表面的硬度和強度降低，并且切削結束后金屬表面還會有少量的應力，這就非常可能引起機械加工表面出現細小裂紋，使機械產品表面的平滑度降低。

1.2表面冷卻因素

使用切削工藝過程中，要對機械加工表面進行降溫，這一過程經常會導致產品表面發生熱塑性變形，使表面金屬的結構和外形發生變化。這一變化會使切削時切割晶粒不穩定而發生滑動甚至碎裂，從而使金屬表面的硬度增加、韌性變弱、熱塑性降低，隨著一系列物理變化的發生，最終使機械加工表面質量產生缺陷。

1.3表面應力的影響

在應用切削工藝時因為金屬表面發生熱塑反應，進而使機械產品表面的比容增大，因為塑性變形僅發生在金屬表面，但是表面金屬因為比容變大會發生一定的膨脹，所以金屬表面就會產生少量的應力，從而使機械加工表面發生變形，機械加工表面變得粗糙。

1.4切削加工技術因素

切削加工技術對機械加工表面質量的影響體現在多個方面，影響最大的是進給量、切削方式選擇、使用的刀具。不同的切削加工技術會產生不同的機械加工表面質量缺陷，這和操作人員的技術水平也存在一定聯系。此外加工金屬材料的物理性能、砂輪運行強度也會對機械產品表面的質量產生一定影響[2]。

2.減少機械加工表面質量缺陷的改進措施

2.1選用性能好的加工材料

經過研究發現，性能好的加工材料能夠有效減少機械加工表面質量缺陷。原材料的金相組織和熱塑性是影響機械產品表面質量的關鍵因素，因此在選擇加工材料時必須考慮這兩個方面的因素。在選擇原材料時應該保證它的金相組織適宜、晶粒大小合適、分布均勻，進而提高機械加工表面質量，減少表面缺陷。如果選擇的材料熱塑性較大，可以在加工前對它進行正火處理，進而降低該材料的熱塑性[3]，確保將這些原材料進行加工時減少對機械產品表面的損傷，使產品表面更加平滑，提高機械產品的整體質量。

2.2選擇合適的道具

在加工時選用合適的刀具能夠提高機械產品的精確度，降低表面質量缺陷數量，保證機械產品的質量。在選擇刀具時應該考慮以下幾個方面：刀具工作部位的圓弧半徑大小和副偏角度數、修光刃的鋒利程度、刀具的精度。在保證刀具符合加工要求的基礎上，盡量選擇和加工材料的物理性能相適應的刀具，避免使用已經嚴重磨損的刀具，從而提高機械產品表面質量，為整個產品的質量奠定良好基礎。

2.3選擇合適的制造方法和工藝

為創造提高機械加工表面質量的有利條件，在進行機械產品加工之前，要設計完整、合理的機械表面加工方案，確定要使用的加工工藝和原材料，明確各個工藝應用的先后順序，降低機械產品表面的粗糙程度。在設計機械產品的加工方案時，必須選擇合適的加工工藝、精密度高的制造方法。為提高加工工藝的精確度，在選擇磨砂輪時應該考慮到磨砂輪的使用順序，選用大小合適、軸向進速度較快的磨砂輪，并且定期對磨砂輪進行維護，以保證磨砂輪的工作區域鋒利度。此外還要選用質量上乘的切削輔助液，確保磨砂過程的潤滑度，保證磨砂工作順利進行。

2.4提高切削技術水平

為減少切削過程產生的積屑瘤，可以適當改進切削技術，提高切削技術的水平，盡量使切削之后機械產品得表面面積和設計值一致，進而提高機械加工表面質量。要想提高機械加工切削技術水平，可以從以下幾個方面進行：調整切削刀片的角度和切削過程的速度，提高對原材料切削深度的控制，增加進給量[4]。理論上說，在切削進給量不變的情況下，適當改變刀具的主副偏角大小或者刀具工作區域的圓弧半徑都能夠使機械加工表面質量發生變化。降低刀具的主副偏角值、增大刀具工作區域的圓弧半徑，能夠有效實現提高機械產品表面平滑度的目的。

2.5控制加工材料表面的應力大小

選擇合適的刀具能夠有效降低切削面的應力大小。在選用刀具時，要根據需要切削的機械產品的形狀，選擇合適形狀的刀具，確保刀具和原材料之間的前角、后角角度較大，并使用合適的切削輔助液，調整切削的速度，以確保減小加工材料表面的應力大小。此外還應該在加工過程中采取措施降低切削面殘余應力，這類措施的主要是通過降低切削表面的溫度，減少金屬表面的熱塑性變形程度，以降低切削面的殘余應力。

2.6大膽使用新技術、新產品

在加工過程中大膽產嘗試新的技術，不但能夠提高機械加工的效率還能在很大程度上降低機械加工表面質量缺陷的發生頻率。目前，在實際的機械加工中，已經開始嘗試將計算機技術應用在精密儀器制造過程中，這一組合保證了操作流程的準確性。另外，可以在不破壞機械加工質量的前提下，適當提升軸向進的速度、提供較小的進給量，以提高加工速率[5]，使加工過程更加穩定。在實際加工過程中，可以選擇效果較好的新切削輔助液，提高切削材料表面的平滑度。

3.結束語

機械產品的表面質量影響重大，它關系到機械產品日后的工作性能，因此我們應重視機械加工表面質量問題。總結之后我們可以發現，導致機械加工表面質量缺陷的因素有很多，本文只列舉了幾種常見的因素，并提出了相應的可行性較高的解決對策，促進機械產品的質量發展。此外還要采取措施提高機械加工操作人員的技術水平，以保證加工過程順利進行。 [科]

【參考文獻】

[1]肖英軍.影響機械加工表面質量的因素及改進措施[J].科技創業家，2014，03：72.

[2]孫善乾.機械加工表面質量分析與研究[J].赤峰學院學報（自然科學版），2007，02：53-54.

[3]邱德元.機械加工表面質量的工藝分析及改善方法研究[J].山東工業技術，2013，10：203+209.

[4]劉振宇.對機械加工表面質量的探究[J].企業技術開發，2013，09：90-91.

[5]韋衍.工件表面質量缺陷的無損視覺檢測關鍵技術研究[D].湘潭大學，2012.