淺談影響機械加工表面質(zhì)量的因素與應對措施

趙永生

摘要：雖然機械加工在目前的社會發(fā)展正在不斷完善，但是各種影響機械加工表面質(zhì)量的因素依然存在，這些因素嚴重影響到機械加工效率的提升，因此需要采用有效的應對措施來保障機械加工表面的質(zhì)量。文章在對影響機械加工表面質(zhì)量的因素進行分析的基礎上，總結(jié)得出相應的應對措施。

關鍵詞：機械加工；表面質(zhì)量；機械零件；粗糙度；耐磨性；疲勞強度 文獻標識碼：A

中圖分類號：TH161 文章編號：1009-2374（2016）02-0077-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.02.038

所謂的機械加工表面質(zhì)量就是指在相關機械零件加工完成后，由于各種因素的影響，而使得零件的表面出現(xiàn)嚴重的質(zhì)量問題，這樣的質(zhì)量問題也被稱作是粗糙度，在目前的機械加工中是最常見的一種現(xiàn)象。而機械加工表面質(zhì)量的出現(xiàn)是受到了多種因素的影響，因此，要想使得機械加工表面質(zhì)量得到有效的解決，就需要采取有效的應對措施，實現(xiàn)機械加工的可持續(xù)發(fā)展。下面本文就針對影響機械加工表面質(zhì)量的因素與應對措施進行深入的探究。

1 機械加工表面質(zhì)量對產(chǎn)品性能的影響

1.1 表面質(zhì)量對耐磨性的影響

表面質(zhì)量對零件的磨損有著決定性因素，是零件運行的過程中由于表面粗糙帶來的變化的主要影響因素和影響手段。零件磨損一般可分為三個階段，初期磨損階段、正常磨損階段和劇烈磨損階段。表面粗糙程度對零件表面磨損的影響是不可忽視的，一般在使用的過程中，表面粗糙值越小，其在運行的過程中受損越小，在使用的過程中其使用壽命長，對其他元件的影響小。但表面粗糙度值太小，潤滑油不易儲存，使得在元件運行的過程中容易與其他元件的接觸面積增加，反而增加其磨損程度，因此，在元件制造的過程中要應用各種技術手段進行分析與設計，設計出相應的摩擦值。

1.2 表面質(zhì)量對疲勞強度的影響

在金屬受到各種因素和荷載的作用之后會產(chǎn)生相應的變形和冷熱交替模式，這就使得金屬產(chǎn)生疲勞強度。因此，零件的表面質(zhì)量對疲勞強度影響很大，使得在機械加工的過程中表面粗糙值越高，抗疲勞的能力越差。

1.3 表面質(zhì)量對耐蝕性的影響

一般來說，零件對于腐蝕性因素會有一定的抵抗能力，而表面質(zhì)量的出現(xiàn)則會在一定程度上影響到零件的抗腐蝕性，也就是說，零件是否會出現(xiàn)嚴重的腐蝕現(xiàn)象，主要的決定因素就是零件的表面質(zhì)量優(yōu)劣。而如果零件表面的粗糙度越嚴重，說明零件的抗腐蝕性能越低。相反，如果零件表面越光滑，則說明零件的抗腐蝕性能越強。

1.4 表面質(zhì)量對配合質(zhì)量的影響

表面質(zhì)量與配合質(zhì)量之間有著明顯的聯(lián)系，表面質(zhì)量決定了配合質(zhì)量，這也就說明了表面質(zhì)量對配合質(zhì)量有著直接的影響作用。在間隙配合質(zhì)量中，表面質(zhì)量越嚴重，則間隙配合的磨損程度就越嚴重，間隙也會相應加大，這樣就使得配合質(zhì)量大打折扣。而對于過盈配合來說，如果裝配過程中有一部分的表面凸峰因為擠壓因素的影響，使得過盈量逐漸減少，這樣就使得配合件間的連接強度出現(xiàn)了降低的情況。

2 影響機械加工表面質(zhì)量的因素

2.1 切削加工

在對工件進行切削加工的時候，采用的刀具如果是呈現(xiàn)幾何形狀的復映刀具，則在該刀具進行進給運動的過程中，就會殘留出大面積的切削層，切削層的形狀與幾何形狀的刀具較為類似。因此，將刀具的進給量進行有效的減少，并選用適宜的刀具，就可以使得切削層殘留面積相應縮小。

2.2 工件材料性質(zhì)

說到工件材料的性質(zhì)，一般可以分為兩類：一類是塑性材料；另一類是脆性材料。其中，在對塑像材料進行加工的過程中，刀具會對金屬產(chǎn)生擠壓力，使得材料出現(xiàn)塑性變形的情況，很多刀具都是被迫進行切削加工，與工件之間很容易出現(xiàn)分離的情況，這樣就導致了機械加工表面質(zhì)量的出現(xiàn)。可以說，工件材料韌性越好，則其產(chǎn)生塑性變形的幾率就越大，機械加工表面質(zhì)量就會越嚴重。而在對脆性材料進行加工時，則材料會因為切削的影響，而出現(xiàn)碎粒的情況，這些碎粒的崩竄，導致了加工表面出現(xiàn)了很多的坑點，從而使得加工表面變得十分粗糙。

要根據(jù)工件的性質(zhì)來進行切削加工。針對一些塑性的材料進行加工處理的過程中，如果選用的刀具本身金屬材料相對較軟，那么在切削的過程中，就會使得塑性材料對刀具本身造成嚴重的擠壓，這樣就會使得刀具很容易出現(xiàn)變形的問題，而使用變形的刀具來進行切削，就會導致工件表面出現(xiàn)質(zhì)量問題，工件表面的粗糙度會相應提升。針對工件進行切削處理，產(chǎn)生的碎粒量增多，導致切削出現(xiàn)崩裂的情況，這樣就會使得工件的表面呈現(xiàn)出凹凸不平的現(xiàn)象，從而形成表面質(zhì)量問題。

2.3 磨削加工

表面質(zhì)量除了受到上述兩點因素的影響，還受到磨削加工的影響。磨削加工造成的表面質(zhì)量過程與上述的切削加工過程一樣，幾何因素以及表面金屬的塑性是導致磨削加工表面質(zhì)量的主要影響因素，除了這兩個因素之外，導致表面質(zhì)量的因素還包括砂輪的速度、硬度以及磨削速度等，而相較于切削加工，磨削加工表面質(zhì)量的影響因素相對較多，其中工件的磨削轉(zhuǎn)圈次數(shù)也是重要的表面質(zhì)量影響因素之一。

在對工件進行切削的過程中，工件會因為切削的作用力以及切削熱的作用力而使得工件的加工表面層物理的物理機械性能受到更為嚴重的影響。在這兩種作用力的影響下，表面層金屬的物理機械性能一再出現(xiàn)改變，這種改變主要發(fā)生在表面層上，出現(xiàn)的改變主要是金屬顯微硬度、金相組織以及殘余應力的變化。在磨削加工的過程中，也會使得工件因為塑性因素的影響而出現(xiàn)變形的問題，切削加工出現(xiàn)的變形問題相較于磨削加工來說要輕，這主要是因為切削熱的影響，所以磨削加工時，表面層的機械性能改變情況尤為明顯。

2.4 表面層材料金相組織變化

受到切削作用的影響，會使得機械加工出現(xiàn)塑性變形的問題，工件出現(xiàn)扭曲，晶粒之間出現(xiàn)移位，甚至很多的晶粒都出現(xiàn)了破碎的情況。這樣的現(xiàn)象可以提升表面層金屬的強度，被稱作是冷作硬化。可以說，表面層的金屬硬化在提升的過程中，金屬的塑性變形阻力會相應加大，這樣雖然可以有效地降低塑性變形的發(fā)生，但是也會使得金屬的物理性質(zhì)出現(xiàn)一些轉(zhuǎn)變。金屬在經(jīng)歷過冷硬化之后，通常其高能位就會嚴重不穩(wěn)，而在一定的情況下，這種不穩(wěn)的狀態(tài)會慢慢轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定，這一過程也被稱作是弱化。弱化主要是受到溫度的影響，溫度的高低決定了弱化的大小。在溫度逐漸上升到一定的程度時，就會使得表層的金屬金相組織出現(xiàn)變化，使表層金屬強度和硬度降低，并伴有殘余應力產(chǎn)生，甚至出現(xiàn)微觀裂紋，這種現(xiàn)象稱為磨削燒傷。

3 提高加工表面質(zhì)量的措施

從上述的分析中可以看出，影響機械加工表面質(zhì)量的因素有很多，這些因素概括起來就是刀具、工件材料、切削條件以及加工方法等。在清楚了解影響機械加工表面質(zhì)量的各因素的前提下，就要采取有效的措施來對這些因素進行合理的解決，從而使得機械加工表面質(zhì)量可以得到改善。對機械加工表面質(zhì)量進行改進的應對措施主要包括以下四個方面的內(nèi)容：

3.1 刀具方面

所應用的刀具最好是半徑較大、尖呈現(xiàn)圓弧以及副偏角度較小的修光刀等，這樣的刀具能夠有效地縮小殘留的面積，使得機械加工表面質(zhì)量得到有效的改善，同時，在對刀具進行選擇時，也需要根據(jù)工件材料的適應性來判斷要采用何種刀具，一定要避免采用磨損嚴重的刀具，最好是采用完整性較好、表面平整并較為鋒利的刀具，應用這樣的刀具可以使得機械表面保持平滑，有效地降低了表面粗糙情況的出現(xiàn)。

3.2 工件材料方面

機械加工表面質(zhì)量受到工件材料的影響較為嚴重，而在工件材料中，主要影響機械加工表面質(zhì)量的因素就是材料本身所具有的塑性以及金相組織兩種。通常塑性較大的材料，如低合金鋼材料等，都要經(jīng)過正火鍛造處理，將材料的塑性盡可能降低之后，才能夠進行切削加工，這樣才能夠使得材料的表面保持光滑和平整。另外，要合理地根據(jù)加工的具體條件來選擇適宜的工件材料金相組織，控制了這兩種因素，就可以使得機械加工表面質(zhì)量得到最大限度的改善。

3.3 切削條件方面

針對塑性材料，采用高速切削處理，可以有效地減少積屑瘤的產(chǎn)生，也可以減少進給量，高速切屑會使得工藝系統(tǒng)的剛度有效提升，機床的穩(wěn)定性也會得到進一步的保障，這樣就能夠使得機械加工順利進行。

3.4 加工方法方面

在提高加工表面質(zhì)量的過程中，需要采用合理的加工方法，盡可能地采用精度以及密度較高的加工方法，并盡可能地減少徑向進給量，而在砂輪的選擇上，則要求選擇進給速度較快的砂輪，而應用的工件也要盡可能地選擇速度較慢的工件，可利用細粒度的砂輪來對工件表面進行加工處理，使得加工表面質(zhì)量可以得到改善。針對砂輪表面要進行全面的打磨，使得砂輪的表面保持光滑，保障砂輪上的磨粒具有較好的韌性，這樣就可以使得磨削的效果得到最大限度的凸顯，同時要在對砂輪進行打磨的時候，適當?shù)卦谏拜喩贤磕ㄒ粚幽ハ饕海@樣就可以保障砂輪表面的平滑，將這些砂輪應用到實際的加工，就會使得機械零件的表面質(zhì)量得到有效的提升，從而保障了生產(chǎn)應用的年限以及可靠性。

4 結(jié)語

綜上所述，雖然機械加工在社會的發(fā)展進程中不斷完善，但是在加工的過程中，還是會受到各種因素的影響，從而造成機械加工表面質(zhì)量問題的出現(xiàn)，針對這些影響因素，需要進行全面的分析，在分析的基礎上采取有效的應對措施，來對機械加工表面質(zhì)量進行改善，同時要合理地應用一些先進的技術和設備，保障加工的有效性，使得機械加工表面質(zhì)量可以得到最大限度的提高。

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（責任編輯：秦遜玉）