機械加工表面質量及影響因素探析

郭春修

浙江埃菲生能源科技有限公司

機械加工表面質量及影響因素探析

郭春修

浙江埃菲生能源科技有限公司

在工作過程中，機器出現故障通常是由于機器中的個別零件出現問題導致的，因為機器本身是由許多的小零件組裝而成的，機器故障就說明機器中的某個零件失效而不能發揮它的使用功能，機器中的任何一個部件都可能導致機器停止運作。通過對生產實踐的研究，發現零件失去功能的情況，大部分是由于零件的表面質量的問題。零件表面質量的好壞對零件是否發揮功能有密切的關系。因此，對零件的表面質量加以重視，研究在零件的加工過程中影響零件表面質量的因素，從而提高零件表面質量和使用功能。

機械加工；質量；因素

機械零件的加工質量，除加工精度外，表面質量也是極其重要的一個方面。加工表面質量，是指機器零件在加工后的表面層狀態。一臺機器在正常的使用過程中，由于其零件的工作性能逐漸變壞，以致不能繼續使用，有時甚至會突然損壞，其原因除少數是因為設計不周而強度不夠，或偶然事故引起了超負荷以外，大多數是由于磨損或受到外界介質的腐蝕以及疲勞損壞。磨損、腐蝕和疲勞損壞，都是發生在零件的表面，或是從零件表面開始的。因此，加工表面質量將直接影響到零件的工作性能，尤其是它的可靠性和壽命。

1 影響機械加工表面質量因素

1.1 切削刀具對工件表面的影響

刀具是加工機械零件重要的工具，因此其參數會對加工零件表面帶來直接影響，經過長時間的探索實踐發現刀具的刀尖圓弧半徑大小、副偏角主偏角等參數會給加工零件表面粗糙程度帶來嚴重影響。條件相同情況下，使用硬質合金刀具加工而成的零件表面粗糙程度小于使用高速鋼刀具加工的零件表面粗糙程度。除此之外，刀具切削刃和前后刀面自身的粗糙程度也會影響零件表面粗糙程度，所以，為了避免刀具自身粗糙程度的影響，應保證其粗糙值低于零件粗糙值1-2級。

1.2 零件加工的原材料

原材料作為機械加工中非常重要的基礎部分，當其在進行機械加工的過程中，不管擁有何種技術手段和技術條件，若加工材料欠佳那么機械加工表面質量也勢必會受到影響。為此，機械加工企業要重視長遠發展就必須對原材料有更深的認識，并盡可能選擇以高品質的材料為主。

1.3 零件加工的技術

零件加工本身就對技術要求非常高，同時技術也是支撐零件加工的基礎，除去原材料可使機械加工表面受到影響，加工技術也是影響機械加工表面的重要因素之一。優秀的技術條件和技術支持，可在很大程度上彌補因原材料導致的影響；反之，技術較差，那么無論所使用的材料的如何高品質，那都可能無法取得更加滿意的效果，甚至還可能導致材料被浪費。為此提高切削和打磨等加工技術均是提升機械加工表面質量的重要方法。

2 提高機械加工表面質量措施

2.1 刀具方面

切削時在切削熱和切削力的影響下，工件切割表面的物理性能發生改變，這種變化在殘余應力、微硬度和金相組織的變化較為明顯。實踐證明磨削比使用切削熱的刀刃引起的塑性變形程度大，因此工件表面粗糙程度會增大，因此，選擇切削刀具時應選擇副偏角較小，刀尖圓弧半徑較大的精刀具，同時注意把握使用和工件材料相當的刀具材料，禁止使用嚴重磨損的刀具。

2.2 嚴格控制材料質量

零件表面質量與所選擇的材料有著非常緊密的聯系，為此，在選擇加工材料時，應對加強這兩個方面的控制。而針對低合金和低碳的鋼材料，由于其自身具有較強的可塑性，為此，在零件加工的過程中，應通過“正火處理”，使其塑性能夠得到控制，逐漸下降，同時針對金相組織，也因零件質量的不同，其要求也有所差異，故應更加深入地了解其組織狀態和經理分布，提升對其了解程度，以便選擇最佳的材料。

2.3 磨削裂紋的產生及防止

當表面層的殘余拉應力超過材料的強度極限時，零件表面就會產生裂紋，有的磨削裂紋也可能不在工件的外表面，而是在表面層下成為肉眼難以發現的缺陷。裂紋的方向常與磨削方向垂直或成網狀，裂紋的產生常與燒傷同時出現。磨削裂紋的產生與材料及熱處理工序有很大的關系，磨削硬質合金時，由于其脆性大，抗拉強度低以及導熱性差，所以特別容易產生裂紋。磨削含碳量高的淬火鋼時，由于其晶界脆弱，也容易產生磨削裂紋。工件在淬火后如果存在殘余應力，則即使在正常的磨削條件下也可能會出現裂紋。滲碳、滲氮時如果工藝不當，就會在表面層晶界面上析出脆性的碳化物、氮化物。當磨削時，在熱應力作用下就容易沿著這些組織發生脆性破壞，而出現網狀裂紋。由于磨削熱是產生殘余拉應力的根本原因，因此防止產生裂紋的途徑，也在于降低磨削熱以及改善其散熱條件，前面所述的減輕表面熱損傷的措施，均有利于避免產生表面殘余拉應力和裂紋。在磨削工序前后進行去除內應力的低溫回火處理，亦能有效地減小表面層的拉應力，防止產生磨削裂紋。

2.4 采用先進的合金刀具

隨著技術的革新，合金刀具的研發使用，大大提高了工作效率，與此同時，加工操作者也開始對不同刀具或者加工同一材料不同類刀具進行研究對比，發現每一類型的刀具都對其特定加工對象有良好使用效果，通常情況下要根據加工材料的物理特性進行有目的選擇，有的材料密度大，硬度高，耐高溫，不易變形，膨脹系數低，這時候就要采用高硬度、強韌性、高溫力學性能強的刀具進行加工。隨著各種優良性能的刀具層出不窮，人們也在不斷的探索總結各種材料加工的熔點、彈性、導熱系數等特點，根據加工材料選擇刀具，最大化提高刀的切削質量。

綜上所述，由于機械加工表面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面應提出一定的表面質量要求。由于影響表面質量的因素是多方面的，因此應該綜合考慮各方面的因素，對表面質量根據需要提出比較經濟適用性的要求。

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