影響機械加工表面質量的相關因素探討

◎王書華

機械系統中的很多零部件在長時間運行之后開始失效，甚至開始出現故障，而失效往往都是首先從表面開始的，比如表面出現裂紋等。因此，零部件的表面質量往往能夠決定零部件的可靠性及其使用壽命。如何在現有的機械制造及機械加工工藝水平下盡可能提高機械加工的表面質量，這是目前機械制造領域的技術難題之一，也是目前的機械制造技術領域的研究熱點。

一、機械加工表面質量對零部件性能的影響分析

機械加工表面質量在一定程度上來說，能夠直接決定零部件的可靠性和使用壽命，這不僅僅是因為零部件的失效主要集中于表面開始的，更重要的是，機械零部件的表面加工質量對于零部件的機械性能，諸如耐磨性、耐腐蝕性、抗壓性等，都有著明顯的影響。

1.機械加工表面質量影響零部件的耐磨性。

耐磨性就是指零部件表面經受摩擦磨損的能力。影響零部件耐磨性的主要因素是零部件摩擦處的材料、表面質量以及系統的潤滑條件。當系統的工作條件一定時，這也就意味著系統零部件摩擦處的材料以及系統的潤滑條件都一定了，這時，零部件的表面質量將對零部件的耐磨性起著決定性的作用。當表面質量粗糙度數值越大，意味著表面凹凸不平的程度越大，這是零部件之間相互接觸摩擦，最先受力的部分一定是凸峰的尖頂處，由于受力面積較小，因此凸峰尖頂處的摩擦力相對較大，零部件表面就容易被磨損，從而影響了其耐磨性。一般說來，機械加工表面的粗糙度數值越小，零部件的耐磨性也就越好。

2.機械加工表面質量影響零部件的耐腐蝕性。

零部件表面的粗糙度，是影響零部件耐腐蝕性的主要因素。這是因為，零部件的表面越粗糙，那么表面凹凸不平所形成的凹谷就越深，則越容易積聚腐蝕性物質，而腐蝕性物質和機械加工零部件的表面發生腐蝕作用，從而使得零部件表面發生侵蝕大大降低了零部件的耐腐蝕性。因此，要提高零部件的耐腐蝕性，很重要的一條就是提高零部件表面的光滑程度。表面粗糙度越低，那么零部件的耐腐蝕性就相對越強。

3.機械加工表面質量影響零部件的疲勞強度。

當零部件受到交變載荷或者力的作用下，零部件表面由于加工質量而形成的凹凸不平的凹谷處，以及表面有隱性缺陷處，會最先由于應力集中而發生疲勞破壞，引起零部件的疲勞強度下降。為此，對于一些重要的零部件，或者在機械系統中承受著交變載荷作用力的零部件而言，其機械加工表面質量要求往往都很高，其目的就是為了提高零部件的疲勞強度。

4.機械加工表面質量影響零部件的配合性能。

機械加工表面質量對于零部件的配合性能的影響同樣也是十分明顯的。零部件的表面加工質量過低，導致表面粗糙度數值過大，這使得零部件在裝配過程中，要么改變原有的裝配類型，要么采用硬裝配而使得零部件額外承受較大的裝配內應力。不管是采用哪一種方法，都會導致零部件因為承受裝配內應力而發生表面破壞，或者提前失效，進而引發裝配零部件的連鎖效應，使得整個裝配零部件系統都有可能報廢。為此，只有不斷的提高加工表面的質量，才能夠保障零部件的裝配精度，從而保障零部件的裝配性能。

機械加工表面質量對于零部件的使用性能等也都有著明顯的影響，可見，機械加工表面質量對于零部件的整體質量、可靠性和使用壽命有著舉足輕重的影響。因而，必須要想方設法提高機械加工的表面質量。

二、機械加工表面質量的影響因素分析

機械加工一般是指刀具在被加工工件表面進行切削，或者利用加工刀具和被加工工件之間做相對運動形成加工運動。因此，機械加工表面質量的影響因素，應當從加工的對象、加工的工具等方面進行分析。

1.被加工工件的材料因素。

被加工工件的材料性質，對機械加工表面的質量具有重要影響。如果被加工工件是塑料材料件，那么在加工過程中容易發生塑性變形，容易在加工表面上留下很多麻點，嚴重影響了表面的加工質量；如果被加工工件是金屬材料件，那么由于刀具也是硬質合金金屬材料，在加工過程中，其切削角度、切實速度、切削溫變等因素，都會影響到機械加工表面的質量。如果想要獲得較高質量的機械加工表面，那么在加工過程中，一定要掌握被加工工件的材料性質，對加工工藝進行嚴格控制，才能夠獲得較高質量的加工表面。

2.切削因素。

在切削加工過程中，切削刀具的主偏角、副偏角、進給量、刀尖圓弧半徑等都是影響加工表面質量的因素，這是因為，切削過程中，被加工工件表面會形成一層切削殘余層，其實就是切削刀具表面幾何形狀的復映。現代實驗研究表明，適當的增大刀具的前角，能夠有效的降低切削過程中的塑性變形，同時減小加工表面刀瘤、毛刺的形成，有利于提高切削加工表面質量。

3.磨削因素。

磨削本身就是為了提高機械加工表面的質量，因此磨削工藝中，砂輪的粒度、硬度及其修正度，都能夠直接影響到磨削加工的表面質量，砂輪粒度越小，硬度越大，那么一般來說加工得到的表面質量就相對越差，表面粗糙度數值就越大。另一方面，磨削工藝本身的一些加工參數，如磨削速度、徑向進給量等，也會對機械加工表面質量產生影響。

如果被加工工件材料較軟，則適宜采用較小粒度的砂輪和較低的磨削速度來加工。如果被加工工件材料較硬，那么應當選取較大粒度的砂輪和較高磨削速度來加工。

4.潤滑因素。

潤滑因素主要是指在切削和磨削過程中所采用的切削液，切削液能夠實現對切削或者磨削加工過程中刀具與加工工件表面的降溫，同時減小刀具和加工工件表面的摩擦，有利于降低被加工工件表面刀瘤、毛刺的形成，提高機械加工表面的質量。

三、結語

機械加工技術及其工藝，對于加工表面的質量有著重要的影響，而機械加工表面的質量又決定了零部件的可靠性及使用壽命，當然，并不是說機械加工表面質量越高才越好，機械加工表面質量太高，也意味著機械加工成本過高，這對于產品的市場競爭力不利，因此，機械加工表面質量決定了產品的性能，但是卻又在一定程度上制約了產品的性能發展。如何處理好這樣一對矛盾，是機械生產制造加工技術的首要問題。綜上，在現有的機械制造工藝水平下，提高機械加工表面質量的措施和方法，對于機械加工表面質量的研究具有很好的操作性作用。