淺析影響機械加工表面質量的因素及改進措施

陳鴻莉

摘要：工件表面質量是衡量機械零件生產質量優劣極其重要的一個方面。機械加工表面質量會直接影響零件的工作性能，尤其是零件的可靠性和工作壽命，衡量零件加工質量好壞的主要指標有，加工精度和表面粗糙度。所以，零件的加工質量是保證產品質量基礎。因此，研究機械加工表面質量及其影響因素，掌握其變化規律，對提高機械加工表面質量及產品使用性能具有重要的意義。

關鍵詞：機械加工；表面質量；改進措施

機械產品的使用性能和壽命與組成產品的零件加工質量密切相關，零件的加工質量是保證產品質量的基礎。所謂加工表面質量，是指機器零件在加工后的表面層狀態，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。一些重要零件在高壓力、高速、高溫等高要求條件下工作，表面層的任何缺陷，不僅直接影響零件的工作性能，還能引起應力集中、應力腐蝕等現象，將進一步加速零件的失效，這都與加工表面質量有很大關系。因而表面質量問題越來越受到各方面的重視。本文主要對機械加工表面質量的影響因素進行分析，以此來提高機械加工表面質量。

一、機械加工表面質量概述

所謂機械加工就是用車床、銑床、鉆床、磨床、沖壓機、壓鑄機機等專用機械設備制作零件的過程。而零件的失效，是指零件喪失了原有的使用性能。在磨削加工中，由于多數磨粒為負前角切削，磨削溫度很高，產生的熱量遠遠高于切削時的熱量，而且磨削熱有60～80%傳給工件，所以極容易出現金相組織的轉變，使得表面層金屬的硬度和強度下降，產生殘余應力甚至引起顯微裂紋，這種現象稱為磨削燒傷。所謂機械加工表面質量，是指零件被加工后表面層的狀態，即：加工表面的幾何形狀誤差和表面層金屬的力學物理性能和化學性能，工件表面質量的好壞是以表面粗糙度的大小來衡量的。表面粗糙度是指加工表面上所具有的較小間距和峰谷所組成微觀幾何形狀的特性。

二、影響機械加工表面質量的因素

（一）切削加工及表面層冷作硬化。切削加工的質量及成效對機械加工表面質量的許多層面都會使其受到影響。例如：在刀具、潤滑液、主副角大小、進給量、切削方式及切削過程中的塑性變形等，都可能對機械加工的表面質量產生影響。另外，工件材料的性質、砂輪強度、磨削徑向、砂輪粒度及進給量等也會對機械加工表面的質量產生作用。在發生冷作硬化狀況的過程中，其表面結構和質地等容易產生扭曲變形，切割過程中其晶粒會有滾動現象發生，以至后來可能產生碎裂等情況，從而會加大外層金屬的硬度和強度，使得金屬的塑性變得越來越弱，其物理和力學性質產生影響，使得機械加工產生不好的作用，從而對機械加工表面質量產生影響。

（二）表面層材料金相組織作用。切削熱可能會將已被加工過的其表面溫度大于相變溫度的，其金相組織會產生相關的作用和變化，會加大機械加工的難度，對其表面質量產生影響。而這個金相組織主要是利用回火燒傷、退火燒傷以及淬火燒傷這三種形式。如果這種情況發生時，其表層金屬會產生相應的變化，其強度和硬度會逐漸減弱，更有甚者還會有殘余應力現象的發生，會導致微小裂縫的產生，使機械表面程度越來越粗糙，發生較為不好的作用。

（三）表面層的殘余應力。表面層的殘余應力，是指在切削加工中發生的塑性變化，切削熱和金相組織的不一樣所產生的。致使表面層殘余應力產生的具體因素有以下幾點：在進行切削過程中，其機械加工表面的金屬層內發生塑性變化，提高了表面金屬的比容。而塑性變化主要指的是在表層金屬里發生，但其表層金屬比容加大，其體積發生擴張情形，從而引發了殘余應力的產生。之外，在切削的過程中，切削區會發生多量的切削熱，其不一樣金相組織的密度和其比容的不同，如果其機械加工表面層的金屬金相組織產生作用或不同，就會產生變化，受到金屬的妨礙，產生殘余應力。

三、控制影響機械加工質量因素的措施

（一）運用科學的加工技術，正確選用切削參數。制訂科學合理的工藝規程是保證工件表面質量的基礎，工藝流程要短，定位要準確。科學合理的加工技術不僅可以使機械加工的工作任務順利開展，還能確保機械加工表面質量的提高。把精密的加工和新興的高科技技術相互結合，工作中嚴格遵守程序實施，確保工作過程的合理性和準確性。在符合機械零件加工條件下，選取較小的徑向進給量和軸向進給速度，確保加工過程的準確無誤。選取合適的切削參數能夠一定程度上合理的防止機械加工表面上屑瘤的形生成，經過減小加工所剩體積的高度，確保加工零件的表面質量。而切削參數的選取主要含有切削刀具尾部的選取，切削速率的選取以及切削的深入程度和給速度的選取等。

（二）改善切削條件及加工方法。切削過程中切屑和加工表面的塑性變形的程度就愈輕，粗糙度也可愈小。刀瘤和鱗刺是在較低的切削速度范圍內產生的，因此，合理選擇切削用量，采用較高的切削速度切削塑性材料可抑制刀瘤的產生，減小進給量，都可降低表面粗糙度，獲得較好的表面質量。合理選擇有效的切削液，提高冷卻潤滑效果，降低切削溫度，避免表面燒傷現象產生，減小已加工表面的殘余應力，也可抑制刀瘤和鱗刺的生成，減少切削時的塑性變形，減少表面粗糙度。加工方法方面，主要是采用精密、超精密和光整加工。

（三）控制切削因素，提高零件材質質量。對于機械加工來說切削環節起到了至關重要的作用。根據原材料的不同，切削的方式也不同，員工應對原材料、適宜切削的的速度、深度等多方面信息進行記錄和整理。控制好切削的因素是提高機械加工質量的主要措施。由于工件原材料的不同，加工的結果會出現各種各樣的變化。因此，技術員應對各工件原材料進行提前的了解和分析，利用所學的專業知識，制定出適應工件原材料的加工方式，并對此做出詳細的記錄。在原材料的采購時應全方位的考慮，包括在加工時與刀刃的接觸面積等各種技術性問題。在加工商品單一化時，可以選用相同的原材料，避免發生由于原材料的改變而造成的產品質量下降。

（四）采用其他加工方法，提高表面加工質量。1）采用精密、超精密和光整加工。2）采用滾壓、擠（脹）孔、噴丸強化、金剛石壓光等冷壓加工方法來改善表面層材質的變化，可大大的提高機械加工零件的表面質量，提高產品的工作性能、可靠性、使用壽命。

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