影響機械加工表面質量的因素及改進措施

白莉莎

（河北 石家莊 052100）

一、機械加工表面質量對產品性能的影響

(一)表面質量對耐磨性的影響表面粗糙度對零件表面磨損的影響很大。一般說表面粗糙度值愈小，其磨損性愈好。但表面粗糙度值太小，潤滑油不易儲存，接觸面之間容易發生分子粘接，磨損反而增加。

(二)表面質量對疲勞強度的影響金屬受交變載荷作用后產生的疲勞破壞往往發生在零件表面和表面冷硬層下面，因此，零件的表面質量對疲勞強度影響很大。表面粗糙度值愈大，抗疲勞破壞的能力就愈差。

(三)表面質量對耐蝕性的影響零件的耐蝕性在很大程度上取決于表面粗糙度。表面粗糙度值愈大，抗蝕性就愈差。

(四)表面質量對配合質量的影響表面粗糙度值的大小將影響配合表面的配合質量。對于間隙配合，粗糙度值大會使磨損加大，間隙增大，破壞了要求的配合性質。對于過盈配合，裝配過程中一部分表面凸峰被擠平，實際過盈量減小，降低了配合件間的連接強度。

二、影響機械加工表面質量的因素

（一）切削加工

刀具幾何形狀的復映刀具相對于工件作進給運動時，在加工表面留下了切削層殘留面積，其形狀是刀具幾何形狀的復映。減小進給量、主偏角、副偏角以及增大刀尖圓弧半徑，均可減小殘留面積的高度。此外，適當增大刀具的前角以減小切削時的塑性變形程度，合理選擇潤滑液和提高刀具刃磨質量以減小切削時的塑性變形和抑制刀瘤、鱗刺的生成，也是減小表面粗糙度值的有效措施。

影響加工表面層物理機械性能的因素。在切削加工中，工件由于受到切削力和切削熱的作用，使表面層金屬的物理機械性能產生變化，最主要的變化是表面層金屬顯微硬度的變化、金相組織的變化和殘余應力的產生。由于磨削加工時所產生的塑性變形和切削熱比刀刃切削時更嚴重，因而磨削加工后加工表面層上述三項物理機械性能的變化會很大。

（二）表面層冷作硬化

冷作硬化及其評定參數。機械加工過程中因切削力作用產生的塑性變形，使品格扭曲、畸變，晶粒間產生剪切滑移，品粒被拉長和纖維化，甚至破碎，這些都會使表面層金屬的硬度和強度提高，這種現象稱為冷作硬化（或稱為強化）。表面層金屬強化的結果，會增大金屬變形的阻力，減小金屬的塑性，金屬的物理性質也會發生變化。被冷作硬化的金屬處于高能位的不穩定狀態，只要一有可能，金屬的不穩定狀態就要向比較穩定的狀態轉化，這種現象稱為弱化。弱化作用的大小取決于溫度的高低、溫度持續時間的長短和強化程度的大小。由于金屬在機械加工過程中同時受到力和熱的作用，因此，加工后表層金屬的最后性質取決于強化和弱化綜合作用的結果。評定冷作硬化的指標有三項，即表層金屬的顯微硬度HV、硬化層深度h和硬化程度N。

三、提高加工表面質量的措施

在了解了影響表面粗糙度的因素之后，我們必須根據需要降低加工表面的粗糙度，改善機械加工的表面質量。提高加工表面質量的措施主要有：

（一）刀具方面為了減少殘留面積，刀具應采用較大的刀尖圓弧半徑、較小的副偏角或合適(=0)的修光刃或寬刃精刨刀、精車刀等。選用與工件材料適應性好的刀具材料，避免使用磨損嚴重的刀具，這些均有利于減小表面粗糙度。

（二）工件材料方面工件材料性質中，對加工表面粗糙度影響較大的是材料的塑性和金相組織。對于塑性大的低碳鋼、低合金鋼材料，預先進行正火處理以降低塑性，切削加工后能得到較小的粗糙度。工件材料應有適宜的金相組織（包括狀態、晶粒度大小及分布）。

（三）切削條件方面以較高的切削速度切削塑性材料可抑制積屑瘤出現，減小進給量，采用高效切削液，增強工藝系統剛度，提高機床的動態穩定性，都可獲得好的表面質量。

（四）加工方法方面主要是采用精密、超精密和光整加工。選用較小的徑向進給量，選用較大的砂輪速度和較小的軸向進給速度，工件速度應該低些，采用細粒度砂輪；精細修整砂輪工作表面，使砂輪上磨粒鋒利，也可達到較好的磨削效果。選擇適宜的磨削液能獲得低粗糙度表面。

（五）減少加工表面層變形強化和殘余應力也能提高加工表面質量

合理選擇刀具的幾何形狀，采用較大的前角和后角，并在刃磨時盡量減小其切削刃刃口半徑；使用刀具時，應合理限制其后刀面的磨損寬度；合理選擇切削用量，采用較高的切削速度和較小的進給量；加工時采用有效的切削液等，可減少加工表面層變形強化。

此外，生產中常采用滾壓、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。通過這些措施在生產實踐中的應用，大大的提高了機械加工零件的表面質量，提高了產品的工作性能、可靠性、壽命。