機械加工表面質量的影響因素與改善措施

王 軍

（中信戴卡股份有限公司，河北 秦皇島 066000）

隨著機械加工產業對社會的重要性逐步提升，開展機械加工的質量成為行業發展的重要研究議題，尤其是機械加工表面質量的影響因素，對產品零部件影響極為深遠，成為行業重點的公關議題，引發一系列的討論和熱議。

1 機械加工表面質量對產品的影響

1.1 耐磨性對產品的影響

產品的耐磨性是影響產品質量的重要影響因素，在產品進行加工過程中，其表面的粗糙程度會影響最終的加工成效。通常產品在磨損過程中分為三個階段，包括初期磨損階段、正常磨損階段、劇烈磨損階段。表面粗糙程度是產品磨損的重要原因，表面粗糙度越低，其磨損程度越低，同時其使用壽命也會同步提升。但是當產品表面粗糙度過低時，極有可能產生潤滑油無法儲存導致產品在運行過程中，與其他零部件的接觸面積增加，最終反而降低其磨損程度，元件在制造過程中需要利用現代化科學技術進行相關產業的設計與分析，從而確保產品的耐磨性符合產品的設計需求。耐磨性受產品外部表面結構、產品材質、產品安裝部位等多種因素影響，需要進行多種角度的研究和計算，保障產品在磨損值符合相應的要求和標準。

1.2 抗疲勞性對產品的影響

受產品金屬材質種類的影響，結合產品應用的環境以及多種外在荷載的作用，導致產品會產生不同程度的變形，另外受外界溫度的影響，產品經受冷熱交替進一步加劇材質金屬的疲勞程度。因此，產品的抗疲勞性影響產品的質量。受當前機械加工工藝的影響，產品表面粗糙程度越高，對應的抗疲勞問題也會愈加明顯，當產品的抗疲勞性到達極限時，產品會發生不同程度的損毀，嚴重時還會造成產品彎折，影響產品使用。不少產品的抗疲勞性較低，無法承受較大的外部荷載，導致產品的使用期限以及使用環境較為固定。

1.3 耐腐蝕性對產品的影響

受產品金屬材質的影響，不少產品在使用一段時期后會產生金屬腐蝕，同時在產品所在的位置，還會產生連帶影響效應，例如對產品外邊面會形成腐蝕性氧化物，進而造成產品一系列的問題和影響。產品耐腐蝕性同樣與產品表面質量存在一定的關系，表面越粗糙的產品，其抗腐蝕性越低。一方面，由于產品表面存在不同程度的粗糙面，導致產品粗糙面會存有大量的水和空氣，長時間未能有效蒸發，從而導致產品外表面的粗糙區域形成腐蝕問題，導致引發產品一系列連鎖反應。

1.4 配合質量對產品的影響

產品表面粗糙值的大小，對產品表面配合質量的影響較大，一方面，粗糙值較大會加大產品的磨損程度，另一方面，間隙過大會造成產品配合性降低，當產品出現過盈配合，會進一步擠壓內部的凸面，導致產品的在連接過程中出現不同程度的磨損問題。產品配合質量的影響，涉及到產品的實際使用成效。因此具有極為重要的價值和意義。

2 影響加工表面質量的因素

2.1 削切技術

產品在加工過程中，利用刀具模型將產品進行多種設計的深加工，在產品表面會形成切削層殘留面積，其形狀與刀具的幾何形狀相似。因此，通過減小進給量，調整主偏角，控制副偏角減小切削時的塑性形變，可以有效降低殘留面積的高度。另外，不少工藝采用增大刀具的前角以及減小切削時的塑性變形，結合潤滑劑以及提高刀具刃磨質量，實現對產品塑性變形的有效控制。削切技術的升級和改善，是確保產品質量提升的重要舉措。近年來，隨著智能AI 技術的應用，將削切技術進一步升級和優化，已經可以實現納米級的產品切割，另外對切割的精度和精準度也有了質的提升。一方面，機械領域對產品構建的尺寸和要求更為精確化，利用削切技術保障產品的設計尺寸得以實現，另一方面，借助對削切工藝的改善和升級，提升產品的良品率，保障產品得以批量生產。

2.2 工件材料質量

工件材料質量，是影響產品最終成效的核心影響因素，一方面，工件在加工過程中，受材質自身的質量影響，極有可能發生工件的塑性變形，同時在不同刀具進行切削工作時，對應的機械加工，會造成工件結構的分離和擠壓，造成表面粗糙值的進一步擴大，另一方面，工件材料質量還會影響材料的塑性，不少材料塑性形變較低，以脆性材料為例，在進行工件加工過程時，極有可能導致產品碎裂，進一步降低產品的加工質量。另外產品屬于脆性材料時，還可能導致產品碎屑飛濺到產品的外表面，進而造成產品外表面存在大量的粗糙坑點，進而引起產品氧化、腐蝕等問題。因此在加工過程中，為了避免產品出現質量問題，需要結合產品材料特性，合理制定相應的加工方式。同時在產品出現材料形變或者脆性反應時，需要及時對產品的碎屑進行清理和處理，降低產品的后續表面問題。

2.3 磨削加工技術

磨削加工技術，是現代化產品機械加工的常見手段，通過磨削加工，可以減少材料表面的粗糙程度，從而降低產品腐蝕和形變的可能性。磨削加工技術對產品的外邊面處理程度，受產品材質以及產品金屬特性影響較大。在實際加工過程中，主要的影響因素還有砂輪粒度、砂輪硬度、砂輪修整消磨速度以及磨削徑向進給量等。磨削加工技術，受加工流程的影響，其對應的生產速度較慢，但是可以有效降低產品的塑性形變，對脆性材料同樣具有明顯的改善作用。

2.4 表面層材料的影響

機械加工產品的表面層材質，會影響材料的加工成效。其中冷熱硬化以及評定參數是較為常見的影響因素，在產品進行機械加工時，產品受到各種外界荷載的作用，導致產品出現扭曲、變形，產品中材質結構受到各種的影響，部分品粒被拉長和纖維化，甚至材料會發生破碎，最終導致材料表面層的金屬硬度以及強度得到提升，通常將這種反應稱為冷作硬化反應。產品的表面層進行金屬強化，不僅會進一步加大金屬變形的阻力，同時還能夠減少金屬的變形趨勢，當冷作硬化的金屬處于高能位的不穩定狀態時，金屬的不穩定性得到改善和提升，該反應現象被稱為弱化反應。弱化反應大多是材料的外在溫度所影響，同時隨著溫度的持續而持續，不少金屬在加工過程中，受到外部荷載以及熱能效應，因此加工完畢后對應的金屬強度取決于冷作硬化與弱化反應綜合的反應。機械領域中，評價冷作硬化的指標包括金屬的顯微硬度、硬化層深度、硬化程度等。

在產品進行切削工藝時，產品的表面溫度超過了變溫溫度后，極有可能導致產品表層金屬屬性發生變化，以消磨燒傷為例，當機械進行產品磨削工藝時，其表層金屬受到溫度的影響，會產生不同程度的強度和硬度的降低，并且還會產生多余應力，進而引發產品微觀裂紋產生。

3 機械加工表面質量的改善措施

3.1 強化加工設備的精準性

提升機械加工表面質量的有效措施，務必要進一步提升加工設備的精準度，尤其是在實際加工過程中，根據產品結構預測的數據以及產品材質的使用特點，按照科學的加工模式以及加工標準，可以保障產品的加工質量。其加工設備的精準度會影響產品的加工成效。一方面，產品精度的提升需要從加工設備的刀具、加工力度、加工設備速度等眾多方面體現，其中包含機械加工工藝的精準度等方面內容，通過對刀具設備進行改良和提升，進一步減少加工過程中的殘留面積，從而減少產品表面的粗糙程度[1]。

3.2 強化加工材料的質量

強化產品的材料質量，需要結合材料的塑性與脆性要求進行設定，同時還有根據材料的生產工藝進行設計和分析。一方面，提升產品的純度以相關組成元素的比例，優化材料的質量標準，另一方面，對傳統材料的處理模式繼續二次加工，如部分材料的熱處理工作，可以進一步降低材料的塑性，同時還能夠切削后降低材料表面的粗糙程度，從而提升材料的質量標準[2]。

3.3 強化加工工藝的先進性

加工工藝的先進性會影響產品的機械加工程度。一方面，以美國、日本為代表的機械加工企業，其材料加工設備極為先進，可以實現精準的切削和磨削，最終確保產品的加工質量。另外產品加工工藝的改進方式較為多樣化，一方面，可以從設備加工能力進行著手，對現有加工產業線的設備進行替換或者升級，提升設備的加工能力，另一方面，對加工設備的系統進行升級，確保產品加工的軟件部分，可以實現應有的技術水準。加工工藝升級和改良，不僅可以促進產品加工質量得到改善和提升，同時還會將加工生產線的加工范圍進一步擴大，實現多種產品的有效加工，拓展加工空間以及產業的發展空間[3]。

3.4 強化加工人員的職業素養

加工人員的職業素養，是保障產品質量的重要影響因素之一。一方面，加工人員對產品加工設備的熟練程度以及對自動化操作的水平，極有可能影響整個機械加工生產線的生產效率；另一方面，隨著產品機械加工智能化的發展趨勢，對于傳統的加工人員，其技能水平以及管理水平，需要進一步的提升和強化。因此，對于傳統的機械加工人員，需要從技能培訓、技術考核等方面中進一步強化，針對職業技能有限的人員，要進行多元化的培養和提升，以當前機械產品生產質量為前提，不斷開展多種類的技能教學，確保機械加工工人的真實水平與機械加工生產線的需求相得益彰。需要注意的是，在開展人員培訓時，要結合當前機械產業發展的趨勢，進行合理化的升級和改造[4]。

4 結論

綜上所述，機械加工產業是社會發展的重要基礎技術，也是借助新時代的產業升級、技術升級，不斷革新自我的傳統產業，在機械設備加工過程中，通過對常見問題進行有效地控制和規避，最大限度降低產業的質量問題，確保機械加工表面質量，得到巨大的飛躍和改善。