機械加工表面質(zhì)量影響因素分析

董 君，楊曉東

（齊齊哈爾二機床（集團）有限責任公司，黑龍江 齊齊哈爾 161005）

1 基本概念

（1）殘余應力。金屬加工過程中由于不均勻的應力場、應變場、溫度場和組織不均勻性，在變形后的變形體內(nèi)保留下來的應力。

（2）零件的失效。零件的失效指零件喪失了原有的使用性能。

（3）磨削燒傷。在磨削加工中，由于多數(shù)磨粒為負前角切削，磨削溫度很高，產(chǎn)生的熱量遠遠高于切削時的熱量，而且磨削熱有60%到80%傳給工件，所以極容易出現(xiàn)金相組織的轉(zhuǎn)變，使得表面層金屬的硬度和強度下降，產(chǎn)生殘余應力甚至引起顯微裂紋，這種現(xiàn)象稱為磨削燒傷。

（4）表面冷作硬化。冷作硬化：通過冷加工而是零件表面產(chǎn)生的表面應力，使零件的表面比加工前的表面硬度耐磨性等有所提高。

2 加工過程對表面質(zhì)量的影響

（1）工藝系統(tǒng)的振動對工件表面質(zhì)量的影響。振動使工藝系統(tǒng)的各種成形運動受到干擾和破壞，使加工表面出現(xiàn)振紋，增大表面粗糙度值，惡化加工表面質(zhì)量。

（2）刀具參數(shù)、材料和刃磨質(zhì)量對表面質(zhì)量的影響。在一定的條件下，減小副偏角、主偏角、刀尖圓弧半徑都可以降低表面粗糙度。另外，刀具的前、后刀面、切削刃本身的粗糙度直接影響加工表面的粗糙度，因此，提高刀具的刃磨質(zhì)量，使刀具前后刀面、切削刃的粗糙度值應低于工件的粗糙度值的1到2級。

（3）切削液對表面質(zhì)量的影響。切削液的冷卻和潤滑作用能減小切削過程中的界面摩擦，降低切削區(qū)溫度，使切削層金屬表面的塑性變形程度下降，抑制積屑瘤和鱗刺的產(chǎn)生，在生產(chǎn)中對于不同材料合理選用切削液可大大減小工件表面粗糙度。

（4）工件材料對表面質(zhì)量的影響。加工塑性材料時，由刀具對金屬的擠壓產(chǎn)生了塑性變形，加之刀具迫使切屑與工件分離的撕裂作用，使表面粗糙度值加大。工件材料韌性越好，金屬的塑性變形越大，加工表面就越粗糙。加工脆性材料時其切屑呈碎粒狀，由于切屑的崩碎而在加工表面留下許多麻點使表面粗糙。

一般韌性較大的塑性材料，加工后表面粗糙度較大，而韌性較小的塑性材料，加工后易得到較小的表面粗糙度。對于同種材料，其晶粒組織越大，加工表面粗糙度越大。因此，為了減小加工表面粗糙度，常在切削加工前對材料進行調(diào)質(zhì)或正火處理，以獲得均勻細密的晶粒組織和較高的硬度。

（5）切削條件對工件表面質(zhì)量的影響。與切削條件有關的工藝因素，包括切削用量、冷卻潤滑情況。中、低速加工塑性材料時，容易產(chǎn)生積屑瘤和鱗刺，所以，提高切削速度，可以減少積屑瘤和鱗刺，減小零件已加工表面粗糙度值；對于脆性材料，一般不會形成積屑瘤和鱗刺，所以，切削速度對表面粗糙度基本上無影響。進給速度增大，塑性變形也增大，表面粗糙度值增大，所以，減小進給速度可以減小表面粗糙度值，但是，進給量減小到一定值時，粗糙度值不會明顯下降。正常切削條件下，切削深度對表面粗糙度影響不大，因此，機械加工時不能選用過小的切削深度。

（6）切削速度對表面粗糙度的影響。一般在粗加工選用低速車削，精加工選用高速車削可以減小表面粗糙度。在中速切削塑性材料時，由于容易產(chǎn)生積屑瘤，且塑性變形較大，因此加工后零件表面粗糙度較大。通常采用低速或高速切削塑性材料，可有效地避免積屑瘤的產(chǎn)生，這對減小表而粗糙度有積極作用。

（7）磨削加工對表面質(zhì)量的影響：①砂輪的影響。砂輪的粒度越細，單位面積上的磨粒數(shù)越多，在磨削表面的刻痕越細，表面粗糙度越小；但若粒度太細，加工時砂輪易被堵塞反而會使表面粗糙度增大，還容易產(chǎn)生波紋和引起燒傷。砂輪的硬度應大小合適，其半鈍化期愈長愈好；砂輪的硬度太高，磨削時磨粒不易脫落，使加工表面受到的摩擦、擠壓作用加劇，從而增加了塑性變形，使得表面粗糙度增大，還易引起燒傷；但砂輪太軟，磨粒太易脫落，會使磨削作用減弱，導致表面粗糙度增加，所以要選擇合適的砂輪硬度。砂輪的修整質(zhì)量越高，砂輪表面的切削微刃數(shù)越多、各切削微刃的等高性越好，磨削表面的粗糙度越小。②磨削用量的影響。增大砂輪速度，單位時間內(nèi)通過加工表面的磨粒數(shù)增多，每顆磨粒磨去的金屬厚度減少，工件表面的殘留面積減少；同時提高砂輪速度還能減少工件材料的塑性變形，這些都可使加工表面的表面粗糙度值降低。降低工件速度，單位時間內(nèi)通過加工表面的磨粒數(shù)增多，表面粗糙度值減小；但工件速度太低，工件與砂輪的接觸時間長，傳到工件上的熱量增多，反面會增大粗糙度，還可能增加表面燒傷。增大磨削深度和縱向進給量，工件的塑性變形增大，會導致表面粗糙度值增大。徑向進給量增加，磨削過程中磨削力和磨削溫度都會增加，磨削表面塑性變形程度增大，從而會增大表面粗糙度值。為在保證加工質(zhì)量的前提下提高磨削效率，可將要求較高的表面的粗磨和精磨分開進行，粗磨時采用較大的徑向進給量，精磨時采用較小的徑向進給量，最后進行無進給磨削，以獲得表面粗糙度值很小的表面。③工件材料。工件材料的硬度、塑性、導熱性等對表面粗糙度的影響較大。塑性大的軟材料容易堵塞砂輪，導熱性差的耐熱合金容易使磨料早期崩落，都會導致磨削表面粗糙度增大。另外，由于磨削溫度高，合理使用切削液既可以降低磨削區(qū)的溫度，減少燒傷，還可以沖去脫落的磨粒和切屑，避免劃傷工件，從而降低表面粗糙度值。

3 結(jié)語

零件表面質(zhì)量將對零件耐疲勞性、耐腐蝕性、配合精度產(chǎn)生影響。

[1]蘇朱勇.數(shù)控機床操作與編程[M].武漢：華中師范大學出版社，2007.

[2]陳志雄.數(shù)控編程[M].武漢：湖北科學技術出版社，2008.