浅谈影响机械加工表面质量的因素及采取的措施

秦志

摘 要 机械行业的地位越来越重，产品的质量也越来越受重视，而零件的失效或者突然间损坏，大多数都是由于磨损、受到外界环境的腐蚀或疲劳破坏。磨损、腐蚀和疲劳损坏都是发生在零件的表面。因此，加工表面质量将直接影响到零件的使用性能，因而表面质量问题越来越受到各方面的重视。本文主要通过对机械加工表面质量对产品性能的影响和影响机械加工表面质量的因素为基础，来探讨提高加工表面质量的措施。

关键词 机械加工 表面质量 影响因素

一、机械加工表面质量相关概念

随着机械行业在社会中占得地位越来越重，人们对机器的使用要求越来越高，一些重要零件在高压力、高速、高温等高要求条件下工作，零件表面的任何缺陷，不仅直接影响零件的工作性能，而且还可能引起应力集中、应力腐蚀等现象将进一步加速零件的失效。这一切都与加工表面质量有很大关系。机械加工广意的机械加工就是凡能用机械手段制造产品的过程；狭意的是用车床、铣床、钻床、磨床、冲压机、压铸机机等专用机械设备制作零件的过程。

机械加工表面质量，是指零件在机械加工后被加工面的微观不平度，也叫粗糙度，其加工后的表面质量直接影响被加工件的物理、化学及力学性能。产品的工作性能、可靠性、寿命在很大程度上取决于主要零件的表面質量。机械零件的破坏，一般总是从表面层开始的。机械加工表面质量产生有零件的失效指零件丧失了原有的使用性能，磨削烧伤：在磨削加工中，由于多数磨粒为负前角切削，磨削温度很高，产生的热量远远高于切削时的热量，而且磨削热有60～80%传给工件，所以极容易出现金相组织的转变，使得表面层金属的硬度和强度下降，产生残余应力甚至引起显微裂纹，这种现象称为磨削烧伤；冷作硬化是指通过冷加工而是零件表面产生的表面应力，使零件的表面比加工前的表面硬度耐磨性等有所提高。

二、机械加工表面质量对产品性能的影响

一个零件的失效或者突然间损坏，其原因除了少数因设计不周而强度不够，或者是由于偶然的事故引起超负荷而造成了失效或损坏以外，大多数都是由于磨损、受到外界环境的腐蚀或疲劳破坏。磨损、腐蚀和疲劳损坏都是发生在零件的表面，或是从零件表面开始的。因此，加工表面质量将直接影响到零件的使用性能。表面质量对耐磨性的影响表面粗糙度对零件表面磨损的影响很大。一般说表面粗糙度值愈小，其磨损性愈好。但表面粗糙度值太小，润滑油不易储存，接触面之间容易发生分子粘接，磨损反而增加。因此，接触面的粗糙度有一个最佳值，其值与零件的工作情况有关，工作载荷加大时，初期磨损量增大，表面粗糙度最佳值也加大。表面质量对疲劳强度的影响金属受交变载荷作用后产生的疲劳破坏往往发生在零件表面和表面冷硬层下面，因此，零件的表面质量对疲劳强度影响很大。表面粗糙度值愈大，抗疲劳破坏的能力就愈差。表面质量对耐蚀性的影响零件的耐蚀性在很大程度上取决于表面粗糙度。表面粗糙度值愈大，抗蚀性就愈差。表面质量对配合质量的影响

表面粗糙度值的大小将影响配合表面的配合质量。对于间隙配合，粗糙度值大会使磨损加大，间隙增大，破坏了要求的配合性质。对于过盈配合，装配过程中一部分表面凸峰被挤平，实际过盈量减小，降低了配合件间的连接强度。

三、影响机械加工表面质量的因素

影响加工过程对表面的影响质量有很多因素，在机械加工过程中工艺系统有时会发生振动，即在刀具的切削刃与工件上正在切削的表面之间除了名义上的切削运动之外，还会出现一种周期性的相对运动。振动使工艺系统的各种成形运动受到干扰和破坏，使加工表面出现振纹，增大表面粗糙度值，恶化加工表面质量，这是工艺系统的振动对工件表面质量的影响。刀具的几何参数中对表面粗糙度影响最大主要是副偏角、主偏角、刀尖圆弧半径，刀具的前、后刀面、切削刃本身的粗糙度直接影响加工表面的粗糙度，因此，提高刀具的刃磨质量，使刀具前后刀面、切削刃的粗糙度值应低于工件的粗糙度值的1～2级。切削液的冷却和润滑作用能减小切削过程中的界面摩擦，降低切削区温度，使切削层金属表面的塑性变形程度下降，抑制积屑瘤和鳞刺的产生，在生产中对于不同材料合理选用切削液可大大减小工件表面粗糙度。工件材料的性质；加工塑性材料时，由刀具对金属的挤压产生了塑性变形。与切削条件有关的工艺因素，包括切削用量、冷却润滑情况。中、低速加工塑性材料时，容易产生积屑瘤和鳞刺。一般在粗加工选用低速车削，精加工选用高速车削可以减小表面粗糙度，所以切削速度对表面粗糙度的影响。

因此，影响机械加工表面质量的因素有切削速度、切削条件、工件材料、切削液、刀具几何参数、工艺系统的振动。

四、提高加工表面质量的措施

通过前面的分析，我们知道影响表面粗糙度的因素，必须采取一定的措施降低加工表面的粗糙度，改善机械加工的表面质量，提高加工表面质量的措施主要有：

1、合理选择刀具的几何角度，适当增大前角、后角，增大刀尖圆弧半径减小主、副偏角。

2、改善材料切削性能，减小材料塑性，可以采取正火、调质等方法，细化材料。

晶粒进行热处理。

3、合理选择切削用量，合理选择切削速度，避开积屑瘤、鳞刺产生的切削速度区，减少进给量，切削深度不宜过小。

4、正确使用切削液，乳化液、硫化油、植物油等性能各有不同，应合理选用。

5、采用辅助加工方法，常用的有：研磨、珩磨、超精加工等。

6、提高工艺系统的精度和刚度，主运动和进给运动系统的精度要高、系统的刚度和抗振性好、受力变形和热变形要小。

参考文献：

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