浅谈机械加工表面质量及影响因素

孙宏新

（赤峰工业职业技术学院，内蒙古 赤峰 024000）

随着工业技术的飞速发展，人们对机械加工技术的要求越来越高，尤其对重要的机械零件表面层的要求更为严格，主要因为机械零件表面质量不但给零件性能带来直接影响，而且还可能引起零件应力的变化导致整个零件完全失效，因此机械加工表面质量引起了机械加工行业的广泛关注。

1 影响机械加工表面质量因素

1.1 振动对工件表面的影响

机械工件加工操作过程中，加工系统会出现不同程度的振动，使刀具除了进行正常的切削运动外会出现周期性运动，从而给正常的切削带来一定的影响，导致加工零件表面出现裂纹，增加零件表面的粗糙程度，进而给零件质量带来影响。

1.2 切削刀具对工件表面的影响

刀具是加工机械零件重要的工具，因此其参数会对加工零件表面带来直接影响，经过长时间的探索实践发现刀具的刀尖圆弧半径大小、副偏角主偏角等参数会给加工零件表面粗糙程度带来严重影响。条件相同情况下，使用硬质合金刀具加工而成的零件表面粗糙程度小于使用高速钢刀具加工的零件表面粗糙程度。除此之外，刀具切削刃和前后刀面自身的粗糙程度也会影响零件表面粗糙程度，所以，为了避免刀具自身粗糙程度的影响，应保证其粗糙值低于零件粗糙值1-2级。

1.3 切削液对工件表面的影响

为了减少切削过程中零件和加工器具之间的摩擦，通常会使用切削液进行润滑，另外使用切削液能够降低加工面的温度，降低零件加工表面的塑性变形程度，从而避免鳞刺和积屑瘤的出现，因此实际加工过程中应根据加工零件材料的不同合理的选择切削液，以此降低零件表面的粗糙程度。

1.4 工件材料对加工表面的影响

工件材料性质不同会造成不同的加工表面质量，对于塑性工件来讲加工时受到刀具的挤压会产生严重的变形，进而增加工件表面粗糙程度。一般情况下工件的韧性越强其变形能力就越强，加工后工件表面会越粗糙。对于脆性材料的工件来讲，切削时会出现崩脆现象，容易在工件表面留下很多麻点。同一种工件材料如果其晶粒组织越大，相应的粗糙程度越大，因此为了降低工件粗糙程度，加工之前应对加工零件进行正火和调质处理，以此提高材质硬度和晶粒组织进而降低零件表面粗糙程度。

1.5 切削条件对工件表面的影响

对塑性材料进行加工时，如果采用中、低速加工速度则较容易出现鳞刺和积屑瘤，因此，为了避免这种情况的发生，提高切削速度是较常用的方法。对于脆性材料工件来讲，提高切削速度并不能很好的改变工件表面粗糙程度。另外，实践证明随着进给速度的提高工件塑性变形越厉害表面会越粗糙，因此适当降低给进速度能够降低加工工件表面粗糙程度，但是当给进速度达到一定条件时，切削粗糙值下降并不明显。

1.6 砂轮对工件表面的影响

研究发现砂轮单位面积含有的磨粒数量越多，其在工件表面留下的刻痕会越细，相应的工件避免粗糙程度会提升。另外，砂轮质量过硬或过软均不能达到良好的切削效果，以此工件加工时应选择单位面积磨粒数较多，硬度适中的砂轮。另外，砂轮转速增加时通过加工面的磨粒数量增多，单个磨粒磨掉的金属厚度减小，而且能够降低对工件可塑性的影响，从而使工件表面的变得光滑。

2 提高机械加工表面质量措施

对影响加工工件表面粗糙程度影响因素分析后，应选择与之对应的措施，以此达到提高工件表面质量的目的。

2.1 刀具方面

切削时在切削热和切削力的影响下，工件切割表面的物理性能发生改变，这种变化在残余应力、微硬度和金相组织的变化较为明显。实践证明磨削比使用切削热比刀刃引起的塑性变形程度大，因此工件表面粗糙程度会增大，因此，选择切削刀具时应选择副偏角较小，刀尖圆弧半径较大的精刀具，同时注意把握使用和工件材料相当的刀具材料，禁止使用严重磨损的刀具。

2.2 工件材料方面

加工工件表面粗糙程度和工件材料自身有重要关系，尤其是工件材料的金相组织和材料塑性对工件表面粗糙程度影响较大，因此对于塑性性能较强的工件，加工之前应对其进行正火处理，以此提高工件的硬度降低塑性。另外，选择金相组织较为合理的工件进行加工。

2.3 切削条件

塑性工件切削时稍不注意，容易在切削表面留下积屑瘤，因此要求切削过程中注意把握减小工件变形提高切削速度，对于塑性工件来讲，提高切削速度并不能很好的减小工件表面的粗糙程度，可以适当降低给进量，不过给进量并不是越小越好，因为给进量太小时，受到切削厚度的影响刀刃无法正常工作，反而增加其与工件之间的摩擦，增大工件加工表面粗糙程度。

2.4 加工方法

选择合理的机械加工方法主要包括选择合理的磨削参数和采取有效的冷却方法两方面内容。为了确定合理的磨削参数应先进性试磨，根据工件磨伤情况确定合理的磨削参数，另外，测量过程中可以通过不间断的测量磨削温度对磨削参数进行控制。采取有效的冷却方法能降低工件表面的粗糙程度，例如可以采用内冷却、大流量冷却方法等。

2.5 减小残余应力提高工件质量

减小残余应力提高工件质量首先应选择合理的加工刀具形状，即使用较大后角和前角的刀具，刀磨时最大限度的减小切削刀刃半径，并注意把握后刀面的磨损宽度。同时根据实际情况准确把握给进量和切削速度。

3 总结

影响加工工件表面质量的因素很多，只有对这些因素进行充分的了解和掌握并采取有效的应对措施，才能有效避免工件表面质量缺陷，从而提高加工工件的可靠性，延长其使用寿命。

[1]艾勇军.机械加工表面质量影响因素及对策分析[J].机电信息.2011(21)