影响机械加工表面质量的因素及采取的措施

崔会彬

摘要：工业技术的快速发展使得我们对机器的要求越来越高，特别是重要的精密的零件在高温、高压和高强度的条件下工作会产生损坏，虽然是微小的缺陷也会直接影响到机器的工作性能，这必然导致机械加工中工件的表面质量变差。在进行机械加工时，受很多因素的制约，工件的表面质量就很容易受到影响，因此在加工前必须要考虑怎样才能提高工件的表面质量。只有通过分析影响机械加工表面质量的因素，才能提出行之有效的措施解决这些问题。在很多的研究与生产实践中都表明，工件的失效都是从表面开始，因此工件的表面质量决定了其性能的好坏，提高机械加工表面质量具有重要的意义。在本文中笔者分析了影响机械加工表面质量的因素，并提出了针对了该问题的解决措施。

关键词：机械加工；表面质量；影响因素

机器在正常的使用过程中，有时突然损坏的原因大部分都是由于其零件受损，究其原因有下列几种：设计时考虑不周全、超负荷运作和受到磨损或腐蚀。其中，最主要的是磨损、腐蚀和疲劳损坏都在于零件表面。

1.影响机械加工表面质量的因素

1.1耐磨性

在刚加工好的摩擦副的两个接触表面之间，最初的接触位置是在表面粗糙的峰部，但在实践中的接触面积是远远小于理论接触面积的。因为在相互接触的地方会产生非常大的单位应力，所以会在实际接触面积处产生塑性变形或者弹性变形，还会破坏峰部之间的剪切，就引起了磨损。

1.2疲劳强度

因为金属在交变载荷作用下，容易导致应力集中，所以会产生裂痕。表面的粗糙度值和表面的纹痕成正比，粗糙度越大表面裂痕就越深；抗疲劳破坏的能力随着纹底半径的扩大而越差。而残余应力能够阻止疲劳裂痕的扩展，并且能防止产生疲劳破坏。

1.3耐腐蚀性

机械加工中工件的耐腐蚀性由表面的粗糙度决定，表面的粗糙度值越高，凹谷中就会容纳更多的腐蚀性物质，耐腐蚀性就越差。另外表面层的残余拉应力具有应力能够腐蚀开裂，降低工件的耐磨性，但是残余压应力则相反能防止应力腐蚀开裂，可以提高工件的耐磨性。

1.4加工材料及其质量

机械加工中的加工材料对表面质量具有最直接的影响。加工中使用的刀具的副偏角、主偏角和刀尖圆弧半径三种几何参数对表面质量的影响最大，因为在一定的状况下减小该三种参数的数值可以降低工件的表面粗糙度。在工件切削中，切削用量和冷却润滑情况两种工艺因素直接关系到切削条件。切削速度对表面粗糙度没什么影响，切削深度对表面粗糙度也基本无影响，但是机械加工在正常切削条件下时不能选用过小的切削深度。另外工艺系统的精度和刚度也就是其质量对机械加工表面质量也有一定的影响，加工材料足够好的质量才能获得很小的表面粗糙度。

1.5冷作硬化及其参数

机械加工过程中由于切削力的作用，很容易产生塑性变形，产生品格扭曲、畸变，比如晶粒间产生剪切滑移、品粒被拉长和纤维化甚至破碎，这种现象称为冷作硬化或冷作强化。而且表面金属强化会加大金属变形的阻力和减小金属的塑性，因此就会改变金属的物理性质，此时金属处于高能位的不稳定状态，在某种条件下会转化成比较稳定的状态，这种现象就是弱化，而弱化作用的大小由温度的高低、温度持续时间的长短和强化程度的大小决定。冷作硬化的评估参数指标有表层金属的显微硬度、硬化层深度和硬化程度，都是影响冷作硬化的重要因素。

2.提高机械加工表面质量的措施

2.1使用高质量的加工刀具

机械加工中的切削加工中，所加工的工件会受到切削力和切削热的作用，因此影响了金属表层的物理性，不仅产生了残余应力，金属表层显微硬度和金相组织都产生了变化，另外由于磨削加工时会产生更严重的塑性变形，所以磨削加工后的上述三项物理机械性能有更大的变化。为了尽可能的减少残留面积，机械加工时的刀具在选用时应注重较大的刀尖圆弧半径、较小的副偏角或合适的修光刃和宽刃精刨刀或精车刀等，重视刀具和工件材料有好的适应性，因为该类型的工具都有利于降低工件的表面粗糙度。提高机械加工表面质量必须构造好的切削条件，比如在切削塑性材料时，为了降低表面粗糙度最好使用高速切削，不仅能够减小切削变形还能抑制积屑瘤的产生；对于切削脆性材料，切削速度与表面粗糙度没有关系，但进给量可以影响表面粗糙度，减小进给量能够减小表面粗糙度，但不能过小，否则会使工件和刀具发生强烈的挤压和摩擦，适得其反。

2.2使用合适的工件材料

对机械加工表面质量影响较大的是工件材料的塑性和金相组织。具备适宜的金相组织的工件材料是从状态、晶粒度大小及分布三个方面去分辨的。在加工塑性材料时，因为刀具挤压金属容易产生塑性变形，另外刀具会产生使切屑与工件分离的撕裂作用导致增加了表面粗糙度。加工表面粗糙度随着金属塑性的变大而变大，而工件材料的韧性越好金属的塑性变形就大。

2.3采用正确的加工方法

在机械加工中为了提高表面质量最好采用精密、超精密和光整加工。使用较小的径向进给量和轴向进给速度、较大的砂轮速度、细粒度砂轮，对砂轮工作表面进行精细修整，尽量让砂轮上磨粒变得锋利，这样的加工方法才能获得较好的磨削效果。

3.结束语

机械加工所加工的工件表面质量与其使用性能有重要的密切相关性，而工件的优秀的使用性才能使机器正常工作，因此在机械加工工件的过程中，我们还需考虑到经济效益，不仅能保证工件的表面质量还能避免造成不必要的损耗。了解了影响机械加工表面质量的因素，在实际的生产制造中，才能采取对应的措施和技术改进，才能减少由于工件因表面质量缺陷而引起的加工质量问题，最终才能提高机械产品的使用性能和延长其使用时间。

参考文献：

[1]寇元哲.《影响机械加工表面质量的因素分析》.甘肃科技.2007.

[2]张福润，徐鸿本，刘延林主编.《机械制造技术基础》.华中科技大学出版社.2000.

[3]李兆铨，周明研.《机械制造技术》.中国水利水电出版社.2005.