浅析机械加工表面质量的影响因素与改善途径

■龙世锋 ■湖南中铁五新钢模有限责任公司，湖南 长沙 410100

机械加工表面质量是指零件最外层的粗糙程度，零件表面的粗糙值越大，则零件的磨损程度相对较高，则零件的质量也会相对降低。因此，想要提高零件的质量，首先要提高加工表面的质量。

1 零件表面加工质量的影响因素

1．1 耐磨性的影响

零件的磨损程度是由机械加工表面的质量好坏决定的，零件的磨损分为初期磨损、正常磨损和剧烈磨损三个阶段。零件的表面磨损程度还与机械加工表面的粗糙程度有关，在使用过程中，表面粗糙程度与零件表面磨损程度呈正比，与其使用寿命呈反比，表面粗糙程度越小，则受损值就越小，其使用寿命越长，但并不是粗糙值越小对零件就越好，粗糙值太小，则润滑油不容易被储存，在零件运行的过程中容易和其他零件发生摩擦，从而导致零件受损，因此，在制造零件之前要先设计出相应的磨损值。

1．2 疲劳强度的影响

金属都有个特性：通过对金属施加荷载或其他作用，会使金属产生一定的变形和冷热交替的物理现象，这个现象在理论上被称为疲劳强度。所以，加工零件的表面光滑程度决定了其疲劳强度的大小。零件表面越光滑，其抵抗疲劳的能力越强。

1．3 耐蚀性的影响

零件的表面质量对耐蚀性的影响也比较大，零件表面粗糙值越大，则其抗耐蚀性越差。

2 机械加工表面质量较差的原因

2．1 切削加工和磨削加工

零件在进行最后的表面加工时，一些刀具的几何形状会残留到零件表面上，形成削削层残留面积。残留面积的大小和高度由进给量、主偏角、副偏角决定，因此，想要减小残留面积的高度要从这几个方面考虑，可以适当减小这些值以及增大刀尖圆弧半径。同时，导致零件加工表面质量较差的原因还包括刀具的前角。由于每个零件的材料性质不同，其在加工时表面的粗糙程度也各有不同，若零件具有较强的韧性，那么就有相应的金属塑形，对于加工的表面光滑度也相对较小。若零件具有较大的脆性，则在加工切屑时会出现碎粒状，从而留下相应的麻点，导致加工表面的光滑度降低。

零件表面的粗糙程度还与磨削加工有很大的联系。磨削加工表面粗糙度成因是由于几何因素与表面金属的塑性变形相结合，影响其的因素主要有砂轮的粒度、砂轮的硬度、砂轮的修整磨削速度等。

2．2 表面层冷作硬化

冷作硬化的定义是在对机械表面质量进行加工时受到切削力的影响从而导致其的塑性发生一定的改变，晶粒会随着塑性的变化而出现被拉长或纤维化现象甚至还有些晶粒受到塑性作用而产生破碎现象，使其发生移动，这些都会提高金属的硬度和强度。这就是冷作硬化，也被称为强化。金属一般发生强化的效果后，就会使其变形阻力加强，而塑性却会随之逐渐减弱，从而让金属的物理特点与原来发生不一样。金属的强度和硬度被提高后，其状态会变成高能位状态并且不稳定，而弱化现象就是金属的此时状态向稳定状态发展。弱化作用会受到物理性质的影响，如温度的高低、温热持续时间的长短以及强化程度的大小。在加工金属零件的过程中会同时受到力和热的作用，所以，机械加工表面的最后性质是由强化和弱化综合作用的结果决定的。在评定冷作硬化时，其指标主要包含了三项，分别是硬化程度、显微硬度以及硬化层深度。

2．3 表面材料的金相组织

零件加工表面的金相组织是随着其温度变化而变化的。相变温度高于或者低于表面温度时，其金相组织也会发生改变。并且在相变温度较低时，会在很大程度上降低其强度和硬度，并产生残余应力，甚至出现裂纹，这就是磨削烧伤的基本定义。

3 提高机械表面加工质量的改善途径

通过对加工表面质量影响因素的分析，可以了解到影响表面粗糙程度的因素主要有切削条件、刀具、工件材料以及热处理等几个方面。想要提高加工表面的质量，则要改善其表面的粗糙程度。

3．1 改善刀具

从上文可知，刀具几何形状会复映到切削层上，从而留下残留面积。因此，可以刀具上做相应的改变，将加工刀具的刀尖圆弧半径增大、减小副偏角或选用合适的修光刃或宽刃精刨刀等。要根据工件的材料来选择合适的刀具材料，避免使用有严重磨损的刀具，这样可以有效的减小表面的粗糙度，从而提高加工表面质量。

3．2 工件材料方面

工件材料的塑性性质和金相组织是对零件加工表面光滑度的最直接的因素。故而，一些塑性比其他材料大，如低碳碳钢和低合金钢等，对这些表面加工的过程中，要先提高其韧性，进行正火处理，从而在切削加工后能提高加工表面的光滑度。同时，在切削塑性材料时，要以较快的切削速度来进行切削，这样可以抑制积屑瘤的出现，从而减少进给量，并且，要采用高效切削液，以此来增强机械工系统的刚度，提高机床的动态稳定性，以此来提高机械加工表面的质量。

3．3 加工方法方面

在对金属零件表面进行加工过程中，要特别注意其加工方法，应选用精密、超精密或光整加工方法进行。同时选用较小的径向进给量、轴向进给速度和较大的砂轮速度，降低工件速度，用细粒度砂轮。要经常对砂轮表面进行修整，使砂轮上的磨粒保持锋利，从而可以更好的进行磨削工作。

4 结束语

零件表面的质量直接影响零件的使用寿命。因此，要从不同的方面来降低机械加工表面的粗糙度，从而提高加工表面的质量，延长机械加工零件的使用寿命。

［1］王永亮．机械加工表面质量的影响因素分析及其控制措施［J］．机电信息，2013，15∶120 －121．

［2］王凯为．浅析机械加工表面质量影响因素［J］．数字化用户，2013，05∶28+33．

［3］任德全．浅析影响机械加工表面质量的因素及改善措施［J］．民营科技，2010，12∶24．

［4］张亚标．机械加工表面质量的影响因素及改进对策研究［J］．湖南农机，2014，09∶68 －69．