机械加工表面质量及改进措施探究

撰文/孙绍华徐淑青

■1.250100 山东省农业机械科学研究院；■2.252000 聊城新泺机械有限公司



机械加工表面质量及改进措施探究

撰文/孙绍华1徐淑青2

■1.250100 山东省农业机械科学研究院；
■2.252000 聊城新泺机械有限公司

零件加工的精度、表面质量在机械加工中都具有较为重要地位，作为一项十分精细的工作，机械加工中零件表面质量与零件使用性能直接相关。因此，零件表面质量加工直接影响到机械加工质量，是提升机械使用寿命的重要手段。本文从机械加工表面质量入手，首先阐述了机械表面加工质量对零件性能的作用，然后分析了机械加工中影响表面粗糙度的因素，同时详细阐述了解决表面粗糙度问题的措施，以期为提高机械加工工件表面质量提供改进措施。机械加工；表面质量；改进；措施

机械加工零件表面粗糙度是指，零件加工表面上呈微小峰谷状的微观几何形状误差。机械的质量与机械加工技术的高低直接相关，机械零件的表面粗糙度主要是由刀具与零件表面间的摩擦所引起的，这种摩擦会同时致使零件表面出现微小峰谷和不平。一般说来，机械零件表面光滑度与粗糙度成反比，而机械的失效主要是由表面零部件开始的，因此其表面的光滑度能够提升机械零件的使用寿命。

由此可见，机械产品可靠性和耐磨性的提升可以依靠改善机械加工表面的粗糙不平度来完成，而加工后机械零件表面质量的改进能够提升机械产品的物理性能和力学性能。因此，为了提升机械产品的综合性能，需要采取综合有效的措施应对零件表面所产生的粗糙不平，提升表面质量，从而提升机械产品整体质量。机械加工表面质量受到多种因素的影响，只有通过每个环节质量控制的增强才能保障零件表面质量的提升。下文将对这些问题进行深入的探讨和分析，提出机械加工的表面质量提升措施，切实改进机械零件的质量和完善机械加工的环节，以期为实际工作提供参考。

表面质量对零件性能的影响

a影响零件耐磨性

机械零件的磨损有三种情况，即：①初期磨损；②使用中的正常磨损；③意外剧烈磨损。而表面粗糙度对零件表面的磨损有着一定程度的影响，通常情况下零件表面粗糙度对于其磨损性能有一定的影响，但表面过于光滑也不利于润滑油的存储，从而致使机械加工接触面上的分子黏结增加磨损几率。因此，需要根据机械零件的工作情况选择合适的粗糙度值以保证零件的最佳工作状态。

b影响零件疲劳度

机械零件在荷载作用改变后容易产生一定的疲劳度，通常于零件表面及冷硬层下发生。表面的粗糙程度直接影响零件的疲劳强度，一般情况下，表面粗糙度与抗疲劳能力成反比，表面越粗糙零件抗疲劳能力越差。因此，需要依据机械零件工作状态确定其抗疲劳能力，尽量保证零件一定的光滑度。

c影响零件耐蚀性

在腐蚀性介质条件下零件工作时容易吸附腐蚀介质，而这些介质容易利用表面的细微裂缝渗透进零件的内部，而表面粗糙度与吸附腐蚀介质效果成正比，表面越粗糙腐蚀介质越容易渗透。零件表面残存的压应力能够增强表面的紧实程度抵抗腐蚀介质侵入，增加了零件的耐腐蚀度，但若为拉应力则容易增大表面裂痕加大零件的腐蚀程度，影响零件的耐腐蚀性能。

d影响零件的寿命

零件表面粗糙度直接影响零件的使用寿命，表面越粗糙零件越容易磨损，缩短其使用寿命。因此，零件表面的粗糙程度直接影响零件的使用寿命，需要依据零件的工作情况增加其光滑度，以减少粗糙度增长其使用寿命。

机械加工中影响表面粗糙度的因素及解决措施

a机械加工表面质量的影响因素

①切削加工

作为零件加工的重要环节，机械加工表面质量与切削加工质量息息相关，其中切削加工的工具、方式、进给量、切角大小、润滑液以及切削时的塑性形变等对于表面质量都有一定程度的影响。此外，零件的材料、砂轮粒度、砂轮强度以及磨削径向进给量等均能够影响零件的表面加工质量。

②表面冷作硬化

冷作硬化容易致使零件的塑性形变，使零件的结构和质地发生形变和弯曲，导致切割过程中晶粒的滚动和碎裂，进而增加外层的坚硬度和韧性，使零件的塑性减少。同时，其物理和力学特性也将随之发生改变，导致机械加工中出现不利影响，机械加工的表面质量出现变化，使得机械零件使用寿命减少，耐用性减弱。

③表面材料组织变化

切削所产生的热量将使零件表面温度提升，超过相变温度将导致表面材料的组织发生相应变化，进而产生不利影响。其主要的方式是回火、淬火以及退火烧伤三种形式，而这种现象容易降低零件表面强度和硬度。同时，残余应力容易引发零件的微小裂缝，影响机械零件的表面粗糙度，致使表面材料产生不利影响。

④表面残余应力

表面残余应力的产生主要来源于机械加工切削环节中表面金属层的塑性形变，致使表层金属的比容增大，体积膨胀，从而引发零件残余应力发生。此外，切削加工过程容易产生较大的切削热，不同材料的密度和比容之间差异将致使零件表面的组织发生变化，阻碍零件的顺利使用，残余应力的发生也容易使零件磨损度和疲劳度的产生。

b机械加工表面的改进措施

①改进加工工具

工具的改进能够保障零件的表面质量。因此，要使用有效对策改善加工刀具，选择加工刀具，使用适合的刀尖圆弧半径、副偏角及修光刃、宽刃精刨刀、精车刀等，保障选择符合产品加工需要的加工工具，最为重要的是要适应工具材料的性能和材料，确保刀具的质量。不使用磨损刀具是减少零件表面粗糙度的重要手段，能有效提升零件的表面质量。

②合理选择材料

提升零件性质是延长零件寿命的重要手段，因此必须提升零件材料的质量，合理选择零件的材料，增强零件的质量控制工作。同时，工序的选择和应用能够降低材料的粗糙度，提升零件的表面质量，降低零件表面材料的塑性，使零件具有适宜的组织结构，包括状态、晶粒度以及布局等，提升零件本身的质量和加工质量。

③改善加工条件

加工条件的改善能够减少零件的积屑瘤，从而使机械加工后零件的表面实际残留面积高度更加接近于理论值，有效保证零件的质量。加工条件的改善主要通过切削角度、速度以及深度等方面的改进，如减少主副偏角、增加刀尖圆弧半径等，从而降低机械加工表面的粗糙度，减少切削变形，减少前后刀面间的摩擦和积屑瘤等。

④完善工艺方法

科学合理的加工工艺和流程能够减小零件表面的粗糙度，提升零件的加工产品质量，因此需要采用合适的加工方法如精密、超精密和光整加工方法，通过较小的进给速度，精确细致地修正工作砂轮的表面，确保工具的锋利度。此外，应选择合适的切削液促进机械加工的顺利进行，提升零件的表面光滑程度。

⑤应用先进技术

先进技术不仅能够推进机械加工的顺利进行，而且能够保证零件的加工质量。通过现代计算机技术的改进能够使机械加工严格按照机械加工流程和规范进行，满足零件机械加工的精准度。在满足机械加工要求的前提下，选择适宜的材料和加工方式，可以有效保证零件的表面质量。

⑥减少残余应力

刀具几何形状的合理选择能够保证机械加工刀具角度的合理性，通过合适的切削液、切削速度等控制，保证机械加工表面变形程度的减少，降低甚至杜绝残余应力的发生，降低零件的塑性形变，减少切削温度。

结语

综上所述，机械加工过程中，影响表面质量的因素有很多方面。改善机械零件表面粗糙度能够提升机械加工整体的质量，因此在今后机械加工的过程中应该认识到零件表面质量的重要性，有针对性地采取改进和完善措施，注重培养机械加工人员的综合素质，严格进行机械加工的技术操作规范，注重机械加工的规范性，同时注意实时总结加工工作中的经验，促进机械加工过程的顺利进行，提升整个机械加工的质量及效果。

参考：

［1］任华宝.影响机械加工表面质量的因素及对应措施［J］.中国包装工业，2013（06）：12-13.

［2］杨燕华.探究影响机械加工表面质量的因素［J］.民营科技，2013（08）：25.

［3］龚晶晶.浅析机械加工表面质量及改进措施［J］.职业，2015（35）：151.

［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.