关于机械加工表面质量论述分析

秦素玲

摘 要：零件为机械设备正常运行的基础，其加工效果决定了设备整体运行稳定与安全性。零件装配后往往需要高速、高压、高温下运行，受到的各因素影响大，如果加工不合格，很容易出现质量缺陷，造成设备无法正常运行。且大部分零件的失效均是从表面开始，因此在机械加工阶段，需要重点做好表面质量的控制，本文就此方面进行了简单的讨论。

关键词：机械加工；表面质量；加工技术

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.05.050

0 引言

机械设备需要由多个零部件组成，如果其中任何一个零部件失效，均会对机械设备的运行效率产生影响，严重的甚至会造成设备损坏。为提高零件运行效率，需要在机械加工阶段做好管理，尤其是表面加工质量，避免因表面失效对设备性能产生影响。应做好对机械加工表面质量要求分析，了解各项影响因素，在此基础上来采取措施进行优化。

1 机械加工表面质量分析

作为机械加工质量的关键性因素，零件表面质量一直都是机械加工需要控制的要点，而所谓的表面质量即机械加工后零件表面层微观几何结构以及表层金属材料性质发生变化的情况。通过机械加工后的零件表面，微观结合形状会存在一定偏差，且其表面层物理学性能也会发生变化。因此在对机械加工表面质量进行分析时，主要从几何特征与物理力学性能两方面进行分析。一方面，零件表面几何特征。机械加工表面微观几何特征主要包括表面粗糙度与表面波度，其中表面粗糙度即波距小于1mm的表面微小波纹。另一方面，物理力学性能。主要包括表面层加工硬化、金相组织变化以及残余应力等，机械零件在加工过程中，受到切削力以及热力综合影响，会使得零件表层技术物理力学性能与基本金属物理力学性能相比发生一定变化。

2 机械加工表面质量影响因素分析

2.1 表面残余应力

在机械零件加工过程中，会始终伴随着冷塑性变形、热塑性变形以及金相组织变化等作用，在完成所有加工工序后，便会在零件体积以及形状上产生一定的变化，而零件表层所残留的应力，即为残余应力。对于应力来说，可以分为多种类型，在对其进行分析时，需要明确哪种应力造成的零件变形，例如以冷塑变形为主，则证明残余应力为压应力；以热塑性变形为主，则证明残余应力为拉应力[1]。如果零件表层的残余应力超出其自身所能承受的最大限度，便会使得零件表面出现裂纹，影响零件表面质量，降低其性能。

2.2 加工原材料与技术

原材料可以说是影响零件最终加工效果的基础因素，如果所选加工原材料不合格，则在加工工程中无论是选择用何种技术，均无法保证零件机械加工表面质量。而在选择优良加工原材料的基础上，还需要进一步选择对应的加工技术，积极应用先进且成熟的技术，来确保零件机械加工表面质量满足要求。良好的技术可以在一定程度上弥补原材料的缺点，但是如果所选技术过于落后，无论是选择用何种材料，均不能保证零件加工效果，也是影响机械加工表面质量的重要因素[2]。

2.3 表层冷作硬化

在对机械零件进行加工时，切削力作用会产生一定的塑性变形，导致零件表面产生扭曲变形，而影响零件加工表面质量。同时，零件表层晶粒间会发生剪切滑动，且晶粒会被拉长或者纤维化，情况严重的甚至会发生破碎，而造成零件表层硬度提高，使得而金属变形阻力增大，并会在一定程度上改变零件物理性质，无法保证零件表面质量。

3 机械加工表面质量控制措施

3.1 合理选择原材料

任何零件的加工制造，均需要以质量与性能优良的原材料作为基础，确保其塑性与金相组织满足加工要求，降低对零件机械加工表面质量的影响。对于低碳与低合金钢材料，需要在正式加工前，对其进行“正火处理”，来降低材料自身塑性，减轻其对加工效果的影响[3]。另外，对于不同的材料其金相组织存在一定的差异性，对零件加工质量要求也各不相同，在加工前需要全面了解其组织状态与晶粒分布特点，以此为基础来选择相应的加工技术，争取提高零件表面质量。

3.2 提高加工技术效率

零件机械加工技术主要可以分为两大类，一类是精密、超精密与光整加工，另一类则是滚压、挤孔与金刚石压光冷压型加工。加工前要配合零件原材料来选择合适的加工技术，并严格按照技术规范进行操作，提高加工效果。在选择第一类技术加工时，要控制好径向进给量，尽量使其保持在一个较小的程度，而砂轮工作速度则尽量提高，并控制零件速度在较低范围。砂轮要尽量选择细粒砂轮，并提前对其表面进行处理，使其保持在良好的运行状态。其中，要重点做好切削与磨削工艺控制，选择合适的加工工具，一般刀尖圆弧半径越大，副偏角越小的刀具，加工后零件表面粗糙度越低。

3.3 表面残余应力控制

零件表面存在的残余应力会造成零件表面出现裂纹，以提高零件加工表面质量为目的，必须要做好此项因素的控制。一般可以适当的提高切削速度、减小刃口圆弧半径以及增大刀具前角等方式来降低表面残余应力。另外，还可以通过控制零件塑性变形程度，以及加工温度等措施，来降低零件表面残余应力。

4 结束语

表面质量是衡量零件机械加工效果的重要因素，且零件失效时，往往会从表面开始，如果表面质量不合格，势必会对机械设备产生较大的影响。因此需要做好影响机械加工表面质量各因素的分析，有针对性的采取措施进行优化。

参考文献：

[1]吴孟宝.影响机械加工零件表面质量的因素分析及对策[J].大众科技，2008（11）：145-146.

[2]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.

[3]张志刚.机械加工表面质量优化措施的分析[J].民营科技，2013（09）：24.