机械加工过程中的冷加工处理探究

夏添+裴斐

摘 要：机械冷加工工艺在现代机械制造业广泛应用，对我国的机械制造业起着不可估量的作用，但在应用过程出现很多弊端，本文就机械加工过程中的冷加工处理进行了分析和探讨，重点对机械冷加工工艺做了进一步的改进和优化。

关键词：机械冷加工;机械加工;机械制造

冷加工通常指金属的切削加工，用切削工具（包括刀具、磨具和磨料）把坯料或工件上多余的材料层切去成为切屑，使工件获得规定的几何形状、尺寸和表面质量的加工方法。任何切削加工都必须具备3个基本条件：切削工具、工件和切削运动。切削工具应有刃口，其材质必须比工件坚硬。不同的刀具结构和切削运动形式构成不同的切削方法。用刃形和刃数都固定的刀具进行切削的方法有车削、钻削、镗削、铣削、刨削、拉削和锯切等;用刃形和刃数都不固定的磨具或磨料进行切削的方法有磨削、研磨、珩磨和抛光等。

一、机械加工工艺分析

机械冷加工主要包括磨削、刨削、钻削、车削、拉削、铣削等。另一种机械冷加工方式是压力加工，就是指在低于再结晶温度下使金属产生塑性变形的加工工艺，主要有冲压、冷锻、冷轧、冷挤压、冷拔等方式，这种加工工艺的器件变形抗力比较大，不仅可以使金属成形而且还提高了加工器件的强度和硬度。就我国的机械加工工艺现状而言，机械加工工艺虽然在不断发展着，改进着，但远远跟不上一些发达工业国家的步伐，在整体和局部上都存在一定的差距，这些差距主要表现在产品结构不完善、科研和创新能力低导致生产投入的不健全、产业组织结构不够系统性。因此我国要不断完善机械加工工艺，为我国的经济增长建立有力的支撑。

二、金属冷加工的优缺点分析

在强化金属的同时可以获得所需的形状， 可以获得很好的尺寸公差和表面粗糙度，有些金属只能进行有限程度的冷加工，因为它们在室温下表现为脆性，冷加工削弱了延展性、导电性和耐腐蚀性。但因冷加工而导致的导电性减小的程度小于其他强化加工的影响，所以冷加工也被用来强化导电材料，如铜丝。如果各向异性的特性和残余应力控制得当的话，它们也会带来好处。如果控制不当，就会大大削弱材料性能。 由于冷加工的效果会在高温下降低甚至消失，所以对于那些工作在高温环境下的部件来说，不适用冷加工强化。冷加工会导致一些不需要的效果。比如延展性的降低以及残余应力的增加。由于冷加工或加工硬化的机制是增加了位错密度，因此任何可以重新排列或消除位错的处理方法都可以消除冷加工的效果。加工退火是一种热处理方法，用来消除部分或全部冷加工效果。加工退火分为三个阶段：恢复（Recovery），再结晶（Recrystallization）和晶粒长大（Grain Growth）。恢复发生在较低温度。它可以消除残余应力而不改变位错密度。再结晶发生在中等温度。加热超过一定温度后，含有非常低的位错密度的新晶粒会在晶界上生成。由于位错数量大幅减少，再结晶的金属因此会强度降低，延展性升高。加热温度继续升高，就到了晶粒长大阶段。在这个阶段中，所有冷加工的效果都被消除。所以这个阶段是不希望达到的。

三、机械加工过程中的冷加工处理对策

为避免冷却液所引发的的皮肤病，要用肥皂水或水乳剂替换矿物油;冷却液的组成要具备合理的要求，不得含有过多的刺激物或杂质，有机酸含量要小于10%，游离碱不得超过0.2%～0.25%。机床上应设置防护挡板，防止冷却液飞溅。为消除磨光与抛光时所产生的粉尘，主要用局部抽风装置，并尽可能把磨石全部罩住或采用湿式研磨法。机械加工车间好发生眼、手指等外伤，车间应有合理的照明。现代工业生产中所用到的机械设备种类繁多，各具特点的同时，也具有很多共性，因此，可从检验、安装、使用、维护保养、作业环境等方面来预防机械作业人身伤害事故的发生。安装安全防护装置，达到机械设备本质安全化。其中设置防护装置要以操作人员的操作位置所在平面为基准，凡高度在2m之内的所有传动带、联轴节、转轴、带轮、传动链、齿轮、飞轮、链轮、电锯等危险零部件及危险部位，都必须设置防护装置，并且防护装置要安装牢固，性能可靠，保证足够的刚度和强度，要合乎机械设备的操作条件，不影响正常的生产作业，要经久耐用，不影响设备的调整、修理、润滑和检查等，要具有防止危险的功能。机械设备的设计，必须考虑检查和维修的方便性，必要时应随设备供应专用检查，维修工具或装置。为防止运行中的机器设备或零部件超过极限位置，应配置可靠的限位装置。机器设备应设置可靠的制动装置，以保证接近危险时能有效地制动。机器设备的气、液传动机械，应设有控制超压、防止泄漏等装置。机器设备在高速运转中易于甩出的部件，应设计防止松脱装置，配置防护罩或防护网等安全装置。机器设备的操作位置高出地面2m以上时，应配置操作台、栏杆、扶手、围板等。机械设备的控制装置应装在使操作者能看到整个设备的操作位置上，在操纵台处不能看到所控制设备的全部时，必须在设备的适当位置装设紧急事故开关。各类机器设备都必须在设计中采取防噪声措施，使机器噪声低于国家规定的噪声标准。凡工艺过程中产生粉尘、有害气体或有害蒸气的机器设备，应尽量采用自动加料、自动卸料装置，并必须有吸入、净化和排放装置。设计机器设备时，应使用安全色。易发生危险的部位，必须要有安全警告提示。安全色和标志应保持清晰、显眼、持久。机器设备中产生高温、极低温、强辐射线等部位，应有屏护措施。

四、结束语

机械加工车间中有害气体排出少，危害的主要来源是器件切削时所用的冷却液和矿物油对机械作业者的伤害。一般的冷却液是由油酸或禁酸、矿物油和氢氧化钠等组成的乳状试剂。在机床作业时，冷却液也会随之离心转动，溅到皮肤上，引起了粉刺等皮肤疾病。机械冷加工工艺指的是切削加工工艺，因此被切削的器件和装夹工具之间存在着相对高速的运动，如果防护措施做的不到位，操作者的操作规程不规范，人身伤害和财产损失难免会造成。机械冷加工的这个特点不得不引起机械加工工作者的高度重视。

参考文献：

[2]林琳.关于机械加工中的钛合金材料的设计[J].企业文化，2015.

[3]姚旭.超硬材料刀具的加工对策探究[J].科技大观，2014.