影响机械加工表面质量的因素及措施分析

张馨予

（齐齐哈尔二机床集团有限公司，黑龙江齐齐哈尔　161005）



影响机械加工表面质量的因素及措施分析

张馨予

（齐齐哈尔二机床集团有限公司，黑龙江齐齐哈尔161005）

摘要：机械加工表面质量即粗糙度，其直接影响被加工件的物理、化学及力学性能以及产品的工作性能、可靠性、寿命。通过对零件表面粗糙度的影响因素的分析，可以知道影响表面粗糙度的因素有机床切削参数、刀具自身参数、工件材料性能及热处理等多方面。采取合理选择刀具、选择合理的切削参数等措施，使加工品达到设计及使用要求。

关键词：机械加工；表面质量；影响因素；措施分析

机械加工表面质量即粗糙度，其直接影响被加工件的物理、化学及力学性能以及产品的工作性能、可靠性、寿命。同样机械零件的损坏及相关失效，大多都是从零件表面开始的。笔者通过多年的现场实践经验，对机械加工表面质量问题不断进行总结和分析，文章指出了影响机械加工表面质量的因素，并提出了提高机械加工表面质量的措施，希望对从事机械加工的技术人员与操作者有一定的指导作用。

1　零件表面粗糙度对产品使用性能的影响

（1）表面粗糙度对零件表面相对磨损的影响较大。一般说表面粗糙度值愈小，相配合的零件稳定性、耐磨损性愈好。相互配合且转动的零件由于表面粗糙度值过小，零件间的润滑油不容易储存，接触面之间容易发生表面磨损加剧。对间隙配合来说，表面越粗糙，就越易磨损，使工作过程中间隙逐渐增大；对过盈配合来说，由于装配时将微观凸峰挤平，减小了实际有效过盈，降低了联结强度。一个刚加工好的摩擦副的两个接触表面之间，最初阶段在表面粗糙的峰部接触，实际接触面积远小于理论接触面积，在相互接触的部分有非常大的单位应力，使实际接触面积处产生塑性变形、弹性变形和峰部之间的剪切破坏，引起严重磨损。

任何零件的耐蚀性在一定程度上取决于表面粗糙度值大小。表面粗糙度值越大，则零件的凹谷中聚集腐蚀性物质就越多，抗蚀性就越差。表面粗糙度影响零件的密封性。粗糙的表面之间无法严密地贴合，气体或液体通过接触面间的缝隙渗漏。金属加工过程中受交变载荷作用后产生的疲劳破坏往往发生在零件表面和表面冷硬层下面，因此，零件的表面质量对疲劳强度影响很大。表面粗糙度值愈大，抗疲劳破坏的能力就愈差。

（2）表面粗糙度影响零件的疲劳强度。粗糙零件的表面存在较大的波谷，它们像尖角缺口和裂纹一样，对应力集中很敏感，从而影响零件的疲劳强度。

（3）表面粗糙度影响零件的接触刚度。接触刚度是零件结合面在外力作用下，抵抗接触变形的能力。机器的刚度在很大程度上取决于各零件之间的接触刚度。

（4）影响零件的测量精度。零件被测表面和测量工具测量面的表面粗糙度都会直接影响测量的精度，尤其是在精密测量时。此外，表面粗糙度对零件的镀涂层、导热性和接触电阻、反射能力和辐射性能、液体和气体流动的阻力、导体表面电流的流通等都会有不同程度的影响。

2　影响零件表面粗糙度的因素

（1）机械加工过程中影响零件表面粗糙度有机床振动、装卡、刀具等因素，其中刀具的副偏角、主偏角、刀尖圆弧半径等是刀具影响的主要因素。在一定的条件下，减小副偏角、主偏角、刀尖圆弧半径都可以降低表面粗糙度。此外，适当增大刀具的前角以减小切削时的塑性变形程度，合理选择润滑液和提高刀具刃磨质量以减小切削时的塑性变形和抑制刀瘤、鳞刺的生成，也是减小表面粗糙度值的有效措施。

（2）磨床磨削加工零件表面时，影响粗糙度的形成是由几何因素和表面金属的塑性变形来决定的。影响磨削表面粗糙的主要因素有：砂轮的自身属性、磨削参数及冷却润滑液等。其中值得一提的是塑性材料加工时，由刀具对塑性材料的切削挤压产生了塑性变形且刀具迫使切屑铁屑与工件分离，使被加工件表面粗糙度值大。

3　提高零件表面粗糙度的措施

通过对零件表面粗糙度的影响因素的分析，可以知道影响表面粗糙度的因素有机床切削参数、刀具自身参数、工件材料性能及热处理、工艺系统刚度和机床自身刚性、精度等多方面。因此采取以下一些措施降低零件的表面粗糙度，使其达到设计及使用要求：

（1）在机加工艺编制过程中选用与工件材料适应性好的刀具材料，机加现场避免使用磨损严重的刀具，这些均有利于减小表面粗糙度。

（2）对于塑性性能不适合加工的零件先进行热处理，改变其内部的金相组织使其达到加工要求而降低表面粗糙度。

（3）选择合理的切削参数，采用高效切削液，增强装卡加工工艺系统刚度，提高机床的动态稳定性，都可获得好的表面粗糙度。

（4）一些精度高、表面粗糙度要求高的零件，主要是采用精密、超精密和光整加工。选用较小的径向进给量，选用较大的砂轮速度和较小的轴向进给速度，工件速度应该低些，采用细粒度砂轮；精细修整砂轮工作表面，使砂轮上磨粒锋利，也可达到较好的磨削效果。选择适宜的磨削液能获得低粗糙度表面。

4　结语

现代的机械加工越来越精密，用户对零件的表面也要求的越来越严格，本文只是笔者在生产实践中的总结，希望能对相关企业有帮助，能提高机械加工零件的表面质量，提高了产品的工作性能、可靠性、寿命。

参考文献

［1］王开远.表面粗糙度标准的应用［J］.机械工业标准化与质量，2003，（7）.

［2］陈普.试析表面粗糙度对零部件的影响［J］.福建质量信息，2006，（8）.

［3］周志雄，毛聪，周德旺，任莹晖.平面磨削温度及其对表面质量影响的实验研究［J］.中国机械工程，2008，（8）．

Factors Influencing the Surface Quality of Machining and Measures Analysis

ZHANG Xing-yu
（Qiqihar NO2 Machine Tool Group Co.，LTD.，Qiqihar，Heilongjiang 161005，China）

Abstract:The mechanical processing surface quality directly influences the physical，chemical and mechanics function of objects being processed and the performance and use life of products.Through the analysis of factors that influence the roughness of component's surface，we can know that the influencing factors include machine tool cutting parameter，tool parameter，workpiece material properties and hot processing. Using proper tools and cutting parameter can help to reach the design and requirements of processed objects.

Key words:mechanical processing；surface quality；influencing factors；measures analysis

作者简介：张馨予（1982-），女，黑龙江齐齐哈尔人，硕士研究生，工程师，主要研究方向：技术管理。

收稿日期：2016-01-06

中图分类号：TH161

文献标识码：A

文章编号：2095-980X（2016）02-0021-02