机加工表面质量改进措施

王海峰

摘 要：经过机械加工处理后的零件，表面有细微的不平整，这种现象，我们称为粗糙度，而被加工的物品的力学性、物理性和化学性一样会受到来自被加工质量的影响。机械设备自身的适用程度和稳定性，以及机械构件的抗磨损度、抗腐蚀性和损坏度等性能，这些因素都是会在很大程度上影响到加工物品外表质量。掌握机械设备的技术方法对于加工外部质量所产生影响的作用规律，对于加强物品外表质量和设备的使用效果，都有着非常重要的意义和作用。

关键词：机加工；粗糙度；零件

中图分类号： TH13 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）15-192-2

0 引言

零件在机械加工后表面的微观不平度，我们叫做机械加工表面质量，也可以叫做粗糙度，零件经过机械加工后，其表面可能会影响到被加工零件的各种性能。零件表面的质量同时还会影响了产品的工作性能和可靠性。

1 机械的粗糙度对于产品性能的影响

1.1 粗糙度对于耐磨性的影响

零件的磨损可以分为三个阶段，分别是初期磨损、正常磨损、剧烈磨损。零件表面的粗糙度在很大的程度上都会影响到零件表面的磨损。一般来讲，表面粗糙度的数值越小，零件的磨损性越强。可是如果表面粗糙度的数值过大，润滑油很难被保存，在接触面也容易使得分子粘接，因此，粗糙度能不能有一个合理的数值，这和零件平时的工作情况密不可分，工作载荷加大的时候，就会使初期磨损量也加大，从而粗糙度加大。

1.2 粗糙度会直接影响到疲劳程度

一般来说，金属如果受到交变载荷的作用而出现了疲劳破坏，而疲劳破坏往往都是出现在冷硬层的下面。因此，疲劳强度受零件表面质量的直接影响。零件表面粗糙值如果大，那么抗疲劳破坏的能力就会变小。

1.3 粗糙度对于耐腐蚀性的影响

零件的耐腐蚀性，在某种程度上来讲，完全是取决于零件的表面粗糙度。零件表面的粗糙值越大，其抗腐蚀性就越差。

1.4 粗糙度直接影响了配合质量

零件表面的配合质量受粗糙度的直接影响。如果粗糙值大，就会使得磨损变得越来越大，进而间隙变大，这就不符合所规定的配合性质要求。对于过盈配合来讲，在装配中，一些表面的凸峰被挤平，这就导致了过盈量也随之变小，最终使各配件之间的连接强度降低了很多。

2 影响机械加工粗糙度的原因

2.1 切削加工

刀具在进行进给作用的时候，会在表面留下切削层的残留面积，这些面积的形状，就是刀具几何形状的反映。如果想要使残留面积高度降低，就要先使进给量和主、右偏角缩小，然后使刀尖圆弧的半径增加。同时，适当使刀具的前角加大，会减小塑形变形的程度，而润滑液的正确选择，以及提高刃磨质量，都是降低塑性变形和抑制刀瘤产生的方法，同时还是减小粗糙度值的必要措施。

2.1.1 零件的性质

塑性材料在加工的过程中，由于刀具对金属的挤压所产生的变形，加上零件分离时候的撕裂作用，就使得零件表面的粗糙度增加。零件的韧性越好，就会带动金属的塑性变形越大，也会使加工表面变得更加粗糙。在对脆性材质加工时，切屑都已经成碎粒，其崩溅的碎片一旦落到了加工的表面，那么就会留下非常多的小坑，使表面变得非常粗糙。

2.1.2 零件表面受到磨削加工影响而变粗糙的原因

在正面切削的时候，零件表面粗糙度形成的过程完全一样，几何因素和金属表面自身的塑性变形都将形成磨削加工时候表面的粗糙度。

2.1.3 加工表面层时候，物理机械性能的原因

在切削时，零件会受到切削力和切削热的两种作用，因此造成了金属表面物理机械性能的变化，这其中最突出的就是金属表面层的微硬度发生变化。

2.2 金属表面层的冷作硬化

2.2.1 冷作硬化和评定参数

进行机械加工时，由于切削力而产生的塑性变形，就会导致品格扭曲，严重的甚至会导致畸形，颗粒之间也会发生剪切滑移的现象，从而品粒被拉长以及纤维化，这些都是能够使金属表面层提高硬度和强度的因素，种种这些，我们统称为冷作硬化。

金属表面层的强化所产生的后果，是加大金属变形的阻力，当金属的塑性变形变小时，物理性能也随之发生一定的变化。被冷作硬化后的金属，处在高能的位置，所以状态十分不稳定，可是只要一有机会，不稳定的状态就会向着稳定的状态方向转化，这种现象，我们就称为硬化。

2.2.2 冷作硬化的产生因素

当切削刃钝圆的半径变大的时候，金属表面的挤压作用也会变的更强，这就促使金属表面塑性变形的形成，进而使冷作硬化加强。如果刀具后刀面的磨损程度发生变化，那么被加工的零件和后刀面之间的摩擦也会随之发生相应的变化，同时塑性变形变大，这些因素都会使冷硬加强。当切削的速度加快的时候，刀具和零件间相互作用的时间会减少，从而使得塑性变形的扩展深度和冷硬层深度都会随之变小。提升了切削的速度，切削热在零件表面作用所用的时间就会缩短，这就使得冷硬程度相对加大。

2.3 金属表面层材料的金相组织变化

经过切削热使得被加工的零件温度上升，金属表面层的金相组织也发生了相应的变化。被磨的零件表面成温度，大大超过了相变温度，这时候，金属的表面层就会发生金相组织变化，从而降低金属表层的强度，同时产生残余应力，严重时将会产生裂痕，我们称这种现象为磨削烧伤。

通常情况下，在磨削淬火钢时会有三种不同的烧伤情况：

首先是回火烧伤。这种情况是指在磨削区的温度还处在淬火钢温度之下，但是又超过了马氏体的温度，这时候金属表面层的马氏体组织，就会变成回火组织，因此，我们称这种情况叫做回火烧伤。

第二是淬火烧伤。这种情况所指的是磨削区的温度在相变温度之上，再加上冷却液的配合作用，在金属的表面层会发生第二次的淬火，也就是说，在金属的表面层会出现二次淬火马氏体组织，其硬度大大超过了起初的回火马氏体，而在其下层，由于冷却的时间较长，会使硬度对于开始时候的回火马氏体，这种现象叫做淬火烧伤。

最后是退火烧伤。这种情况是说磨削区的温度虽然超过了相变温度，可磨削区还没有使用冷却液，这时候金属表面层会出现退火组织，从而使表面层的硬度大幅度下降，这种现象我们称为退火烧伤。

改变磨削烧伤的方法途径有两个：第一，是磨消热的减少；第二是冷却条件的完善。

2.4 表面层的残余应力产生的原因

①在进行切削的同时，金属表面层在受到加工时，内部会发生塑性变形，这就增加了金属表面层的比容，由于塑性变形只会发生在金属的表层之中，而且金属表层的比容增加，体积也会随着发生膨胀，这些原因都会使金属的表层产生残余应力。②切削热在进行切削加工的时候会大量产生。③金相组织相互之间有着不同的密度，他们都拥有各自的比容，金属的表面只要是金相组织发生变化，那么就会受到基体的阻碍，最终形成残余应力。

3 如何提升加工表面的质量

正确的选择刀具的几何形状，利用大的前后角，而且要尽量缩小切削刀刃口半径；在使用刀具的同时，要正确对后刀面磨损宽度限制；正确选择切削用量，用较高的切削速度和小的进给量；在加工的时候，采用切削液等等，都可以减少加工零件表面成的变形强化。同时，在生产过程中，经常利用挤孔、喷丸强化和金刚石亚光等方法，进行表面层材质的完善。通过这些措施的合理应用，可以很快加强加工零件表面的质量，从而提升其工作性能及可靠性。

4 结语

零件的表面存有残余应力的时候，疲劳强度就会有所下降，特别是有着应力集中，或者是具有腐蚀性介质的零件，会有更为突出的影响，而残余应力产生的因素更加复杂。除此之外，在生产过程中，经常利用挤孔、喷丸强化和金刚石亚光等方法，进行表面层材质的完善。从而提高产品自身的可靠性及工作性能。

参 考 文 献

[1] 马吉峰.浅析影响机械加工表面质量的因素及改进措施 [J].科技创新与应用，2014（05）.

[2] 李金.浅谈机械加工表面质量与热处理的提高[J].黑龙江科技信息，2014（15）.

[3] 冯丽.影响机械加工表面质量的若干因素和改进方法[J].中国科技信息，2014（05）.

[4] 詹琼.机械加工表面质量对及其使用性能的影响[J].山东工业技术，2015（21）.