影响机械加工表面质量的相关因素探讨

◎王书华

机械系统中的很多零部件在长时间运行之后开始失效，甚至开始出现故障，而失效往往都是首先从表面开始的，比如表面出现裂纹等。因此，零部件的表面质量往往能够决定零部件的可靠性及其使用寿命。如何在现有的机械制造及机械加工工艺水平下尽可能提高机械加工的表面质量，这是目前机械制造领域的技术难题之一，也是目前的机械制造技术领域的研究热点。

一、机械加工表面质量对零部件性能的影响分析

机械加工表面质量在一定程度上来说，能够直接决定零部件的可靠性和使用寿命，这不仅仅是因为零部件的失效主要集中于表面开始的，更重要的是，机械零部件的表面加工质量对于零部件的机械性能，诸如耐磨性、耐腐蚀性、抗压性等，都有着明显的影响。

1.机械加工表面质量影响零部件的耐磨性。

耐磨性就是指零部件表面经受摩擦磨损的能力。影响零部件耐磨性的主要因素是零部件摩擦处的材料、表面质量以及系统的润滑条件。当系统的工作条件一定时，这也就意味着系统零部件摩擦处的材料以及系统的润滑条件都一定了，这时，零部件的表面质量将对零部件的耐磨性起着决定性的作用。当表面质量粗糙度数值越大，意味着表面凹凸不平的程度越大，这是零部件之间相互接触摩擦，最先受力的部分一定是凸峰的尖顶处，由于受力面积较小，因此凸峰尖顶处的摩擦力相对较大，零部件表面就容易被磨损，从而影响了其耐磨性。一般说来，机械加工表面的粗糙度数值越小，零部件的耐磨性也就越好。

2.机械加工表面质量影响零部件的耐腐蚀性。

零部件表面的粗糙度，是影响零部件耐腐蚀性的主要因素。这是因为，零部件的表面越粗糙，那么表面凹凸不平所形成的凹谷就越深，则越容易积聚腐蚀性物质，而腐蚀性物质和机械加工零部件的表面发生腐蚀作用，从而使得零部件表面发生侵蚀大大降低了零部件的耐腐蚀性。因此，要提高零部件的耐腐蚀性，很重要的一条就是提高零部件表面的光滑程度。表面粗糙度越低，那么零部件的耐腐蚀性就相对越强。

3.机械加工表面质量影响零部件的疲劳强度。

当零部件受到交变载荷或者力的作用下，零部件表面由于加工质量而形成的凹凸不平的凹谷处，以及表面有隐性缺陷处，会最先由于应力集中而发生疲劳破坏，引起零部件的疲劳强度下降。为此，对于一些重要的零部件，或者在机械系统中承受着交变载荷作用力的零部件而言，其机械加工表面质量要求往往都很高，其目的就是为了提高零部件的疲劳强度。

4.机械加工表面质量影响零部件的配合性能。

机械加工表面质量对于零部件的配合性能的影响同样也是十分明显的。零部件的表面加工质量过低，导致表面粗糙度数值过大，这使得零部件在装配过程中，要么改变原有的装配类型，要么采用硬装配而使得零部件额外承受较大的装配内应力。不管是采用哪一种方法，都会导致零部件因为承受装配内应力而发生表面破坏，或者提前失效，进而引发装配零部件的连锁效应，使得整个装配零部件系统都有可能报废。为此，只有不断的提高加工表面的质量，才能够保障零部件的装配精度，从而保障零部件的装配性能。

机械加工表面质量对于零部件的使用性能等也都有着明显的影响，可见，机械加工表面质量对于零部件的整体质量、可靠性和使用寿命有着举足轻重的影响。因而，必须要想方设法提高机械加工的表面质量。

二、机械加工表面质量的影响因素分析

机械加工一般是指刀具在被加工工件表面进行切削，或者利用加工刀具和被加工工件之间做相对运动形成加工运动。因此，机械加工表面质量的影响因素，应当从加工的对象、加工的工具等方面进行分析。

1.被加工工件的材料因素。

被加工工件的材料性质，对机械加工表面的质量具有重要影响。如果被加工工件是塑料材料件，那么在加工过程中容易发生塑性变形，容易在加工表面上留下很多麻点，严重影响了表面的加工质量；如果被加工工件是金属材料件，那么由于刀具也是硬质合金金属材料，在加工过程中，其切削角度、切实速度、切削温变等因素，都会影响到机械加工表面的质量。如果想要获得较高质量的机械加工表面，那么在加工过程中，一定要掌握被加工工件的材料性质，对加工工艺进行严格控制，才能够获得较高质量的加工表面。

2.切削因素。

在切削加工过程中，切削刀具的主偏角、副偏角、进给量、刀尖圆弧半径等都是影响加工表面质量的因素，这是因为，切削过程中，被加工工件表面会形成一层切削残余层，其实就是切削刀具表面几何形状的复映。现代实验研究表明，适当的增大刀具的前角，能够有效的降低切削过程中的塑性变形，同时减小加工表面刀瘤、毛刺的形成，有利于提高切削加工表面质量。

3.磨削因素。

磨削本身就是为了提高机械加工表面的质量，因此磨削工艺中，砂轮的粒度、硬度及其修正度，都能够直接影响到磨削加工的表面质量，砂轮粒度越小，硬度越大，那么一般来说加工得到的表面质量就相对越差，表面粗糙度数值就越大。另一方面，磨削工艺本身的一些加工参数，如磨削速度、径向进给量等，也会对机械加工表面质量产生影响。

如果被加工工件材料较软，则适宜采用较小粒度的砂轮和较低的磨削速度来加工。如果被加工工件材料较硬，那么应当选取较大粒度的砂轮和较高磨削速度来加工。

4.润滑因素。

润滑因素主要是指在切削和磨削过程中所采用的切削液，切削液能够实现对切削或者磨削加工过程中刀具与加工工件表面的降温，同时减小刀具和加工工件表面的摩擦，有利于降低被加工工件表面刀瘤、毛刺的形成，提高机械加工表面的质量。

三、结语

机械加工技术及其工艺，对于加工表面的质量有着重要的影响，而机械加工表面的质量又决定了零部件的可靠性及使用寿命，当然，并不是说机械加工表面质量越高才越好，机械加工表面质量太高，也意味着机械加工成本过高，这对于产品的市场竞争力不利，因此，机械加工表面质量决定了产品的性能，但是却又在一定程度上制约了产品的性能发展。如何处理好这样一对矛盾，是机械生产制造加工技术的首要问题。综上，在现有的机械制造工艺水平下，提高机械加工表面质量的措施和方法，对于机械加工表面质量的研究具有很好的操作性作用。