影响机械加工表面质量的因素及采取的措施

多超 刘旭

摘 要：机械产品使用性能的提高、使用寿命的延长，与组成产品的零件加工质量密切相关。衡量零件加工质量好坏的主要指标有：加工精度和表面粗糙度。本文主要通过对影响零件表面粗糙度的因素、零件表面物理力学性能、表面质量影响零件使用性能等因素的分析和研究，提出了提高机械加工表面质量的工艺措施。

关键词：表面质量;使用性能;影响因素;控制措施

1 前言

随着工业技术的飞速发展，机械化生产得以普遍应用，与之密切相关的就是各种机器设备。机器是由机械零件装配组成的，机器的失效也是由个别零件的失效而造成的，其根本原因是零件丧失了其应具备的使用性能。零件的失效或者突然损坏，除了少数因设计不周而导致强度不够，或是由于偶然的事故引起超负荷而造成了失效损坏以外，其原因大多数是由于零件磨损、受到外界腐蚀或疲劳破坏。这些因素大都作用于零件表面，因此加工表面质量将直接影响零件的使用性能。

2 影响工件表面质量的因素

影响工件表面质量的因素主要分为：

（1）加工过程对表面质量的影响。这里主要是：工艺系统的振动对工件表面质量的影响;刀具几何参数、材料和刃磨质量对表面质量的影响;切削液对表面质量的影响;工件材料对表面质量的影响;切削条件对工件表面质量的影响;切削速度对表面粗糙度的影响;磨削加工对表面质量的影响;影响工件表面物理机械性能的因素这八大影响。

（2）使用过程中影响表面质量的因素。这主要有：耐磨性因素、疲劳强度因素、耐蚀性因素这三大因素。

3 机械加工表面质量对零件使用性能的影响

在机械加工中，由于以上影响及因素，造成了零件的加工表面产生微观不平、残余应力等各种缺陷，虽然仅存于零件极薄的表面层中，却严重影响着机械零件的精度、耐磨性、配合性、抗腐蚀性和疲劳强度等，从而进一步影响机械的使用性能和使用寿命。这些影响主要表现在以下几个方面：

（1）对零件耐磨性的影响。

（2）对零件疲劳强度的影响。

（3）对零件耐腐蚀性能的影响。

（4）对零件间配合性质的影响。

（5）对零件其他性能的影响。

总之，提高加工表面质量，对于保证零件的使用性能、提高零件的使用寿命是十分重要的。

4 控制和提高表面质量的途径

随着科学技术的发展，各种仪器的小型化、精密化的要求程度不断提高，这对零件表面质量的要求也就越来越高。为了获得合格零件，保证机器的使用性能，人们一直在研究探索控制和提高零件表面质量的途径与方法。目前提高表面质量的工艺途径大致可以分为两类：

一类是用低效率、高成本的加工方法，寻求各工艺参数的优化组合，以减小表面粗糙度。这里主要有以下两种方法：

（1）超精密切削和低粗糙度磨削加工。

（2）采用超精密加工、珩磨、研磨等方法作为最终工序加工。

另一类是重点改善工件表面层物理力学性能，以提高工件表面质量。表面层物理力学性能对零件使用性能及寿命影响很大，如果在最终工序中不能保证零件表面获得预期的表面质量要求，则应该在工艺过程中增设表面强化工序来保证零件的表面质量。表面强化工艺包括化学处理、电镀和表面机械强化等几种。

5 提高机械加工工件表面质量的措施

人们除了研究控制和提高零件表面质量的途径与方法以外，还针对提高机械加工工件表面质量制定了一系列的措施。其中这些措施有：

1、编制科学合理的工艺规程是保证工件表面质量的基础，也是加工工件的方法依据。只有工艺规程科学合理，才能为加工工件表面质量满足要求提供方法和依据，使加工工件表面质量满足要求成为可能。合理的工艺规程要求是：工艺流程要短，定位准确，选择定位基准时尽量使定位基准与设计基准重合。

2、选择合理的切削参数是保证加工质量的关键。切削参数的合理可以有效抑制积屑瘤的形成，降低理论加工残留面积的高度，提高加工工件的表面质量。切削参数主要包括：切削刀具角度、切削速度、切削深度及进给速度等。实践证明：主偏角、副偏角及刀尖圆弧半径对零件表而粗糙度都有直接影响。在进给量一定的情况下，减小主偏角和副偏角，或增大刀尖圆弧半径，可减小表面粗糙度。另外，适当增大前角和后角，可减小切削变形和前后刀面间的摩擦，抑制积屑瘤的产生从而减小表面粗糙度。

3、合理选择切削液是保证加工工件表面质量的必要条件。选择合理的切削液可以减小工件与刀具间的摩擦系数，而降低切削力与切削温度，使刀具的磨损得到改善，以保證工件的加工质量。

4、工件主要工作面的最终工序加工方法至关重要。最终工序在该工作表面的残余应力将直接影响机器零件的使用性能，所以最终工序加工方法的选择须考虑该工件主要工作表面的具体工作条件和可能的破坏形式。

6 结论

由于机械加工表面对机器零件的使用性能有着很大的影响，如耐磨性、接触刚度、疲劳强度、配合性质、抗腐蚀性能及精度稳定性等，因此对零件的重要工作表面要提出相匹配的表面质量要求，从而保证零件的有效性。由于影响表面质量因素的多样性，所以只有根据实际情况正确分析出影响机械加工表面质量的因素，才能在生产实践中采取相应的工艺措施。对表面质量根据实际需要提出经济、适用的要求，减少零件因表面质量缺陷而引起的加工质量问题，从而提高机械产品的使用性能、经济性、使用寿命和可靠性。

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