影响机械加工表面质量的因素及改进方法

杲立广

[摘           要]  在机械设计与制作的过程中，不同的系统部件和各种零件与加工的方式，都有着各种不同的参数要求，因此对机械设计时，在各种精密零件的设计要求中，往往需要在多种不同方面，根据机械设计手册，进行相关的参数限制。在国家标准的约束下，尽管对大部分的机械加工工艺，已经有了飞跃式的进步，但是在面对大量机械制作时，在各种机械制作标准上，难免会产生残次品，以及出现无法满足客户要求的现象，而在这个改进过程中，就会造成机械加工难度的提升。经过多次的调研数据显示，在机械加工工程当中，影响机械零件表面质量的因素，是在各种制作工艺中，影响因素最多，并且其改进条件多，改进方法难，因此以下将结合机械加工过程，对表面加工质量、存在的问题和改进方法，进行相关的讨论研究。

[关    键   词]  机械加工;加工表面质量;影响因素;改进方法

[中图分类号]  TH161.14              [文献标志码]  A                     [文章编号]  2096-0603（2020）51-0138-02

对大多数的机械工厂来说，对机械进行加工精度的分析，以及对相关加工工艺的选用，都是不可避免的关键过程，但是在大多数的情况下，机械加工都需要足够的经验支撑，才能够勉强实现。尤其是对机械零件表面的加工质量来说，充分的加工经验和必要的科学加工方式的结合，才可能勉强应对大多数的问题，对出现的突发情况来说，可能会导致零件加工的失败，因此造成的成本增加，导致的机械加工时长增加，很有可能会使用户对机械生产公司失去信任。因此在机械表面加工过程当中，根据大多数加工过程的研究和科学理论的結合，总结对以下几方面的探讨。

一、影响加工表面质量的因素

（一）刀具加工时对机械表面光滑度的影响

在机械制作的批量生产时，对刀具的使用和调控，是整个机械加工过程中最重要且影响最大的一环，尽管在机械制作工艺的发展当中，越来越多自动化车床，已经逐渐取代了传统车床，并且逐渐依靠自动化设备，来提升刀具在运作时，切削机械原料的准确度，通过将计算机与机械结合的方式，尽可能地提升在传统机械制作工艺中刀具打磨原料时的准确度以及切削工艺时的高效性。但是在实际情况中，对大多数机械加工流程来说，通过刀具来进行机械加工的直接接触，反复地高硬度碰撞，会导致温度的提升，尽管在一定程度上，可能会导致被加工的工件出现微小的形变和软化，但是在实际加工当中，只要是正常的工艺加工流程，都能够迅速实现降温，在车床上也不会产生严重形变。但是对磨削工艺，机械加工过程中，不免会产生各种不同的废屑，尤其是一些比较普通金属来说，这种废屑经过高温的影响，极有可能会在瞬间依附在被加工的工件表面上，经过检验和调查，发现由此而产生的失败品在机械加工过程当中是最多的。另外，对刀具来说，各种打磨、钻孔和切割设备上，往往没有对被加工材料，进行相应的规范和要求，因此对一些硬度相对较强的材料在进行机械加工的过程中，特别容易因为内部组织的细微变化，造成表面的裂纹[1]。

（二）机械加工环境中材料的选用

在车间的环境中，一般的情况下，各种指数都是相对稳定的，但是在实际加工过程中，各种温度、湿度和车床的清洁度，都有可能会损坏机械表面加工质量，尤其在气候变化相对较大的情况下，机械工件的脆性和本身的硬度，都会对机械加工造成影响。在各种环境因素的影响下，尤其是对打磨类的加工，在进行加工过程中，工件表面由于环境因素，可能会造成暂时性的光滑，容易导致打磨效果较差，因此而难以实现，在进行设计时要求的表面光滑度，在进行工厂加工时，由于外部环境因素，一般会导致残次品占比的增加，同时在进行出厂检验时，一般很难发现问题。但是在目前的机械加工应用中，大多数的金属都是铸铁等特殊材料，而并非是单一的个别金属，对目前使用中的大多数金属，其热稳定性好，同时化学性质也特别稳定，因此，受到环境影响从而导致的表面光滑度不足的情况在实际加工车间中十分少见。尽管如此，在机械加工车间中，由于空气中的废屑、环境当中的水珠，都可能在环境突变下，影响到一些精密机械的加工，不仅可能会造成表面光滑度不符合既定要求，同时也可能会影响到整个机械系统在未来使用中的精密性[2]。

（三）由于物理性能导致影响机械表面质量加工

在整个机械加工的过程中，完全根据设计参数来进行车床进给量的设计，但是如果工件在一开始的时候，其硬度和光滑程度，已经由于操作不当和各种环境的影响，出现了内部结构和各种参数的改变，因此在机械加工过程中，对刀具给进量的调整，也是保障机械设计，符合工艺要求的重要方法。对工件的加工来说，尤其是对环境变化相对比较敏感的金属材料，在进行精密加工时，往往在表面光滑度的加工过程中，容易发生微小的变形以及各种特殊物质的吸附，因此而造成表面加工质量较差，是导致机械表面加工出现问题的重要原因。另外，从物理层面来看，目前用于切割和打磨的工具，大多是采用砂轮来进行加工，因此对砂轮的内部分子距离以及被加工材料的硬度，导致被加工合金往往会在实际打磨过程中，出现划痕等现象，由于打磨材料硬度的不足，也极有可能会出现外部表面其粗糙度严重偏离既定的要求[3]。另外，在金属的加工过程当中，可能会存在冷作硬化以及各种烧伤等影响顺利加工的突发性因素，但是在大多数切割摩擦工艺当中，随着温度的提升，其硬化程度也会随之降低。

二、机械加工表面质量参数与加工方法

（一）对加工材料的选用和分析

对机械加工步骤来说，一般是按照传统加工工艺来进行，尽管可能是机械创新研究加工，也能够按照国家标准与一般加工流程进行相关的研究与调整，但是在进行机械材料加工以前，往往必须要根据需求进行加工材料的选用，一般来说包括刀具材料的选用和刀具自身性质的调整。尤其是根据被加工材料的硬度，进行应力集中的设计，对切割刀具的工作任务来说，结合想要使其更好完成切削目的而不会拖泥带水，切削刃钝圆是相对重要的因素，通过增大钝圆半径的方法，来实现更好的切割工艺[4]。不仅如此，对各种切割钻孔类刀具来说，产生磨损是最常见的情况，尤其在进行外部光滑度的加工过程中，对加工刀具和加工材料的选用是至关重要的一点。因为在加工过程当中，打磨会使双方的光滑度得到提升，因此造成了刀具的快速损耗，因此容易影响到机械在未来的使用，根据所选定的光滑度参数，证明该机械在未来的使用环境下，可能会面临更高的要求，由于刀具的磨损造成光滑度的不足，也就说明机械无法满足正常工作的需要。

（二）机械材料自身参数对表面质量的影响

在进行机械加工材料的选用时，既要分析该机械在未来的工作，确保机械质量等系数满足未来的工作环境，又要尽可能根据目前的加工技术，提高机械在实际使用中各种任务完成的效率。在机械加工的过程当中，尤其是材料自身组织的变化是造成表面加工质量不足的重要原因，因此对机械本身材料的选用是生产机械至关重要的一环。举例来说，在进行表面加工的过程中，机械表面层的材料，极有可能会因为温度的影响，使金属在加工中软化，进行切割和打磨时，也会出现用力不集中的现象，因此而产生磨削烧伤，造成的后果不仅导致前面的加工工序得重新再来，对部分造价相对较高的原料也会造成制作成本的大幅度提升。因此在进行机械加工以前，需要嚴格规划加工方法，才能尽可能地降低各种材料损坏的影响和损失，对于被加工材料的属性进行针对性的规划，发挥其最大的效果才能够真正地发挥材料的功能[5]。

三、对目前加工方法的不足提出的改进建议

（一）结合自动化机床降低加工难度

随着互联网和计算机设备的更新换代，越来越多的领域，开始结合目前的科技形式，进行相关的改革升级，其中也不乏像机械制造，这种传统意义上的工艺加工。其实对自动化的改革，已经进行了多年，从目前的机械加工工厂来看，最常见到的就是数控机床，通过程序设定来进行机械加工的控制，加工人员可以利用手动输入各种参数来使刀具给进，完成不同程度上的精密仪器加工。因此随着科技的进步，解决机械表面加工质量不足的问题，最直接有效的形式，就是尽可能地利用计算机设备，完成精度为微米的打磨，在人为辅助下，利用自动化加工流水线，不仅能够在精度上远远超过人力加工，还能够提高机械设备的生产效率。

（二）选择合适的加工设备和辅助用具

在进行精密机械生产加工过程中，选用恰当的加工设备，是提高机械生产效率的关键因素，同时在恰当的加工用具的辅助下，能够在复杂多变的加工环境下，实现更低的材料损失。为了确保效果更好的表面加工质量，对机械加工刀刃来说，需要结合必要的辅助用具，举例来说，为了避免由于高温引起的制作材料的变形，需要在切割时进行温度的高效吸收，才能够更加有效地提高目前的表面加工质量。而对机械加工过程中，切削液的选用也是至关重要的，首先是需要液体的比热容要足够大，才能够有效地完成热量吸收，同时需要满足降低摩擦的能力，实现类似润滑油的能力，从根本上彻底阻断热量的散发。对切削液来说，其本身是由于保护刀具，实现切削工艺顺利进行而存在的，因此随着加工工艺的提升，也能够缩减由于刀具磨损而造成的机械表面质量不足的现象。经过对加工流程的规范化以及对机械加工用具的恰当选择，能够最大程度地提高机械加工表面的质量水平[6]。

四、结语

机械加工的规范化已经基本实现，而机械制造的自动化是改进未来机械工件加工的重要途径，利用自动精准定位来实现机械表面加工工艺的提升，对改进机械表面加工质量具有不可替代的重要意义。

参考文献：

[1]崔会彬.影响机械加工表面质量的因素及采取的措施[J]. 中国机械，2015（8）：23-24.

[2]王树国，冯宪琴.影响机械加工表面质量的因素及采取的措施研究[J].硅谷，2014（9）：196-197.

[3]邹振国.影响机械加工表面质量的因素及采取的应对措施探究[J].科技创业家，2013（8）：79.

[4]张颖颖.影响机械加工表面质量的因素及采取的措施[J]. 科学与财富，2016（Z1）：459-460.

[5]王欢.对影响机械加工表面质量的因素及采取的措施分析[J].东方文化周刊，2014（13）：116.

[6]熊昌，别旭辉，巴林.浅谈影响机械加工表面质量的因素与应对措施[J].文摘版：工程技术（建筑），2016.

◎编辑 王亚青