影響機(jī)械加工表面質(zhì)量的因素及對策剖析

朱輝

摘要：在我國工業(yè)化發(fā)展水平逐漸提升的趨勢下，對于機(jī)械加工工藝提出了更高的要求，只有在加工過程中加強(qiáng)有效控制，才能提升產(chǎn)品質(zhì)量。表面質(zhì)量是衡量產(chǎn)品質(zhì)量的主要指標(biāo)，也就是通常所說的工件粗糙度，會(huì)對工件使用性能產(chǎn)生直接影響。然而，由于機(jī)械加工的環(huán)境較為復(fù)雜，因此多種因素會(huì)對表面質(zhì)量造成干擾，使得工件施工壽命縮短。本文將通過分析影響機(jī)械加工表面質(zhì)量的因素，探索提升機(jī)械加工表面質(zhì)量的對策，為實(shí)踐工作提供參考。

關(guān)鍵詞：機(jī)械加工;表面質(zhì)量;影響因素;對策

工件的表面幾何特征和物理學(xué)性能，共同決定其表面質(zhì)量，這是在機(jī)械加工中應(yīng)該嚴(yán)格控制的關(guān)鍵指標(biāo)。在實(shí)際生產(chǎn)工作當(dāng)中，由于在加工技術(shù)、加工方法和加工環(huán)境等方面存在的差異性，也會(huì)導(dǎo)致工件的粗糙度有所不同，往往會(huì)存在一定的幾何誤差。而工件的物理學(xué)性能，則主要會(huì)受到切削熱和切削力的作用，導(dǎo)致在同一產(chǎn)品中出現(xiàn)一定的誤差。為了能夠滿足國家和行業(yè)規(guī)范要求，需要對機(jī)械加工表面質(zhì)量的影響因素進(jìn)行有效掌控，將加工誤差控制在允許范圍內(nèi)，保障其良好的使用性能。隨著生產(chǎn)加工工藝復(fù)雜性的提升，對于表面質(zhì)量控制的要求也在提高，應(yīng)該加強(qiáng)對各個(gè)影響因素特點(diǎn)的深入分析，制定切實(shí)可行的控制方案，促進(jìn)工件使用壽命的延長。

一、影響機(jī)械加工表面質(zhì)量的因素

（一）加工刀具影響

切削工件是機(jī)械加工中的基本操作，在此過程中應(yīng)用的刀具類型及性能，會(huì)對表面質(zhì)量產(chǎn)生影響。切削層殘留會(huì)存在于工件表面上，反映了刀具的幾何形狀。尤其是在塑性材料的加工當(dāng)中，會(huì)導(dǎo)致塑性變形問題的產(chǎn)生，撕裂現(xiàn)象出現(xiàn)切削和工件分離當(dāng)中，加大了表面粗糙度。撕裂問題會(huì)隨著工件韌性的增強(qiáng)而愈發(fā)嚴(yán)重，塑性變形問題直接影響其使用功能。在加工脆性材料時(shí)，往往會(huì)有顆粒狀的切屑出現(xiàn)，當(dāng)灑落在工件表面上時(shí)會(huì)導(dǎo)致坑洞問題的出現(xiàn)，其粗糙度上升【1】。在使用刀具時(shí)的主偏角和進(jìn)給量等等，也會(huì)對機(jī)械加工表面質(zhì)量產(chǎn)生影響，而且殘留物高度會(huì)隨著刀尖圓弧半徑的增大而降低，變形問題則會(huì)更加明顯。砂輪硬度、進(jìn)料數(shù)量、液體冷卻、粒度砂輪和磨削速度等，也會(huì)導(dǎo)致表面質(zhì)量發(fā)生變化。

（二）材料性質(zhì)影響

脆性材料和塑性材料，是工件的主要材質(zhì)類型。加工塑性材料時(shí)，由于刀具的擠壓作用而發(fā)生變形，當(dāng)出現(xiàn)分離情況時(shí)也會(huì)導(dǎo)致表面質(zhì)量受到影響。脆性材料在加工中的碎粒問題，是影響其表面粗糙度的主要因素。冷加工硬化現(xiàn)象也是在機(jī)械加工中的常見現(xiàn)象，金屬強(qiáng)度會(huì)由于塑性變形而增大，改變其基本物理性質(zhì)【2】。工件的表面微觀結(jié)構(gòu)，會(huì)由于熱切割溫度過高而出現(xiàn)改變，其硬度和強(qiáng)度下降，微裂紋問題往往是由于殘余應(yīng)力增大而引發(fā)，這也是實(shí)踐工作中的磨削燒傷問題。

二、提升機(jī)械加工表面質(zhì)量的對策

（一）合理選擇刀具

控制機(jī)械加工中刀具的角度，能夠降低對表面質(zhì)量造成的干擾，為了能夠?qū)ぜ偷毒叩慕佑|振動(dòng)加以控制，需要適當(dāng)提升其幾何參數(shù)前角。通常負(fù)前角應(yīng)該在-2°-15°之間，可以有效促進(jìn)工件精度的提升。對于后角的提升，也是增強(qiáng)表面質(zhì)量的有效措施，刀面與工件接觸長度得到控制。應(yīng)該適當(dāng)降低主偏角值，在精加工中保持良好的剛度【3】。嚴(yán)格控制副偏角值，通常應(yīng)該在5°-10°之間，能夠?qū)埩舾叨冗M(jìn)行控制。此外，具有修光刃的刀具，也可以有效增強(qiáng)加工質(zhì)量，圓弧形過渡刃在機(jī)械加工中的應(yīng)用效果也較好。

（二）提升工件材質(zhì)

工件的材質(zhì)是影響機(jī)械加工表面質(zhì)量的關(guān)鍵，金相組織和塑性特點(diǎn)，是決定質(zhì)量效果的主要性能。低合金鋼材料等具有較大的塑性，因此在機(jī)械加工當(dāng)中應(yīng)該進(jìn)行正火鍛造處理，實(shí)現(xiàn)對工件材料塑性的有效控制，滿足后續(xù)切削加工要求，增強(qiáng)表面的平整度與光滑度【4】。工件材料的晶體結(jié)構(gòu)、化學(xué)性質(zhì)和物理性能等，共同組成其金相組織，因此在加工前應(yīng)該做好相應(yīng)的檢測工作，防止對表面質(zhì)量造成破壞。

（三）優(yōu)化運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)

機(jī)械加工的表面質(zhì)量，也會(huì)受到運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)精度的影響，因此在實(shí)踐操作中應(yīng)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，防止較大誤差導(dǎo)致的表面質(zhì)量問題。尤其是應(yīng)該對機(jī)械加工的機(jī)床主軸精度進(jìn)行控制，確保其符合生產(chǎn)工藝標(biāo)準(zhǔn)與要求，防止在使用中發(fā)生徑向跳動(dòng)和軸向竄動(dòng)等問題。通常情況下，應(yīng)該將其精度誤差控制在0.1mm以內(nèi)，同時(shí)促進(jìn)刀架瓜腳支撐面積的適當(dāng)擴(kuò)大，能夠防止大托板爬行問題的出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)對表面質(zhì)量的有效控制。

（四）控制殘余應(yīng)力

刀具的選擇，應(yīng)該確保其具有較大的后角與前角，對切削刃口半徑進(jìn)行控制，增強(qiáng)刃磨處理效果。在機(jī)械加工中還應(yīng)該控制其磨損量，使其保持在允許范圍之內(nèi)【5】。適當(dāng)降低進(jìn)給量，同時(shí)適當(dāng)提升轉(zhuǎn)速，保障切削用量的合理性。表層變形問題也可以通過切削液的使用進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)對切削應(yīng)力的有效控制。

結(jié)語

機(jī)械加工的表面質(zhì)量，是評估工件整體性能的關(guān)鍵指標(biāo)，因此在實(shí)際生產(chǎn)工作當(dāng)中應(yīng)該予以重點(diǎn)關(guān)注。加工刀具性能與使用方法、材料性質(zhì)特點(diǎn)，是影響機(jī)械加工表面質(zhì)量的主要因素，如果未能對其進(jìn)行有效控制，將會(huì)導(dǎo)致工件使用性能下降。為此，應(yīng)該通過合理選擇刀具、提升工件材質(zhì)、優(yōu)化運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制殘余應(yīng)力等途徑，防止表面質(zhì)量問題的出現(xiàn)。

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