影響機(jī)械加工表面質(zhì)量的因素及應(yīng)對措施

楊帆

【摘? ? 要】隨著現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備精密度的不斷提高，機(jī)械加工精度要求也不斷提高，衡量零件加工質(zhì)量好壞的主要指標(biāo)有加工精度和表面粗糙度。因此，機(jī)械加工過程中必須注重對精度、質(zhì)量的控制，以此減少不合格品的出現(xiàn)，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。本文主要針對機(jī)械加工質(zhì)量影響因素分析，并提出機(jī)械加工質(zhì)量應(yīng)對措施。

【關(guān)鍵詞】機(jī)械加工? 表面質(zhì)量? 影響因素? 應(yīng)對措施

中圖分類號：G4? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2021.10.099

一、機(jī)械加工表面質(zhì)量概念及要求

目前，機(jī)械加工零件使用的材料包括：特種高分子樹脂材料、特種陶瓷材料、金屬合金等。機(jī)械加工過程中合金坯料受到物理、化學(xué)、力學(xué)作用下會出現(xiàn)一個平面層，即機(jī)械加工平面層。機(jī)械零件加工質(zhì)量有兩方面影響因素，一是零件的加工密度，二是零件表面質(zhì)量。機(jī)械加工過程中在機(jī)械切削作用及切削工作振動摩擦的作用下，機(jī)械零件合金材料微觀表面結(jié)構(gòu)會出現(xiàn)類似于波峰、波谷的結(jié)構(gòu)變化，這種變化的定量評價使用表面粗糙度評價。機(jī)械零件表面理化組織性質(zhì)指的是，機(jī)械切削作用產(chǎn)生的熱量會傳遞到合金零件中導(dǎo)致合金零件溫度上升，當(dāng)溫度達(dá)到合金熱處理溫度時，合金表面就會發(fā)生退火等微觀組織性質(zhì)的變化。力學(xué)性能指的是機(jī)械加工產(chǎn)生的機(jī)械變形和機(jī)械熱作用會導(dǎo)致合金表面存在殘余應(yīng)力，殘余應(yīng)力如果沒有及時的被消除，則會導(dǎo)致合金零件表面出現(xiàn)微觀裂紋，嚴(yán)重影響到零件使用過程中的耐疲勞性和使用壽命。

二、影響機(jī)械加工表面質(zhì)量的因素

1.切削加工。在對工件進(jìn)行切削加工時，采用的刀具如果是呈現(xiàn)幾何形狀的復(fù)映刀具，則在該刀具進(jìn)行進(jìn)給運(yùn)動過程中就會殘留出大面積的切削層，切削層的形狀與幾何形狀的刀具較為類似。比如說切削零件中會存在一些正方形、長方形、幾何形狀的刀具，如果遇到大面積的切削工程則一定會影響機(jī)械零件的表面質(zhì)量。

2.材料性質(zhì)。工件材料的性質(zhì)分為兩類：一是塑性材料，二是脆性材料。加工塑性材料時加工零件會直接在刀具的壓力下形成塑性變形，對機(jī)械加工表面會造成一定影響。如果材料存在較高的韌性對其塑性變形幾率也會增大，最終會影響其表面加工質(zhì)量。在對脆性材料進(jìn)行加工時則材料會因?yàn)榍邢鞯挠绊?，出現(xiàn)碎粒的情況，這些碎粒的崩竄，導(dǎo)致了加工表面出現(xiàn)了很多的坑點(diǎn)，從而使加工表面變得十分粗糙。

3.磨削加工。磨削加工造成的表面質(zhì)量過程與上述的切削加工過程一樣，幾何因素以及表面金屬的塑性是決定磨削加工表面質(zhì)量的主要影響因素，除這兩個因素外，影響表面質(zhì)量的因素還包括砂輪的速度、硬度以及磨削速度等。磨削加工時表面層的機(jī)械性能改變情況尤為明顯。磨削加工表面質(zhì)量的影響因素相對較多，其中工件的磨削轉(zhuǎn)圈次數(shù)也是重要的表面質(zhì)量影響因素之一。

4.影響表面粗糙度的因素。第一，刀具幾何形狀的反映。刀具相對于工件作進(jìn)給運(yùn)動時，在加工表面留下了切削層殘留面積，其形狀是刀具幾何形狀的反映。第二，工件材料的性質(zhì)。加工塑性材料時，由刀具對金屬的擠壓產(chǎn)生了塑性變形，加之刀具迫使切屑與工件分離的撕裂作用使表面粗糙度值加大。第三，切削用量。加工脆性材料時，切削速度對于粗糙度影響不大，加工塑性材料時積屑瘤對粗糙度影響很大。影響磨削表面粗糙的主要因素有：砂輪的粒度、砂輪的硬度、砂輪的修整、磨削速度、磨削徑向、進(jìn)給量與光磨次數(shù)、工件圓周進(jìn)給速度與軸向進(jìn)給量、冷卻潤滑液等。

5.工件表層組織變化。受到切削作用的影響會使機(jī)械加工出現(xiàn)塑性變形的問題，工件出現(xiàn)扭曲，晶粒之間出現(xiàn)移位，甚至很多晶粒出現(xiàn)破碎情況。這樣的現(xiàn)象可以提升表面層金屬的強(qiáng)度，被稱作是冷作硬化。金屬在經(jīng)歷過冷硬化之后其高能位就會嚴(yán)重不穩(wěn)，這種不穩(wěn)的狀態(tài)會慢慢轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定，這一過程也被稱作是弱化。弱化程度的高低與溫度有關(guān)系，弱化主要是受到溫度的影響，溫度的高低決定了弱化的大小

三、提高機(jī)械加工工件表面質(zhì)量的措施

1.制訂科學(xué)合理的工藝規(guī)程是保證工件表面質(zhì)量的基礎(chǔ)。流程要滿足定位基準(zhǔn)、設(shè)計(jì)基準(zhǔn)統(tǒng)一重合的原則?？茖W(xué)合理的工藝規(guī)程的要求是工藝流程要短，定位要準(zhǔn)確，選擇定位基準(zhǔn)時盡量使定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合。運(yùn)用先進(jìn)工藝可降低原始誤差，科學(xué)的切削速度、切削刀具角度及適當(dāng)?shù)倪M(jìn)給量等切削加工條件，能有效地確保零件表面機(jī)加工質(zhì)量。

2.合理的選擇切削參數(shù)是保證加工質(zhì)量的關(guān)鍵。選擇合理的切削參數(shù)可有效抑制積屑瘤的形成，降低理論加工殘留面積的高度，保證工件的表面質(zhì)量。切削參數(shù)的選擇包括切削刀具角度的選擇、切削速度的選擇和切削深度及進(jìn)給速度的選擇等。試驗(yàn)證明，在加工塑性材料時若選擇較大前角的刀具可有效抑制積屑瘤的形成，因?yàn)榈毒咔敖窃龃髸r，切削力減小，切削變形小，刀具與切屑的接觸長度變短，減小了積屑瘤形成的基礎(chǔ)。

3.降低機(jī)械零件的殘余應(yīng)力和表面層熱變形對質(zhì)量的影響。加工零部件時要結(jié)合設(shè)備性能要求建立加工指標(biāo)規(guī)劃設(shè)計(jì)，提升表面性能方面可純化機(jī)械部件材料組成，減少熱縮現(xiàn)象對材料性能的影響，改善切削液的加入方式和使用流程，降低殘余應(yīng)力產(chǎn)生的裂痕。在制造零件過程中，利用相關(guān)制造工藝零件使自身表面質(zhì)量得以有效改善，增強(qiáng)工件表面材料性能的穩(wěn)定性，減小在加工零件時產(chǎn)生的表面層熱變形與殘余應(yīng)力。另外，合理的選擇切削液是保證加工工件表面質(zhì)量的必要條件。

4.選擇適合的刀具與工件材料。在選擇刀具時要根據(jù)工件材料的實(shí)用性去選擇刀具，避免使用磨損程度較強(qiáng)、整體性較好、非常鋒利的刀具。這樣刀具的使用可使機(jī)械表面保持相對平滑的狀態(tài)，減少表面粗糙狀況。工件材料中影響機(jī)械加工表面質(zhì)量的因素就是材料本身的屬性及組織這兩個方面，一定要合理選擇適宜的工件材料與組織。

5.工件主要工作表面最終工序加工方法的選擇至關(guān)重要。工件主要工作表面最終工序加工方法的選擇至關(guān)重要，因?yàn)樽罱K工序在該工作表面留下的殘余應(yīng)力將直接影響機(jī)器零件的使用性能。選擇零件主要工作表面最終工序加工方法，須考慮該零件主要工作表面的具體工作條件和可能的破壞形式。

參考文獻(xiàn)

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