影響機械加工表面質(zhì)量的因素及改進策略分析論文

　　隨著科技的發(fā)展進步，機械行業(yè)不斷進行技術(shù)的革新，生產(chǎn)制造中應(yīng)用的設(shè)備以及儀器在不斷升級，因此對機械零件的表面加工質(zhì)量提出了更高的要求。

　　零件在機械裝配中扮演著重要的角色，因此零件的質(zhì)量將直接關(guān)系到相關(guān)機械生產(chǎn)線的正常有效運行，所需的機械零件合格與否以及使用性能的好壞都很大程度上依賴于零件機械加工表面的質(zhì)量，高質(zhì)量的表面質(zhì)量能夠保證機械零件的使用性能，保證較高的耐磨性和抗疲勞性，具有良好的可靠性和較長的壽命，從而不斷提高機器設(shè)備的使用壽命。

　　1 機械加工表面質(zhì)量概念及要求。

　　在對金屬坯料等進行機械加工后就會自然存在一個表面層，即機械加工表面。對機械加工表面的質(zhì)量進行評價可以從兩個方面進行評判：一是加工后的機械表面與所要求表面標準之間所存在的幾何形狀誤差，一般用粗糙度的概念進行衡量；二是金屬被機械加工后表面的組織性能和力學(xué)物理性能是否符合預(yù)先制定的標準。表面粗糙度的概念是對金屬表面在切削和切割工具的振動摩擦等產(chǎn)生微小的波峰波谷進行定量的描述。組織性能是指在被加工過的金屬表面會發(fā)生微觀組織變化，是因為在機械切削過程中會產(chǎn)生較高的熱量，這個溫度達到金屬熱處理的溫度，即發(fā)生金屬表面退火，進行組織發(fā)生轉(zhuǎn)變。力學(xué)物理性能指的是經(jīng)過機械加工表面的機械力學(xué)性能，切削變形和切削熱的存在會使表面存在殘余應(yīng)力，如不進行熱處理或時效改變，就會容易在被加工表面產(chǎn)生微裂紋，在今后的使用過程中因疲勞損傷而導(dǎo)致壽命降低，造成損失[1].

　　在進行金屬表面的機械加工的過程中要求進行零件加工時保證零件的參數(shù)與圖紙要求一致；要求嚴格按照所需加工零件的公差要求進行加工，盡量保證所加工零件的表面精度要求遵循零件的熱處理技術(shù)要求，保證零件的表面硬度和機械性能達標。

　　2 影響機械加工表面質(zhì)量的因素。

　　根據(jù)對金屬零件機械加工表面的評判標準，可以從以下幾個方面對影響表面質(zhì)量的因素進行歸納。

　　2.1 影響表面粗糙度的因素。

　�。�1）材料的性能影響粗糙度。材料性能的好壞直接影響到機械加工的效果。比如使用經(jīng)過熱處理工藝的材料具有較好的耐磨性，在零件的機械加工過程中，不會輕易達到磨損極限發(fā)生急劇磨損的現(xiàn)象；使用脆性較高的材料，在后續(xù)的加工中切削廢屑會崩碎成碎粒狀，在崩碎的過程中就會在加工的表面積留很多的凹點，使加工表面變得粗糙；使用韌性較高的材料時，由于材料在被加工的過程中會產(chǎn)生加大的塑性變形，使加工表面微小的波峰波谷間的距離變大，即粗糙度越大，被加工表面不容易達不到精度的要求[2].

　�。�2）切削加工影響粗糙度。切削加工的加工速度、進給量、刀具的半徑以及主偏角和副偏角都會影響加工之后表面的質(zhì)量。比如在進行塑性較好的材料時，可以適當(dāng)提高加工速度，減少進給量，就可以提高機械加工表面的光整程度，得到較好的表面質(zhì)量，相反則不是。

　　（3）磨削加工影響粗糙度。首先從簡單的幾何上進行分析，就會發(fā)現(xiàn)在磨削加工中，砂輪上磨粒的大小和形狀就會與機械加工后加工表面的波峰波谷的大小是有關(guān)系的。在磨削中在材料表面會產(chǎn)生很多的磨削溝槽，如果這些劃痕分布不均勻且不等高，就會使粗糙度的值很大[3].

　　2.2 影響機械加工表面性能的因素。

　　（1）加工表面產(chǎn)生冷作硬化。在對材料進行機械加工的工序過程中，產(chǎn)生塑性變形是由于晶格的扭曲變形。冷作硬化是指在晶粒之間產(chǎn)生剪切滑移就會使晶粒產(chǎn)生被拉長或纖維化甚至?xí)�破碎的現(xiàn)象，從而使加工表面的強度和硬度得到提高。在后續(xù)的加工中，由于冷作硬化的存在就會使加工表面變形阻力逐漸增大，但塑性會變小，加工表面又會在表面溫度高低的變化下逐漸表現(xiàn)為表面狀態(tài)的穩(wěn)定，即出現(xiàn)不同程度的弱化[4].機械加工表面的性質(zhì)就是在這樣強化弱化中產(chǎn)生的綜合結(jié)果狀態(tài)，冷作硬化的評判依據(jù)可以是加工表面顯微硬度的大小或硬化層的厚度等。加工表面的冷作硬化受很多因素的影響，比如在加工時擠壓力越大塑性變形越大產(chǎn)生的冷作硬化程度越強；當(dāng)切削的速度越慢也就是刀具和表面材料的接觸時間會長，這時候產(chǎn)生的冷作硬化層也就越深等。

　�。�2）金相組織性能發(fā)生變化。在切削或磨削中都會產(chǎn)生大量的熱，當(dāng)這種切削熱和磨削熱的溫度超過加工材料的相變溫度之后就會在加工表面發(fā)生金相組織的改變。尤其是在磨削過程中，金相組織發(fā)生轉(zhuǎn)不變的同時加工表面的強度硬度也會隨之降低，當(dāng)達到極限條件時就會產(chǎn)生微裂紋，稱之為磨削燒傷。因此在機械加工的時候應(yīng)有效控制切削熱和磨削熱的產(chǎn)生，做好加工表面的冷卻措施，并且使用恰當(dāng)?shù)那邢髁�，進給速度等使大量的熱被散出，很少數(shù)的熱傳入到工件中。

　�。�3）表面殘余應(yīng)力。在機械加工過程中在加工區(qū)域中產(chǎn)生大量的熱等因素都會產(chǎn)生殘余應(yīng)力，尤其是當(dāng)切削熱或磨削熱過高使得部分表層發(fā)生金相組織的改變，又由于不同金相組織的密度比容等不同，就會使已發(fā)生改變的金屬組織受到未發(fā)生改變的金相組織的阻礙，就會產(chǎn)生殘余應(yīng)力。

　　3 改善機械加工表面質(zhì)量的對策。

　　3.1 恰當(dāng)處理工程材料。

　　在機械加工過程中，影響加工表面性質(zhì)的主要就是材料的塑性和微觀組織。在對塑性較強的低碳合金或低合金材料進行加工時，提前一定要對材料進行一下熱處理，使材料能夠在較合適的金相狀態(tài)下進行加工，以保證加工后表面的光整度。

　　3.2 選擇恰當(dāng)?shù)那邢鳁l件。

　　當(dāng)切削的速度較高時，就會很好地避免積削瘤的產(chǎn)生，再加上好的切削液和恰當(dāng)?shù)剡x擇加工時的實際進給量，就可以增大加工表面的剛度，提高機床工作時的穩(wěn)定性，這樣可以提高加工表面的質(zhì)量。

　　3.3 選擇恰當(dāng)?shù)募庸し椒ā?/p>

　　選擇加工方法時，要注意以下幾個方面，首先選擇的重要依據(jù)就是使用該加工方法加工出來的零件精度較高；再者由于加工零件時的速度問題，加工時徑向的進給量要小，砂輪的轉(zhuǎn)動速度要大[5].還有零件表面修整時，使用砂輪的磨粒性要高，以便獲得更好的磨削效果。使用合適的磨削液來得到粗糙度較低的零件表面。

　　3.4 有效控制殘余應(yīng)力。

　　有效控制殘余應(yīng)力將有效改善機械加工表面的質(zhì)量。在加工中選擇刀具時，采用前角和后角較大的刀具，并且在進行刃磨的時候要注意盡可能縮小切削刃口的半徑；在一定寬度范圍內(nèi)允許磨損；確定切削用量的時候，采用較高的轉(zhuǎn)速和較小的進給量；表面加工時，使用恰當(dāng)?shù)那邢饕簭娀�表層的變形；如果零件的表面還存在殘余應(yīng)力，就會嚴重降低應(yīng)力相對集中的零件；因此要盡可能消除殘余應(yīng)力 .

　　4 總結(jié)。

　　在工程材料的機械加工過程中雖然加工表面的質(zhì)量好壞只與表面薄薄的一層材料有關(guān)，表現(xiàn)為表面的粗糙程度和機械性能和微觀組織性能的變化，但在機械裝備以及機械設(shè)備的長期使用中發(fā)現(xiàn)，機械加工過表面的質(zhì)量好壞是影響機械零件壽命長短的一個重要因素。本文上述對機械加工表面質(zhì)量的影響因素進行深入的分析就是為了掌握不同工藝對表面質(zhì)量的影響規(guī)律，并對這些影響因素進行有效地控制，改善加工表面的質(zhì)量，不斷提高機械加工產(chǎn)品的質(zhì)量和使用性能，促進機械加工的改進，充分發(fā)揮機械加工在機械行業(yè)的優(yōu)勢。

　　參考文獻：

　　[1] 余志娟。 機械加工表面質(zhì)量及影響因素探析[J]. 裝備制造技術(shù)，2009,（6）：155~157.

　　[2] 崔會彬。 影響機械加工表面質(zhì)量的因素及采取的措施[J]. 中國機械，2015,（8）：23~24.

　　[3] 劉佳城，高廣明，張?zhí)煊睿�等�?淺談影響機械加工表面質(zhì)量的因素[J]. 企業(yè)文化（下旬刊），2014,（11）：207~207.

　　[4] 雷鳴雨。 影響機械加工表面質(zhì)量的因素與應(yīng)對措施[J]. 中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2015,（5）：46~46.

　　[5] 趙超。 影響機械加工表面質(zhì)量的因素及改進措施[J]. 城市建設(shè)理論研究（電子版），2015,（19）。

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