環(huán)保機(jī)械產(chǎn)品表面加工質(zhì)量的控制

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環(huán)保機(jī)械產(chǎn)品表面加工質(zhì)量的控制

張周品

（安徽盛運(yùn)環(huán)保股份有限公司，安徽 桐城 231400）

摘 要:在環(huán)保產(chǎn)品的機(jī)械加工件中，零部件的失效往往都是從表面開(kāi)始，零部件的表面加工質(zhì)量直接影響著機(jī)械加工件的工作性能，甚至影響著產(chǎn)品的使用壽命。影響機(jī)械加工表面質(zhì)量的因素有很多，包括切削條件、磨削加工等，文章對(duì)這些因素進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析，并提出了針對(duì)這些影響因素的控制措施。

關(guān)鍵詞:環(huán)保機(jī)械；機(jī)械加工；表面質(zhì)量；控制

近幾年來(lái)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，環(huán)境保護(hù)越來(lái)越受到國(guó)家和社會(huì)的高度重視。大型袋式除塵器、垃圾焚燒廠、尾氣處理、水處理設(shè)備等環(huán)保產(chǎn)品制造業(yè)也得到了快速發(fā)展。部分環(huán)保產(chǎn)品的設(shè)備體積較大，加工要求較高，一些重要零部件在高壓力、高速、高溫等高要求條件下工作（如大型袋式除塵器氣包、噴吹系統(tǒng)等），這些零部件表面如有任何缺陷，不僅會(huì)直接影響零部件的工作性能，而且還可能引發(fā)應(yīng)力集中、應(yīng)力疲勞等現(xiàn)象，將會(huì)加速零部件的失效，而這都與產(chǎn)品機(jī)械加工的表面質(zhì)量有很大關(guān)系。本文就影響環(huán)保產(chǎn)品機(jī)械加工表面質(zhì)量的因素及控制措施進(jìn)行分析。

1　影響機(jī)械加工表面質(zhì)量的因素

1.1 加工設(shè)備對(duì)工件表面質(zhì)量的影響

在機(jī)械加工過(guò)程中，加工設(shè)備是工件表面質(zhì)量的首要保障。如車(chē)床加工中的精車(chē)可以達(dá)到Ra為0.2μm，磨削加工中精磨則可達(dá)Ra為0.025μm。如果需要更高的表面質(zhì)量，則需要選擇超精密切削、超精加工、珩磨、研磨等加工方法。選擇滿足工件表面質(zhì)量要求的設(shè)備，同時(shí)使得加工成本降到最低。這就需要滿足技術(shù)工藝經(jīng)濟(jì)性的要求。

1.2 切削加工影響機(jī)械加工表面質(zhì)量的因素

（1）切削加工刀具的幾何參數(shù)、材料和刃磨質(zhì)量刀具的幾何參數(shù)中，對(duì)表面粗糙度影響最大、最主要的是副偏角、主偏角、刀尖圓弧半徑。在一定的條件下，減小副偏角、主偏角、刀尖圓弧半徑都可以降低表面粗糙度。在同樣條件下，硬質(zhì)合金刀具加工的表面粗糙度值低于高速鋼刀具，而金剛石、立方氮化硼刀具又優(yōu)于硬質(zhì)合金刀具，但由于金剛石與鐵族材料親和力大，故不宜用來(lái)加工鐵族材料。另外，刀具的前、后刀面，切削刃本身的粗糙度直接影響加工表面的精度，因此，提高刀具的刃磨質(zhì)量，應(yīng)使刀具的前、后刀面，切削刃的粗糙度值應(yīng)低于工件的粗糙度值。

（2）切削條件對(duì)工件表面質(zhì)量的影響

與切削條件有關(guān)的工藝因素包括切削用量、冷卻潤(rùn)滑情況。中、低速加工塑性材料時(shí)，容易產(chǎn)生積屑瘤和鱗刺。所以，提高切削速度，可減少積屑瘤和鱗刺，減小零件已加工表面的粗糙度值；對(duì)于脆性材料，一般不會(huì)形成積屑瘤和鱗刺，所以，切削速度對(duì)表面粗糙度基本上無(wú)影響。工件的進(jìn)給速度增大，塑性變形也增大，表面粗糙度值增大，所以，減小進(jìn)給速度可以減小工件的表面粗糙度值，但進(jìn)給量減小到一定值時(shí)，粗糙度值不會(huì)明顯下降。在正常切削條件下，切削深度對(duì)工件的表面粗糙度影響不大，因此，機(jī)械加工時(shí)不能選用過(guò)小的切削深度。

（3）工藝系統(tǒng)的精度和剛度

工藝系統(tǒng)有時(shí)會(huì)發(fā)生振動(dòng)，即在刀具的切削刃與工件上正在切削的表面之間，除了名義上的切削運(yùn)動(dòng)之外，還會(huì)出現(xiàn)一種周期性的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。要想獲得很小的表面粗糙度，工藝系統(tǒng)要具有足夠的運(yùn)動(dòng)精度和剛度。

1.3 磨削加工影響機(jī)械加工表面質(zhì)量的因素

（1）砂輪的影響

砂輪的粒度越細(xì)，單位面積上的磨粒數(shù)越多，在磨削表面的刻痕越細(xì)，工件表面的粗糙度越??；但若粒度太細(xì)，加工時(shí)砂輪易被堵塞，反而會(huì)使工件的表面粗糙度增大，并容易產(chǎn)生波紋和引起工件表面燒傷。砂輪的硬度應(yīng)大小合適，其半鈍化期愈長(zhǎng)愈好；砂輪的硬度太高，磨削時(shí)磨粒不易脫落，使加工表面受到的摩擦、擠壓作用加劇，從而增加了塑性變形，使得表面粗糙度增大，還易引起燒傷；砂輪太軟，磨粒太易脫落，會(huì)使磨削作用減弱，導(dǎo)致表面粗糙度增加，所以要選擇合適的砂輪硬度。砂輪的修整質(zhì)量越高，砂輪表面的切削微刃數(shù)越多、各切削微刃的等高性越好，磨削表面的粗糙度越小。

（2）磨削用量的影響

增大砂輪速度，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)加工表面的磨粒數(shù)增多，每顆磨粒磨去的金屬厚度減少，工件表面的殘留面積減少；提高砂輪速度，還能減少工件材料的塑性變形，這些都可使加工件的表面粗糙度值降低。降低工件速度，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)加工表面的磨粒數(shù)增多，表面粗糙度值減?。坏ぜ俣忍停ぜc砂輪的接觸時(shí)間長(zhǎng)，傳到工件上的熱量增多，反而會(huì)增大粗糙度，還會(huì)導(dǎo)致工件表面燒傷。增大磨削深度和縱向進(jìn)給量，工件的塑性變形增大，會(huì)導(dǎo)致表面粗糙度值增大。徑向進(jìn)給量增加，磨削過(guò)程中的磨削力和磨削溫度都會(huì)增加，磨削表面塑性變形程度增大，從而會(huì)增大表面粗糙度值。為在保證加工質(zhì)量的前提下提高磨削效率，可將要求較高的工件表面的粗磨和精磨分開(kāi)進(jìn)行，粗磨時(shí)采用較大的徑向進(jìn)給量，精磨時(shí)采用較小的徑向進(jìn)給量，最后進(jìn)行無(wú)進(jìn)給磨削，以獲得表面粗糙度值很小的表面。

（3）工件材料

工件材料的硬度、塑性、導(dǎo)熱性等對(duì)表面粗糙度的影響較大。塑性大的軟材料容易堵塞砂輪，導(dǎo)熱性差的耐熱合金容易使磨料早期崩落，這些都會(huì)導(dǎo)致磨削表面粗糙度增大。

另外，由于磨削溫度較高，合理使用切削液既可以降低磨削區(qū)的溫度，減少燒傷，還可以沖去脫落的磨粒和切屑，避免劃傷工件，從而降低表面粗糙度值。

2　提高機(jī)械加工工件表面質(zhì)量的措施

2.1 制訂科學(xué)合理的工藝規(guī)程

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)。只有制訂了科學(xué)合理的工藝規(guī)程，才能為加工工件表面質(zhì)量滿足要求提供科學(xué)合理的方法依據(jù)，使加工工件的表面質(zhì)量滿足使用要求?？茖W(xué)合理的工藝規(guī)程要求是：工藝流程短、定位準(zhǔn)確，選擇定位基準(zhǔn)時(shí)盡量使定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合。

2.2 合理地選擇切削參數(shù)是保證加工質(zhì)量的關(guān)鍵

選擇合理的切削參數(shù)可以有效抑制積屑瘤的形成，降低理論加工殘留面積的高度，保證加工工件的表面質(zhì)量。切削參數(shù)的選擇主要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，主偏角、副偏角及刀尖圓弧半徑對(duì)零件表面粗糙度都有直接影響。在進(jìn)給量一定的情況下，減小主偏角和副偏角，或增大刀尖圓弧半徑，可減小表面粗糙度。另外，適當(dāng)增大前角和后角，可減小切削變形和前后刀面間的摩擦，抑制積屑瘤的產(chǎn)生也可減小表面粗糙度。比如在加工塑性材料時(shí)若選擇較大前角的刀具可以有效抑制積屑瘤的形成，這是因?yàn)榈毒咔敖窃龃髸r(shí)，切削力減小，切削變形小，刀具與切屑的接觸長(zhǎng)度變短，減小了積屑瘤形成的基礎(chǔ)。

2.3 選擇合理的切削液是保證加工工件表面質(zhì)量的必要條件

選擇合理的切削液可以改善工件與刀具間的摩擦系數(shù)、降低切削力和切削溫度，從而減輕刀具的磨損，保證工件的加工質(zhì)量。

2.4 工件主要工作表面最終工序加工方法的選擇至關(guān)重要

最終工序在工作表面留下的殘余應(yīng)力將直接影響機(jī)器零部件的使用性能。選擇零部件主要工作表面最終工序加工方法，須考慮該零部件主要工作表面的具體工作條件和可能的破壞形式。

在加工過(guò)程中可通過(guò)改變某些量來(lái)提高表面粗糙度：1）在精加工時(shí)，應(yīng)選擇較小的進(jìn)給量、較小的主偏角和副偏角、較大的刀尖圓弧半徑，以得到較小的表面粗糙度；2）加工塑性材料時(shí)，采用較高的切削速度可防止積屑瘤的產(chǎn)生，減小表面粗糙度；3）根據(jù)工件材料、加工要求，合理選擇刀具材料，有利于減小表面粗糙度；4）適當(dāng)?shù)卦龃蟮毒咔敖呛腿袃A角，提高刀具的刃磨質(zhì)量，降低刀具前、后刀面的表面粗糙度均能降低工件加工表面的粗糙度；5）對(duì)工件材料進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚恚约?xì)化晶粒，均勻晶粒組織，可減小表面粗糙度；6）選擇合適的切削液，減小切削過(guò)程中的界面摩擦，降低切削區(qū)溫度，減小切削變形，抑制鱗刺和積屑瘤的產(chǎn)生，可大大減小工件的表面粗糙度。

3　結(jié)論

由于機(jī)械加工表面對(duì)環(huán)保機(jī)器零件的使用性能（如耐磨性、接觸剛度、疲勞強(qiáng)度、配合性質(zhì)、抗腐蝕性能及精度的穩(wěn)定性等）有很大的影響，因此對(duì)機(jī)器零件的重要表面應(yīng)提出一定的表面質(zhì)量要求。由于影響工件表面質(zhì)量的因素很多，因此只有了解和掌握了影響機(jī)械加工表面質(zhì)量的因素，才能在生產(chǎn)實(shí)踐中，采取相應(yīng)的工藝措施，對(duì)表面質(zhì)量根據(jù)需要提出較經(jīng)濟(jì)、適用性好的要求，減少零件因表面質(zhì)量缺陷而引起的加工質(zhì)量問(wèn)題，從而提高機(jī)械產(chǎn)品的使用性能、使用壽命和使用的可靠性。

Control on Surface Process Quality of Environmental Protection Machinery Products

ZHANG Zhou-pin

(Anhwei Sheng Yun Environmental Protection Co., Ltd, Anhwei Tonchen 231400, China)

Abstract:The surface process quality of the spare parts makes a direct impact on the working capability of the machinery process parts and the use life of the products in the machinery process parts of environmental protection products. There are many factors which affect the surface quality of machinery process. The paper analyzes the above-mentioned factors and puts forward the control measures on these affected factors.

Keywords:environmental protection machinery; machinery process; surface quality; control

文章編號(hào):1006-5377（2015）09-0043-03

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

中圖分類(lèi)號(hào):TH16