機(jī)械加工表面質(zhì)量及改進(jìn)措施探究

撰文/孫紹華徐淑青

■1.250100 山東省農(nóng)業(yè)機(jī)械科學(xué)研究院；■2.252000 聊城新濼機(jī)械有限公司

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機(jī)械加工表面質(zhì)量及改進(jìn)措施探究

撰文/孫紹華1徐淑青2

■1.250100 山東省農(nóng)業(yè)機(jī)械科學(xué)研究院；
■2.252000 聊城新濼機(jī)械有限公司

零件加工的精度、表面質(zhì)量在機(jī)械加工中都具有較為重要地位，作為一項(xiàng)十分精細(xì)的工作，機(jī)械加工中零件表面質(zhì)量與零件使用性能直接相關(guān)。因此，零件表面質(zhì)量加工直接影響到機(jī)械加工質(zhì)量，是提升機(jī)械使用壽命的重要手段。本文從機(jī)械加工表面質(zhì)量入手，首先闡述了機(jī)械表面加工質(zhì)量對零件性能的作用，然后分析了機(jī)械加工中影響表面粗糙度的因素，同時(shí)詳細(xì)闡述了解決表面粗糙度問題的措施，以期為提高機(jī)械加工工件表面質(zhì)量提供改進(jìn)措施。機(jī)械加工；表面質(zhì)量；改進(jìn)；措施

機(jī)械加工零件表面粗糙度是指，零件加工表面上呈微小峰谷狀的微觀幾何形狀誤差。機(jī)械的質(zhì)量與機(jī)械加工技術(shù)的高低直接相關(guān)，機(jī)械零件的表面粗糙度主要是由刀具與零件表面間的摩擦所引起的，這種摩擦?xí)瑫r(shí)致使零件表面出現(xiàn)微小峰谷和不平。一般說來，機(jī)械零件表面光滑度與粗糙度成反比，而機(jī)械的失效主要是由表面零部件開始的，因此其表面的光滑度能夠提升機(jī)械零件的使用壽命。

由此可見，機(jī)械產(chǎn)品可靠性和耐磨性的提升可以依靠改善機(jī)械加工表面的粗糙不平度來完成，而加工后機(jī)械零件表面質(zhì)量的改進(jìn)能夠提升機(jī)械產(chǎn)品的物理性能和力學(xué)性能。因此，為了提升機(jī)械產(chǎn)品的綜合性能，需要采取綜合有效的措施應(yīng)對零件表面所產(chǎn)生的粗糙不平，提升表面質(zhì)量，從而提升機(jī)械產(chǎn)品整體質(zhì)量。機(jī)械加工表面質(zhì)量受到多種因素的影響，只有通過每個(gè)環(huán)節(jié)質(zhì)量控制的增強(qiáng)才能保障零件表面質(zhì)量的提升。下文將對這些問題進(jìn)行深入的探討和分析，提出機(jī)械加工的表面質(zhì)量提升措施，切實(shí)改進(jìn)機(jī)械零件的質(zhì)量和完善機(jī)械加工的環(huán)節(jié)，以期為實(shí)際工作提供參考。

表面質(zhì)量對零件性能的影響

a影響零件耐磨性

機(jī)械零件的磨損有三種情況，即：①初期磨損；②使用中的正常磨損；③意外劇烈磨損。而表面粗糙度對零件表面的磨損有著一定程度的影響，通常情況下零件表面粗糙度對于其磨損性能有一定的影響，但表面過于光滑也不利于潤滑油的存儲(chǔ)，從而致使機(jī)械加工接觸面上的分子黏結(jié)增加磨損幾率。因此，需要根據(jù)機(jī)械零件的工作情況選擇合適的粗糙度值以保證零件的最佳工作狀態(tài)。

b影響零件疲勞度

機(jī)械零件在荷載作用改變后容易產(chǎn)生一定的疲勞度，通常于零件表面及冷硬層下發(fā)生。表面的粗糙程度直接影響零件的疲勞強(qiáng)度，一般情況下，表面粗糙度與抗疲勞能力成反比，表面越粗糙零件抗疲勞能力越差。因此，需要依據(jù)機(jī)械零件工作狀態(tài)確定其抗疲勞能力，盡量保證零件一定的光滑度。

c影響零件耐蝕性

在腐蝕性介質(zhì)條件下零件工作時(shí)容易吸附腐蝕介質(zhì)，而這些介質(zhì)容易利用表面的細(xì)微裂縫滲透進(jìn)零件的內(nèi)部，而表面粗糙度與吸附腐蝕介質(zhì)效果成正比，表面越粗糙腐蝕介質(zhì)越容易滲透。零件表面殘存的壓應(yīng)力能夠增強(qiáng)表面的緊實(shí)程度抵抗腐蝕介質(zhì)侵入，增加了零件的耐腐蝕度，但若為拉應(yīng)力則容易增大表面裂痕加大零件的腐蝕程度，影響零件的耐腐蝕性能。

d影響零件的壽命

零件表面粗糙度直接影響零件的使用壽命，表面越粗糙零件越容易磨損，縮短其使用壽命。因此，零件表面的粗糙程度直接影響零件的使用壽命，需要依據(jù)零件的工作情況增加其光滑度，以減少粗糙度增長其使用壽命。

機(jī)械加工中影響表面粗糙度的因素及解決措施

a機(jī)械加工表面質(zhì)量的影響因素

①切削加工

作為零件加工的重要環(huán)節(jié)，機(jī)械加工表面質(zhì)量與切削加工質(zhì)量息息相關(guān)，其中切削加工的工具、方式、進(jìn)給量、切角大小、潤滑液以及切削時(shí)的塑性形變等對于表面質(zhì)量都有一定程度的影響。此外，零件的材料、砂輪粒度、砂輪強(qiáng)度以及磨削徑向進(jìn)給量等均能夠影響零件的表面加工質(zhì)量。

②表面冷作硬化

冷作硬化容易致使零件的塑性形變，使零件的結(jié)構(gòu)和質(zhì)地發(fā)生形變和彎曲，導(dǎo)致切割過程中晶粒的滾動(dòng)和碎裂，進(jìn)而增加外層的堅(jiān)硬度和韌性，使零件的塑性減少。同時(shí)，其物理和力學(xué)特性也將隨之發(fā)生改變，導(dǎo)致機(jī)械加工中出現(xiàn)不利影響，機(jī)械加工的表面質(zhì)量出現(xiàn)變化，使得機(jī)械零件使用壽命減少，耐用性減弱。

③表面材料組織變化

切削所產(chǎn)生的熱量將使零件表面溫度提升，超過相變溫度將導(dǎo)致表面材料的組織發(fā)生相應(yīng)變化，進(jìn)而產(chǎn)生不利影響。其主要的方式是回火、淬火以及退火燒傷三種形式，而這種現(xiàn)象容易降低零件表面強(qiáng)度和硬度。同時(shí)，殘余應(yīng)力容易引發(fā)零件的微小裂縫，影響機(jī)械零件的表面粗糙度，致使表面材料產(chǎn)生不利影響。

④表面殘余應(yīng)力

表面殘余應(yīng)力的產(chǎn)生主要來源于機(jī)械加工切削環(huán)節(jié)中表面金屬層的塑性形變，致使表層金屬的比容增大，體積膨脹，從而引發(fā)零件殘余應(yīng)力發(fā)生。此外，切削加工過程容易產(chǎn)生較大的切削熱，不同材料的密度和比容之間差異將致使零件表面的組織發(fā)生變化，阻礙零件的順利使用，殘余應(yīng)力的發(fā)生也容易使零件磨損度和疲勞度的產(chǎn)生。

b機(jī)械加工表面的改進(jìn)措施

①改進(jìn)加工工具

工具的改進(jìn)能夠保障零件的表面質(zhì)量。因此，要使用有效對策改善加工刀具，選擇加工刀具，使用適合的刀尖圓弧半徑、副偏角及修光刃、寬刃精刨刀、精車刀等，保障選擇符合產(chǎn)品加工需要的加工工具，最為重要的是要適應(yīng)工具材料的性能和材料，確保刀具的質(zhì)量。不使用磨損刀具是減少零件表面粗糙度的重要手段，能有效提升零件的表面質(zhì)量。

②合理選擇材料

提升零件性質(zhì)是延長零件壽命的重要手段，因此必須提升零件材料的質(zhì)量，合理選擇零件的材料，增強(qiáng)零件的質(zhì)量控制工作。同時(shí)，工序的選擇和應(yīng)用能夠降低材料的粗糙度，提升零件的表面質(zhì)量，降低零件表面材料的塑性，使零件具有適宜的組織結(jié)構(gòu)，包括狀態(tài)、晶粒度以及布局等，提升零件本身的質(zhì)量和加工質(zhì)量。

③改善加工條件

加工條件的改善能夠減少零件的積屑瘤，從而使機(jī)械加工后零件的表面實(shí)際殘留面積高度更加接近于理論值，有效保證零件的質(zhì)量。加工條件的改善主要通過切削角度、速度以及深度等方面的改進(jìn)，如減少主副偏角、增加刀尖圓弧半徑等，從而降低機(jī)械加工表面的粗糙度，減少切削變形，減少前后刀面間的摩擦和積屑瘤等。

④完善工藝方法

科學(xué)合理的加工工藝和流程能夠減小零件表面的粗糙度，提升零件的加工產(chǎn)品質(zhì)量，因此需要采用合適的加工方法如精密、超精密和光整加工方法，通過較小的進(jìn)給速度，精確細(xì)致地修正工作砂輪的表面，確保工具的鋒利度。此外，應(yīng)選擇合適的切削液促進(jìn)機(jī)械加工的順利進(jìn)行，提升零件的表面光滑程度。

⑤應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)

先進(jìn)技術(shù)不僅能夠推進(jìn)機(jī)械加工的順利進(jìn)行，而且能夠保證零件的加工質(zhì)量。通過現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的改進(jìn)能夠使機(jī)械加工嚴(yán)格按照機(jī)械加工流程和規(guī)范進(jìn)行，滿足零件機(jī)械加工的精準(zhǔn)度。在滿足機(jī)械加工要求的前提下，選擇適宜的材料和加工方式，可以有效保證零件的表面質(zhì)量。

⑥減少殘余應(yīng)力

刀具幾何形狀的合理選擇能夠保證機(jī)械加工刀具角度的合理性，通過合適的切削液、切削速度等控制，保證機(jī)械加工表面變形程度的減少，降低甚至杜絕殘余應(yīng)力的發(fā)生，降低零件的塑性形變，減少切削溫度。

結(jié)語

綜上所述，機(jī)械加工過程中，影響表面質(zhì)量的因素有很多方面。改善機(jī)械零件表面粗糙度能夠提升機(jī)械加工整體的質(zhì)量，因此在今后機(jī)械加工的過程中應(yīng)該認(rèn)識到零件表面質(zhì)量的重要性，有針對性地采取改進(jìn)和完善措施，注重培養(yǎng)機(jī)械加工人員的綜合素質(zhì)，嚴(yán)格進(jìn)行機(jī)械加工的技術(shù)操作規(guī)范，注重機(jī)械加工的規(guī)范性，同時(shí)注意實(shí)時(shí)總結(jié)加工工作中的經(jīng)驗(yàn)，促進(jìn)機(jī)械加工過程的順利進(jìn)行，提升整個(gè)機(jī)械加工的質(zhì)量及效果。

參考：

［1］任華寶.影響機(jī)械加工表面質(zhì)量的因素及對應(yīng)措施［J］.中國包裝工業(yè)，2013（06）：12-13.

［2］楊燕華.探究影響機(jī)械加工表面質(zhì)量的因素［J］.民營科技，2013（08）：25.

［3］龔晶晶.淺析機(jī)械加工表面質(zhì)量及改進(jìn)措施［J］.職業(yè)，2015（35）：151.

［4］張亞標(biāo).機(jī)械加工表面質(zhì)量的影響因素及改進(jìn)對策研究［J］.湖南農(nóng)機(jī)，2014（09）：68-69.