機械加工表面質(zhì)量的工藝分析及改善方法研究

王麗萍

摘 要：機械加工對技術專業(yè)要求很高，零件加工過程的質(zhì)量高低影響著機械零件的使用，對機械的正常使用產(chǎn)生重要影響。為了分析機械加工表面質(zhì)量加工工藝及改善方法，展開了研究，從零件表面質(zhì)量對零件使用性能的影響入手，進一步對影響零件表面質(zhì)量的因素進行分析，并有針對性地提出相應的改善方法，希望能對機械零件的加工工作有所幫助。

關鍵詞：機械加工；表面質(zhì)量；耐磨性；疲勞強度

中圖分類號：TH161+.14 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.06.034

1 零件表面質(zhì)量對零件使用性能的影響

1.1 表面質(zhì)量對零件耐磨性的影響

機械加工的表面質(zhì)量對機械的正常使用有著十分重要的影響。其中，表面質(zhì)量對零件的使用有著磨損方面的影響。零件的磨損主要分為3個部分：①初期磨損階段。在這一階段，表面的接觸面積較小，對零件的表面磨損壓力較小。②中期磨損階段。經(jīng)過初期磨損，逐漸進入到中期磨損階段，所接觸的磨損面積增大。③正常的磨損階段。在這一階段，零件的使用進入最佳狀態(tài)，零件各方面的性能達到最佳狀態(tài)。

1.2 表面質(zhì)量對零件疲勞強度的影響

機械零件所承受的壓力往往來自機械的各個部分，在多方壓力的交互荷載力的作用下，零件表面很容易產(chǎn)生疲勞裂紋，疲勞裂紋的產(chǎn)生不利于機械零件的正常使用。而通過一系列的科學實驗發(fā)現(xiàn)，零件的表面粗糙度與零件表面裂紋的出現(xiàn)有一定的關系，表面粗糙度壓力增大，不利于產(chǎn)生疲勞裂紋，同時通過增大零件的硬化度可以減少疲勞裂紋的出現(xiàn)。但是要在適當?shù)挠不秶鷥?nèi)操作。零件表面的壓應力能夠提高零件的疲勞程度，從而對疲勞裂紋的擴展產(chǎn)生相對的阻止效果，但零件表面的殘余拉應力會使零件的壓力增大。這樣會降低疲勞強度，從而導致疲勞裂紋的出現(xiàn)。

1.3 表面質(zhì)量對配合性能的影響

機械零件的表面質(zhì)量對機械的工作配合性能產(chǎn)生重要的影響。在對零件進行配合工作時，對于間隙配合，如果零件的表面太過粗糙，會使零件配合面的磨損力增大，從而破壞整個零件的表面波峰，經(jīng)過更多的磨損，會使機械中氣壓系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)工作元件的工作性能有所降低，導致泄漏量增大，從而影響機械零件的正常使用。

2 影響零件表面質(zhì)量和粗糙度的工藝因素

2.1 刀具的形狀

機械零件表面質(zhì)量的高低和粗糙度的大小與零件的切割工藝有著緊密的聯(lián)系。而其中，切割刀具的形狀對零件的質(zhì)量和粗糙度有著十分重要的影響。如果刀具的角度不同，那么所切割出來的零件的粗糙度也就不同。在切割過程中，要適當增大前角和使用適量的潤滑液。這樣能夠?qū)α慵|(zhì)量的提高和粗糙度的減小起到十分明顯的作用。

2.2 零件材料的形式

對于零件的加工，往往涉及到零件材料的選擇。如果零件材料的韌性較高，那么所加工出來的機械零件的粗糙度就會很高；而如果零件的加工材料是較脆的材料，那么所加工出來的機械零件的粗糙度與切割過程中產(chǎn)生的碎屑有一定的關系——碎屑部分越多，零件的粗糙度越高。由此可見，零件的表面質(zhì)量與加工材料有著十分密切的聯(lián)系。

2.3 切削條件

在零件的加工過程中，要適當使用一定的潤滑液和冷卻液。通過使用冷卻液，能夠降低切削過程中的溫度，而使用潤滑液能夠有效減少切割過程中碎屑的產(chǎn)生和鱗刺的出現(xiàn)，能夠有效降低零件表面的粗糙度，提高零件的表面質(zhì)量。

2.4 砂輪的磨料

在對機械零件加工的過程中，要選用適當?shù)哪チ?。合適的磨料能夠提高零件的加工質(zhì)量，降低表面粗糙度。在加工鋼件和鑄鐵件的過程中，要使用氧化鋁磨料。因為氧化鋁磨料具有較高的韌性和等高性，所以會使得零件加工達到很好的效果，且零件表面殘留度低，使得零件切割表面更為平整，能夠有效地降低零件表面的粗糙度，從而提高零件的質(zhì)量。

2.5 砂輪粒度的大小

砂輪粒度的大小對零件的加工效果產(chǎn)生重要的影響。如果砂輪的粒度較大，在零件加工時往往會產(chǎn)生較深的切割痕跡，增大零件表面的粗糙度，影響表面質(zhì)量；如果砂輪的粒度較小，那么在加工零件時會形成較淺的加工痕跡，但是粒度小就會造成加工過程中零件的溫度上升，不利于確保零件的穩(wěn)定性能。在零件的加工過程中，砂輪的速度與零件的粗糙度和質(zhì)量也有著緊密的關系——一般來說，砂輪的轉(zhuǎn)速越快，零件表面的粗糙度越小。但轉(zhuǎn)速快就意味著砂輪溫度會升高，往往會影響零件的質(zhì)量。

2.6 零件的位置移動

零件在加工過程中的移動對表面質(zhì)量也會產(chǎn)生影響。一般來說，在加工過程中，如果零件的震動產(chǎn)生的位置變動越大，表面的粗糙度就會越高，相對來說，零件的加工質(zhì)量就會下降。在加工過程中，零件的橫縱進給量與零件的粗糙度和質(zhì)量有一定的關系——零件的縱向進給量越大，那么零件的粗糙度就越高。橫向進給量如果超過加工設備的微刃高度，那么就會增加零件表面的粗糙度。

3 機械加工表面質(zhì)量的改善方法研究

3.1 采用不同的加工硬化方法

零件的加工工序往往比較復雜。對于金屬材料，要進行加熱處理，然后作進一步的塑型加工。這個程序能夠提升零件的強度和硬化效果。對于塑性材料，要進行溫度處理，在冷卻硬化的基礎上降低零件的韌性。這2個程序都能夠保證表面質(zhì)量的進一步提高。

3.2 降低溫度來減小表面殘余應力

在零件的加工過程中，較易產(chǎn)生相應的表面殘余應力。之所以會產(chǎn)生殘余應力，主要原因在于零件加工的冷、熱塑性變形和金相組織變化。其中，在切削過程中產(chǎn)生的殘余應力主要是由于冷態(tài)塑性變形產(chǎn)生的，而磨削過程中產(chǎn)生的殘余應力主要是由于熱態(tài)塑性變形產(chǎn)生的。

3.3 抑制表面層金相組織的變化

通過控制溫度來抑制表面層金相組織的變化。在零件加工過程中，主要采用的是切削加工和磨削加工方法，而加工過程中產(chǎn)生的能量會在加工的部位轉(zhuǎn)變成熱能，使溫度升高到臨界值，進一步使零件表面的金相組織發(fā)生變化。一般來說，磨削加工產(chǎn)生的溫度要遠遠高于切削加工，所以在具體的零件加工過程中，需要采取加入潤滑劑等相關措施來降低零件加工時的溫度。

4 結(jié)束語

總體來說，機械零件的加工質(zhì)量對機械的運轉(zhuǎn)和工作性能有著十分重要的影響，我們要能夠具體分析零件表面質(zhì)量對零件耐磨性、疲勞強度和配合性能的影響，然后在研究刀具的形狀、零件材料的形式、切削條件以及砂輪的磨料等因素對機械零件加工質(zhì)量的影響的基礎上，采用不同的加工方法，并采取控制溫度等措施改善零件的加工質(zhì)量。這樣能夠為零件的加工起到實質(zhì)性的作用。

參考文獻

［1］邱德元.機械加工表面質(zhì)量的工藝分析及改善方法研究［J］.山東工業(yè)技術，2013（10）：203，209.

［2］吳舒.機械加工表面質(zhì)量影響因素分析及相應改善對策研究［J］.橡塑技術與裝備，2016（02）：75-76，84.