影響機(jī)械加工表面質(zhì)量的相關(guān)因素探討

◎王書華

機(jī)械系統(tǒng)中的很多零部件在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行之后開始失效，甚至開始出現(xiàn)故障，而失效往往都是首先從表面開始的，比如表面出現(xiàn)裂紋等。因此，零部件的表面質(zhì)量往往能夠決定零部件的可靠性及其使用壽命。如何在現(xiàn)有的機(jī)械制造及機(jī)械加工工藝水平下盡可能提高機(jī)械加工的表面質(zhì)量，這是目前機(jī)械制造領(lǐng)域的技術(shù)難題之一，也是目前的機(jī)械制造技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

一、機(jī)械加工表面質(zhì)量對(duì)零部件性能的影響分析

機(jī)械加工表面質(zhì)量在一定程度上來說，能夠直接決定零部件的可靠性和使用壽命，這不僅僅是因?yàn)榱悴考氖е饕杏诒砻骈_始的，更重要的是，機(jī)械零部件的表面加工質(zhì)量對(duì)于零部件的機(jī)械性能，諸如耐磨性、耐腐蝕性、抗壓性等，都有著明顯的影響。

1.機(jī)械加工表面質(zhì)量影響零部件的耐磨性。

耐磨性就是指零部件表面經(jīng)受摩擦磨損的能力。影響零部件耐磨性的主要因素是零部件摩擦處的材料、表面質(zhì)量以及系統(tǒng)的潤(rùn)滑條件。當(dāng)系統(tǒng)的工作條件一定時(shí)，這也就意味著系統(tǒng)零部件摩擦處的材料以及系統(tǒng)的潤(rùn)滑條件都一定了，這時(shí)，零部件的表面質(zhì)量將對(duì)零部件的耐磨性起著決定性的作用。當(dāng)表面質(zhì)量粗糙度數(shù)值越大，意味著表面凹凸不平的程度越大，這是零部件之間相互接觸摩擦，最先受力的部分一定是凸峰的尖頂處，由于受力面積較小，因此凸峰尖頂處的摩擦力相對(duì)較大，零部件表面就容易被磨損，從而影響了其耐磨性。一般說來，機(jī)械加工表面的粗糙度數(shù)值越小，零部件的耐磨性也就越好。

2.機(jī)械加工表面質(zhì)量影響零部件的耐腐蝕性。

零部件表面的粗糙度，是影響零部件耐腐蝕性的主要因素。這是因?yàn)?，零部件的表面越粗糙，那么表面凹凸不平所形成的凹谷就越深，則越容易積聚腐蝕性物質(zhì)，而腐蝕性物質(zhì)和機(jī)械加工零部件的表面發(fā)生腐蝕作用，從而使得零部件表面發(fā)生侵蝕大大降低了零部件的耐腐蝕性。因此，要提高零部件的耐腐蝕性，很重要的一條就是提高零部件表面的光滑程度。表面粗糙度越低，那么零部件的耐腐蝕性就相對(duì)越強(qiáng)。

3.機(jī)械加工表面質(zhì)量影響零部件的疲勞強(qiáng)度。

當(dāng)零部件受到交變載荷或者力的作用下，零部件表面由于加工質(zhì)量而形成的凹凸不平的凹谷處，以及表面有隱性缺陷處，會(huì)最先由于應(yīng)力集中而發(fā)生疲勞破壞，引起零部件的疲勞強(qiáng)度下降。為此，對(duì)于一些重要的零部件，或者在機(jī)械系統(tǒng)中承受著交變載荷作用力的零部件而言，其機(jī)械加工表面質(zhì)量要求往往都很高，其目的就是為了提高零部件的疲勞強(qiáng)度。

4.機(jī)械加工表面質(zhì)量影響零部件的配合性能。

機(jī)械加工表面質(zhì)量對(duì)于零部件的配合性能的影響同樣也是十分明顯的。零部件的表面加工質(zhì)量過低，導(dǎo)致表面粗糙度數(shù)值過大，這使得零部件在裝配過程中，要么改變?cè)械难b配類型，要么采用硬裝配而使得零部件額外承受較大的裝配內(nèi)應(yīng)力。不管是采用哪一種方法，都會(huì)導(dǎo)致零部件因?yàn)槌惺苎b配內(nèi)應(yīng)力而發(fā)生表面破壞，或者提前失效，進(jìn)而引發(fā)裝配零部件的連鎖效應(yīng)，使得整個(gè)裝配零部件系統(tǒng)都有可能報(bào)廢。為此，只有不斷的提高加工表面的質(zhì)量，才能夠保障零部件的裝配精度，從而保障零部件的裝配性能。

機(jī)械加工表面質(zhì)量對(duì)于零部件的使用性能等也都有著明顯的影響，可見，機(jī)械加工表面質(zhì)量對(duì)于零部件的整體質(zhì)量、可靠性和使用壽命有著舉足輕重的影響。因而，必須要想方設(shè)法提高機(jī)械加工的表面質(zhì)量。

二、機(jī)械加工表面質(zhì)量的影響因素分析

機(jī)械加工一般是指刀具在被加工工件表面進(jìn)行切削，或者利用加工刀具和被加工工件之間做相對(duì)運(yùn)動(dòng)形成加工運(yùn)動(dòng)。因此，機(jī)械加工表面質(zhì)量的影響因素，應(yīng)當(dāng)從加工的對(duì)象、加工的工具等方面進(jìn)行分析。

1.被加工工件的材料因素。

被加工工件的材料性質(zhì)，對(duì)機(jī)械加工表面的質(zhì)量具有重要影響。如果被加工工件是塑料材料件，那么在加工過程中容易發(fā)生塑性變形，容易在加工表面上留下很多麻點(diǎn)，嚴(yán)重影響了表面的加工質(zhì)量；如果被加工工件是金屬材料件，那么由于刀具也是硬質(zhì)合金金屬材料，在加工過程中，其切削角度、切實(shí)速度、切削溫變等因素，都會(huì)影響到機(jī)械加工表面的質(zhì)量。如果想要獲得較高質(zhì)量的機(jī)械加工表面，那么在加工過程中，一定要掌握被加工工件的材料性質(zhì)，對(duì)加工工藝進(jìn)行嚴(yán)格控制，才能夠獲得較高質(zhì)量的加工表面。

2.切削因素。

在切削加工過程中，切削刀具的主偏角、副偏角、進(jìn)給量、刀尖圓弧半徑等都是影響加工表面質(zhì)量的因素，這是因?yàn)?，切削過程中，被加工工件表面會(huì)形成一層切削殘余層，其實(shí)就是切削刀具表面幾何形狀的復(fù)映?，F(xiàn)代實(shí)驗(yàn)研究表明，適當(dāng)?shù)脑龃蟮毒叩那敖牵軌蛴行У慕档颓邢鬟^程中的塑性變形，同時(shí)減小加工表面刀瘤、毛刺的形成，有利于提高切削加工表面質(zhì)量。

3.磨削因素。

磨削本身就是為了提高機(jī)械加工表面的質(zhì)量，因此磨削工藝中，砂輪的粒度、硬度及其修正度，都能夠直接影響到磨削加工的表面質(zhì)量，砂輪粒度越小，硬度越大，那么一般來說加工得到的表面質(zhì)量就相對(duì)越差，表面粗糙度數(shù)值就越大。另一方面，磨削工藝本身的一些加工參數(shù)，如磨削速度、徑向進(jìn)給量等，也會(huì)對(duì)機(jī)械加工表面質(zhì)量產(chǎn)生影響。

如果被加工工件材料較軟，則適宜采用較小粒度的砂輪和較低的磨削速度來加工。如果被加工工件材料較硬，那么應(yīng)當(dāng)選取較大粒度的砂輪和較高磨削速度來加工。

4.潤(rùn)滑因素。

潤(rùn)滑因素主要是指在切削和磨削過程中所采用的切削液，切削液能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)切削或者磨削加工過程中刀具與加工工件表面的降溫，同時(shí)減小刀具和加工工件表面的摩擦，有利于降低被加工工件表面刀瘤、毛刺的形成，提高機(jī)械加工表面的質(zhì)量。

三、結(jié)語

機(jī)械加工技術(shù)及其工藝，對(duì)于加工表面的質(zhì)量有著重要的影響，而機(jī)械加工表面的質(zhì)量又決定了零部件的可靠性及使用壽命，當(dāng)然，并不是說機(jī)械加工表面質(zhì)量越高才越好，機(jī)械加工表面質(zhì)量太高，也意味著機(jī)械加工成本過高，這對(duì)于產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力不利，因此，機(jī)械加工表面質(zhì)量決定了產(chǎn)品的性能，但是卻又在一定程度上制約了產(chǎn)品的性能發(fā)展。如何處理好這樣一對(duì)矛盾，是機(jī)械生產(chǎn)制造加工技術(shù)的首要問題。綜上，在現(xiàn)有的機(jī)械制造工藝水平下，提高機(jī)械加工表面質(zhì)量的措施和方法，對(duì)于機(jī)械加工表面質(zhì)量的研究具有很好的操作性作用。