影響機(jī)械加工表面質(zhì)量的因素及采取的措施

多超 劉旭

摘 要：機(jī)械產(chǎn)品使用性能的提高、使用壽命的延長，與組成產(chǎn)品的零件加工質(zhì)量密切相關(guān)。衡量零件加工質(zhì)量好壞的主要指標(biāo)有：加工精度和表面粗糙度。本文主要通過對(duì)影響零件表面粗糙度的因素、零件表面物理力學(xué)性能、表面質(zhì)量影響零件使用性能等因素的分析和研究，提出了提高機(jī)械加工表面質(zhì)量的工藝措施。

關(guān)鍵詞：表面質(zhì)量;使用性能;影響因素;控制措施

1 前言

隨著工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展，機(jī)械化生產(chǎn)得以普遍應(yīng)用，與之密切相關(guān)的就是各種機(jī)器設(shè)備。機(jī)器是由機(jī)械零件裝配組成的，機(jī)器的失效也是由個(gè)別零件的失效而造成的，其根本原因是零件喪失了其應(yīng)具備的使用性能。零件的失效或者突然損壞，除了少數(shù)因設(shè)計(jì)不周而導(dǎo)致強(qiáng)度不夠，或是由于偶然的事故引起超負(fù)荷而造成了失效損壞以外，其原因大多數(shù)是由于零件磨損、受到外界腐蝕或疲勞破壞。這些因素大都作用于零件表面，因此加工表面質(zhì)量將直接影響零件的使用性能。

2 影響工件表面質(zhì)量的因素

影響工件表面質(zhì)量的因素主要分為：

（1）加工過程對(duì)表面質(zhì)量的影響。這里主要是：工藝系統(tǒng)的振動(dòng)對(duì)工件表面質(zhì)量的影響;刀具幾何參數(shù)、材料和刃磨質(zhì)量對(duì)表面質(zhì)量的影響;切削液對(duì)表面質(zhì)量的影響;工件材料對(duì)表面質(zhì)量的影響;切削條件對(duì)工件表面質(zhì)量的影響;切削速度對(duì)表面粗糙度的影響;磨削加工對(duì)表面質(zhì)量的影響;影響工件表面物理機(jī)械性能的因素這八大影響。

（2）使用過程中影響表面質(zhì)量的因素。這主要有：耐磨性因素、疲勞強(qiáng)度因素、耐蝕性因素這三大因素。

3 機(jī)械加工表面質(zhì)量對(duì)零件使用性能的影響

在機(jī)械加工中，由于以上影響及因素，造成了零件的加工表面產(chǎn)生微觀不平、殘余應(yīng)力等各種缺陷，雖然僅存于零件極薄的表面層中，卻嚴(yán)重影響著機(jī)械零件的精度、耐磨性、配合性、抗腐蝕性和疲勞強(qiáng)度等，從而進(jìn)一步影響機(jī)械的使用性能和使用壽命。這些影響主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）對(duì)零件耐磨性的影響。

（2）對(duì)零件疲勞強(qiáng)度的影響。

（3）對(duì)零件耐腐蝕性能的影響。

（4）對(duì)零件間配合性質(zhì)的影響。

（5）對(duì)零件其他性能的影響。

總之，提高加工表面質(zhì)量，對(duì)于保證零件的使用性能、提高零件的使用壽命是十分重要的。

4 控制和提高表面質(zhì)量的途徑

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種儀器的小型化、精密化的要求程度不斷提高，這對(duì)零件表面質(zhì)量的要求也就越來越高。為了獲得合格零件，保證機(jī)器的使用性能，人們一直在研究探索控制和提高零件表面質(zhì)量的途徑與方法。目前提高表面質(zhì)量的工藝途徑大致可以分為兩類：

一類是用低效率、高成本的加工方法，尋求各工藝參數(shù)的優(yōu)化組合，以減小表面粗糙度。這里主要有以下兩種方法：

（1）超精密切削和低粗糙度磨削加工。

（2）采用超精密加工、珩磨、研磨等方法作為最終工序加工。

另一類是重點(diǎn)改善工件表面層物理力學(xué)性能，以提高工件表面質(zhì)量。表面層物理力學(xué)性能對(duì)零件使用性能及壽命影響很大，如果在最終工序中不能保證零件表面獲得預(yù)期的表面質(zhì)量要求，則應(yīng)該在工藝過程中增設(shè)表面強(qiáng)化工序來保證零件的表面質(zhì)量。表面強(qiáng)化工藝包括化學(xué)處理、電鍍和表面機(jī)械強(qiáng)化等幾種。

5 提高機(jī)械加工工件表面質(zhì)量的措施

人們除了研究控制和提高零件表面質(zhì)量的途徑與方法以外，還針對(duì)提高機(jī)械加工工件表面質(zhì)量制定了一系列的措施。其中這些措施有：

1、編制科學(xué)合理的工藝規(guī)程是保證工件表面質(zhì)量的基礎(chǔ)，也是加工工件的方法依據(jù)。只有工藝規(guī)程科學(xué)合理，才能為加工工件表面質(zhì)量滿足要求提供方法和依據(jù)，使加工工件表面質(zhì)量滿足要求成為可能。合理的工藝規(guī)程要求是：工藝流程要短，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、選擇合理的切削參數(shù)是保證加工質(zhì)量的關(guān)鍵。切削參數(shù)的合理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，提高加工工件的表面質(zhì)量。切削參數(shù)主要包括：切削刀具角度、切削速度、切削深度及進(jìn)給速度等。實(shí)踐證明：主偏角、副偏角及刀尖圓弧半徑對(duì)零件表而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)生從而減小表面粗糙度。

3、合理選擇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減小工件與刀具間的摩擦系數(shù)，而降低切削力與切削溫度，使刀具的磨損得到改善，以保證工件的加工質(zhì)量。

4、工件主要工作面的最終工序加工方法至關(guān)重要。最終工序在該工作表面的殘余應(yīng)力將直接影響機(jī)器零件的使用性能，所以最終工序加工方法的選擇須考慮該工件主要工作表面的具體工作條件和可能的破壞形式。

6 結(jié)論

由于機(jī)械加工表面對(duì)機(jī)器零件的使用性能有著很大的影響，如耐磨性、接觸剛度、疲勞強(qiáng)度、配合性質(zhì)、抗腐蝕性能及精度穩(wěn)定性等，因此對(duì)零件的重要工作表面要提出相匹配的表面質(zhì)量要求，從而保證零件的有效性。由于影響表面質(zhì)量因素的多樣性，所以只有根據(jù)實(shí)際情況正確分析出影響機(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)實(shí)際需要提出經(jīng)濟(jì)、適用的要求，減少零件因表面質(zhì)量缺陷而引起的加工質(zhì)量問題，從而提高機(jī)械產(chǎn)品的使用性能、經(jīng)濟(jì)性、使用壽命和可靠性。

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