影響機(jī)械加工表面質(zhì)量的因素及改進(jìn)措施

白莉莎

（河北 石家莊 052100）

一、機(jī)械加工表面質(zhì)量對(duì)產(chǎn)品性能的影響

(一)表面質(zhì)量對(duì)耐磨性的影響表面粗糙度對(duì)零件表面磨損的影響很大。一般說(shuō)表面粗糙度值愈小，其磨損性愈好。但表面粗糙度值太小，潤(rùn)滑油不易儲(chǔ)存，接觸面之間容易發(fā)生分子粘接，磨損反而增加。

(二)表面質(zhì)量對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響金屬受交變載荷作用后產(chǎn)生的疲勞破壞往往發(fā)生在零件表面和表面冷硬層下面，因此，零件的表面質(zhì)量對(duì)疲勞強(qiáng)度影響很大。表面粗糙度值愈大，抗疲勞破壞的能力就愈差。

(三)表面質(zhì)量對(duì)耐蝕性的影響零件的耐蝕性在很大程度上取決于表面粗糙度。表面粗糙度值愈大，抗蝕性就愈差。

(四)表面質(zhì)量對(duì)配合質(zhì)量的影響表面粗糙度值的大小將影響配合表面的配合質(zhì)量。對(duì)于間隙配合，粗糙度值大會(huì)使磨損加大，間隙增大，破壞了要求的配合性質(zhì)。對(duì)于過(guò)盈配合，裝配過(guò)程中一部分表面凸峰被擠平，實(shí)際過(guò)盈量減小，降低了配合件間的連接強(qiáng)度。

二、影響機(jī)械加工表面質(zhì)量的因素

（一）切削加工

刀具幾何形狀的復(fù)映刀具相對(duì)于工件作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)時(shí)，在加工表面留下了切削層殘留面積，其形狀是刀具幾何形狀的復(fù)映。減小進(jìn)給量、主偏角、副偏角以及增大刀尖圓弧半徑，均可減小殘留面積的高度。此外，適當(dāng)增大刀具的前角以減小切削時(shí)的塑性變形程度，合理選擇潤(rùn)滑液和提高刀具刃磨質(zhì)量以減小切削時(shí)的塑性變形和抑制刀瘤、鱗刺的生成，也是減小表面粗糙度值的有效措施。

影響加工表面層物理機(jī)械性能的因素。在切削加工中，工件由于受到切削力和切削熱的作用，使表面層金屬的物理機(jī)械性能產(chǎn)生變化，最主要的變化是表面層金屬顯微硬度的變化、金相組織的變化和殘余應(yīng)力的產(chǎn)生。由于磨削加工時(shí)所產(chǎn)生的塑性變形和切削熱比刀刃切削時(shí)更嚴(yán)重，因而磨削加工后加工表面層上述三項(xiàng)物理機(jī)械性能的變化會(huì)很大。

（二）表面層冷作硬化

冷作硬化及其評(píng)定參數(shù)。機(jī)械加工過(guò)程中因切削力作用產(chǎn)生的塑性變形，使品格扭曲、畸變，晶粒間產(chǎn)生剪切滑移，品粒被拉長(zhǎng)和纖維化，甚至破碎，這些都會(huì)使表面層金屬的硬度和強(qiáng)度提高，這種現(xiàn)象稱為冷作硬化（或稱為強(qiáng)化）。表面層金屬?gòu)?qiáng)化的結(jié)果，會(huì)增大金屬變形的阻力，減小金屬的塑性，金屬的物理性質(zhì)也會(huì)發(fā)生變化。被冷作硬化的金屬處于高能位的不穩(wěn)定狀態(tài)，只要一有可能，金屬的不穩(wěn)定狀態(tài)就要向比較穩(wěn)定的狀態(tài)轉(zhuǎn)化，這種現(xiàn)象稱為弱化。弱化作用的大小取決于溫度的高低、溫度持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短和強(qiáng)化程度的大小。由于金屬在機(jī)械加工過(guò)程中同時(shí)受到力和熱的作用，因此，加工后表層金屬的最后性質(zhì)取決于強(qiáng)化和弱化綜合作用的結(jié)果。評(píng)定冷作硬化的指標(biāo)有三項(xiàng)，即表層金屬的顯微硬度HV、硬化層深度h和硬化程度N。

三、提高加工表面質(zhì)量的措施

在了解了影響表面粗糙度的因素之后，我們必須根據(jù)需要降低加工表面的粗糙度，改善機(jī)械加工的表面質(zhì)量。提高加工表面質(zhì)量的措施主要有：

（一）刀具方面為了減少殘留面積，刀具應(yīng)采用較大的刀尖圓弧半徑、較小的副偏角或合適(=0)的修光刃或?qū)捜芯俚丁⒕嚨兜?。選用與工件材料適應(yīng)性好的刀具材料，避免使用磨損嚴(yán)重的刀具，這些均有利于減小表面粗糙度。

（二）工件材料方面工件材料性質(zhì)中，對(duì)加工表面粗糙度影響較大的是材料的塑性和金相組織。對(duì)于塑性大的低碳鋼、低合金鋼材料，預(yù)先進(jìn)行正火處理以降低塑性，切削加工后能得到較小的粗糙度。工件材料應(yīng)有適宜的金相組織（包括狀態(tài)、晶粒度大小及分布）。

（三）切削條件方面以較高的切削速度切削塑性材料可抑制積屑瘤出現(xiàn)，減小進(jìn)給量，采用高效切削液，增強(qiáng)工藝系統(tǒng)剛度，提高機(jī)床的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性，都可獲得好的表面質(zhì)量。

（四）加工方法方面主要是采用精密、超精密和光整加工。選用較小的徑向進(jìn)給量，選用較大的砂輪速度和較小的軸向進(jìn)給速度，工件速度應(yīng)該低些，采用細(xì)粒度砂輪；精細(xì)修整砂輪工作表面，使砂輪上磨粒鋒利，也可達(dá)到較好的磨削效果。選擇適宜的磨削液能獲得低粗糙度表面。

（五）減少加工表面層變形強(qiáng)化和殘余應(yīng)力也能提高加工表面質(zhì)量

合理選擇刀具的幾何形狀，采用較大的前角和后角，并在刃磨時(shí)盡量減小其切削刃刃口半徑；使用刀具時(shí)，應(yīng)合理限制其后刀面的磨損寬度；合理選擇切削用量，采用較高的切削速度和較小的進(jìn)給量；加工時(shí)采用有效的切削液等，可減少加工表面層變形強(qiáng)化。

此外，生產(chǎn)中常采用滾壓、擠（脹）孔、噴丸強(qiáng)化、金剛石壓光等冷壓加工方法來(lái)改善表面層材質(zhì)的變化。通過(guò)這些措施在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用，大大的提高了機(jī)械加工零件的表面質(zhì)量，提高了產(chǎn)品的工作性能、可靠性、壽命。