影響機(jī)械加工表面質(zhì)量的因素及改進(jìn)措施

摘要：在機(jī)械制造行業(yè)中，對(duì)于產(chǎn)品的精度有著更高的要求。數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用，使得加工零件的表面質(zhì)量獲得了很大提升，同時(shí)提高了加工零件的使用性能。需盡量減少各類因素對(duì)加工零件表面質(zhì)量的影響，使其表面質(zhì)量滿足要求。分析機(jī)械加工對(duì)使用性能的影響，以及影響機(jī)械加工表面質(zhì)量的因素，對(duì)相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行總結(jié)，針對(duì)存在的問(wèn)題提出有效的改進(jìn)措施和對(duì)策。

關(guān)鍵詞：機(jī)械加工;表面質(zhì)量;因素;改進(jìn)措施

0" "引言

加工制造的機(jī)械設(shè)備由不同的模塊組成，并配備不同的計(jì)算機(jī)加工模塊。機(jī)械零件的質(zhì)量是影響機(jī)械加工性能的主要因素。機(jī)械零件表面質(zhì)量的好壞，直接決定著加工機(jī)械所使用的不同零件的合格率、產(chǎn)品質(zhì)量和性能。

機(jī)械零件的表面質(zhì)量情況，是指在機(jī)械設(shè)備加工制造各種零件的時(shí)候，由于不同的物理性質(zhì)、生化和熱力學(xué)條件而引起的外觀質(zhì)量變化。從微觀的角度來(lái)看，是表面微觀平整度出現(xiàn)變化，從宏觀的層面看，即機(jī)械零件的表面粗糙程度發(fā)生有不同程度的變化。本文重點(diǎn)探討了加工流程中的不同加工因素、環(huán)境因素等，對(duì)加工零部件外觀品質(zhì)的影響規(guī)律，通過(guò)對(duì)其中的規(guī)律進(jìn)行分析，提升表面加工工藝水平，提高機(jī)加工零件的表面質(zhì)量，最終整體提升機(jī)加工行業(yè)的綜合管理水平。

1" "機(jī)械加工對(duì)使用性能影響

機(jī)械加工的外表品質(zhì)對(duì)零配件的耐磨、防腐蝕等方面產(chǎn)生著重要的影響，而電子產(chǎn)品的加工性能、可靠性、應(yīng)用年限，在很大程度上取決于零配件的外表品質(zhì)。所以說(shuō)，雖然科學(xué)技術(shù)的進(jìn)展很快，但是目前的機(jī)械加工質(zhì)量還是必須緩步提高，不能陷入固步自封的狀況。根據(jù)相關(guān)資料可知，機(jī)械零部件的損壞，通常都是從機(jī)械加工表面開(kāi)始的。通常，比較關(guān)鍵的機(jī)械零部件表面會(huì)比一般零部件的要求要高，這也就是外觀品質(zhì)好的機(jī)械零部件，使用過(guò)程中的耐磨、防腐蝕性能較強(qiáng)的原因之一。

2" "影響機(jī)械加工表面質(zhì)量的因素

2.1" "影響表面粗糙度的因素

2.1.1" "材料的性能影響粗糙度

機(jī)械加工后的表面性能主要受材料本身的性能影響。通過(guò)研究能夠得出以下結(jié)論：對(duì)于合金材料多為先經(jīng)過(guò)熱處理再進(jìn)行加工的。通過(guò)這種熱處理的方法，能夠有效降低在加工過(guò)程中對(duì)合金材料的磨損，在加工程序中增強(qiáng)耐磨能力，從而獲得具有良好表面耐磨性的機(jī)械零件。

如合金零件的脆性指數(shù)非常高，或一些脆性指數(shù)較高的金屬材料用于合金中，將使脆性高的新金屬材料更容易被切割，形成大量的新金屬材料報(bào)廢。切屑破碎后，在合金表面會(huì)留下許多凹凸部位，提高了加工表面的粗糙度。若合金零部件的表層彈性比較好，其在過(guò)程中就會(huì)形成較大塑性變形，從而導(dǎo)致機(jī)械加工表面的粗糙程度增大。

宋波等人通過(guò)使用激光選區(qū)熔化技術(shù)，對(duì)合金材料進(jìn)行了高溫預(yù)處理，并對(duì)通過(guò)高溫預(yù)處理后的金屬材料，與尚未通過(guò)激光選區(qū)熔煉工藝技術(shù)高溫預(yù)處理的零部件，予以機(jī)械加工，以此來(lái)做對(duì)比。結(jié)果表明，通過(guò)激光選區(qū)熔化技術(shù)預(yù)處理后的合金材料殘余應(yīng)力變化不大，加工后零件表層的土壤粗糙度也由10μm減少到5.2μm。

2.1.2" "切削加工影響粗糙度

磨削過(guò)程中的速度、進(jìn)給速度、磨刀長(zhǎng)度和主要偏置角，是影響被加工零件外觀質(zhì)量的主要原因。針對(duì)各種加工特性的金屬材料，必須配合不同的機(jī)械加工切削要求，故而在使用表面塑形性較好的合金材料機(jī)械加工之后，為減少機(jī)械加工零件表面的粗糙度，就必須相應(yīng)提升機(jī)械加工速度。

郭曉磊等人選用玻璃纖維板為主要機(jī)器磨削加工材料，在意大利Paolino Bacci有限公司制造的SMART五軸磨削加工機(jī)械設(shè)備上，使用硬質(zhì)合金雙刃和直刃柄銑刀等主要切割工具，更深層次地分析了切削速度、切削厚度，對(duì)機(jī)磨零件表面粗糙度的影響程度。研究結(jié)果表明：隨著磨削厚度的增加，被加工零件的表面粗糙度也相應(yīng)增大;當(dāng)被加工零件的表面粗糙度值相同時(shí)，高速銑削的磨削厚度較大，既能減少刀具磨損，提高刀具使用壽命，又能提高車床的產(chǎn)量。

朱金鵬等人在自己所研發(fā)的高速立式精細(xì)機(jī)械車床上，深入研究了純鐵材質(zhì)在精細(xì)的磨削加工過(guò)程中，磨削加工條件對(duì)加工零部件表面粗糙度影響因素及其變化規(guī)律。結(jié)果表明，切割工序中的切削深度、推進(jìn)量、切削速度，都是機(jī)械加工零部件表面粗糙度的影響因素，影響程度由大到小分別是推進(jìn)量、切割深入、切削速度。

2.1.3" "磨削加工影響粗糙度

在進(jìn)行切割的時(shí)候，砂輪上的磨粒的排列分布、磨粒的寬度、槽結(jié)構(gòu)和寬度，都會(huì)影響被加工零件表面的頂飾面或槽特性，從而提高被加工零件表面的粗糙程度。

溫雪龍等人在自己所研究的三維微機(jī)加工機(jī)床上，對(duì)硬脆材料鈉鈣玻璃材料展開(kāi)了系列切削，與機(jī)械加工條件考察測(cè)試，研究了不同能夠影響機(jī)械加工表面粗糙程度的因素。試驗(yàn)結(jié)果顯示，推進(jìn)速度變小，機(jī)械加工零部件表面粗糙度變小;研磨深度增大，零部件表面粗糙度也提高;主軸速度變小，零部件表面粗糙度也降低。

2.2" "影響機(jī)械加工表面性能的因素

2.2.1" "加工表面產(chǎn)生冷作硬化

由于加工過(guò)程中的理化因素，造成具有晶體結(jié)構(gòu)的合金在晶粒中產(chǎn)生剪切滑移，進(jìn)而導(dǎo)致晶粒中的單元晶粒被過(guò)分地拉伸，并最終斷裂。該流程增加了合金零部件的強(qiáng)度和硬度，一般來(lái)講，將這種流程或其所帶來(lái)零部件的特殊功能叫做冷作硬化。在零件加工制造過(guò)程中，冷作硬化效果對(duì)零件表面的變形抗力和塑性都會(huì)產(chǎn)生一定影響。材料在加工過(guò)程中的擠壓、切削速度和切削力都會(huì)改變冷作硬化的程度。

2.2.2" "金相組織性能發(fā)生變化

無(wú)論是切割還是研磨，在工具接觸金屬材料流程中，都必然產(chǎn)生巨大的熱量。熱能傳導(dǎo)到金屬材料上會(huì)使得金屬材料的溫度上升，一旦金屬材料的溫度超過(guò)合金的想變溫度，材料表面的金相組織聚會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)變化。金相組織的形變一旦過(guò)度強(qiáng)烈，將會(huì)大大降低金屬材料的硬度，或在金屬材料表層形成裂縫。

2.2.3" "表面殘余應(yīng)力

機(jī)械加工產(chǎn)生的熱量會(huì)使金屬材料表層形成殘余應(yīng)力，引起的金屬材料發(fā)生金相組織變形。金相組織的改變，會(huì)使得各個(gè)區(qū)域材料的分子密度和比容發(fā)生一定變化，使尚未引起金相改變的組織因遭受金相組織擠壓，而產(chǎn)生殘余應(yīng)力。

3" "提升機(jī)械加工表面質(zhì)量的改善措施

綜上分析可知，影響表面粗糙程度的主要因素有磨削條件、刀具、工件材質(zhì)等幾個(gè)方面。掌握了影響表面粗糙程度的幾個(gè)原因后，人們就需要通過(guò)某些預(yù)防措施，來(lái)減少工件表面的粗糙程度，并以此來(lái)提高工件的表面質(zhì)量。

3.1" "刀具

為減小表面殘留面積，加工刀具時(shí)必須選用大內(nèi)切圓半徑或呈現(xiàn)細(xì)弧線形的刀具，以提高機(jī)械加工表面的品質(zhì)。此外，在選用刀具時(shí)，必須按照工件材料的實(shí)用性選擇哪種刀具，并盡量避免采用表面磨損程度較強(qiáng)、穩(wěn)定性較好、非常銳利的刀具。按照原則選擇刀具進(jìn)行加工，能夠使機(jī)械表層處于比較光滑狀況，從而提高表面粗糙度。

3.2" "工件材料

加工表面的品質(zhì)也深受工件材質(zhì)的影響，而且影響是非常巨大的。其中對(duì)加工表面質(zhì)量較大的因素，是材質(zhì)自身的化學(xué)屬性和結(jié)構(gòu)組成。

一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于塑形量較大的一些金屬材料都必須進(jìn)行相應(yīng)的加工錘煉處理，盡量減少金屬材料的塑性以后，才能進(jìn)行機(jī)械加工。如此可以使金屬材料的加工表面保持光潔。除此之外，需要采取合適的加工工藝進(jìn)行加工，以使機(jī)械加工表面質(zhì)量獲得較大提高。

3.3" "加工方面

為了有效提升機(jī)械加工表面品質(zhì)，必須要選用合適的機(jī)械加工方式，并盡量降低進(jìn)給量?？墒褂蒙拜唽?duì)工件表面進(jìn)行特殊處理，借此方式來(lái)提升機(jī)械加工外表品質(zhì)。可針對(duì)砂輪表面加以拋光，讓研磨砂輪的表面保持光潔，以此使研磨表面的功效得以最大程度凸顯。把其運(yùn)用于實(shí)際機(jī)械加工中，能夠有效改善機(jī)械零件磨削加工表面。

另外，還要科學(xué)合理的選用刀具形式。在運(yùn)用刀具時(shí)，必須適當(dāng)控制刀具磨損長(zhǎng)度。切削加工時(shí)應(yīng)該選用較大的切割速率，并使用高效切割液。而通過(guò)將這些辦法綜合起來(lái)，則能有效降低工件表面層的變形。

3.4" "編制科學(xué)合理的工藝規(guī)程

零件加工前，應(yīng)制定出科學(xué)合理的加工工藝規(guī)程，這是基本條件。唯有建立了科學(xué)合理的加工工藝規(guī)程，方可保障所加工工件的表層品質(zhì)符合科學(xué)度標(biāo)準(zhǔn)。工藝規(guī)范編制中，要保持過(guò)程精練、定位精確等基本特點(diǎn)。在基準(zhǔn)定位過(guò)程中，要盡可能保證定位基礎(chǔ)與所設(shè)定基線一致。

3.5" "切削條件的合理選擇

合理有效的加工要求，可以有效避免表面積形成屑瘤，并保證殘余表層的標(biāo)高符合實(shí)際要求，從而提升機(jī)械零部件的表層品質(zhì)。在機(jī)械加工要求遴選流程中，需要兼顧刀具切削夾角、切削速度、推進(jìn)速率等參數(shù)。此外，主偏置角、負(fù)偏角度、刃尖圓弧半徑等，均會(huì)對(duì)零部件的表面粗糙度形成很大影響。

在進(jìn)給量明確的情況下，通過(guò)減少主偏置角、副偏角度、增大圓弧半徑等，均能夠達(dá)到提高零部件表面粗糙度的最終目標(biāo)。針對(duì)前角、后角等進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，則可以有效降低切割變形、刀面前后摩擦等的負(fù)面影響。

3.6" "先進(jìn)加工技術(shù)的引入

機(jī)械零件的機(jī)械加工中，要適時(shí)引用先進(jìn)的機(jī)械加工技術(shù)，以保證生產(chǎn)工藝流程等方面符合現(xiàn)實(shí)要求。如可將機(jī)械精密工藝與電子計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，以進(jìn)一步提高對(duì)機(jī)械加工操作的精確度要求。在符合實(shí)際工藝要求的前提下，要盡可能選用較小的進(jìn)給量和軸流式進(jìn)給速度，以便實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程的穩(wěn)定性，并減少研磨振動(dòng)的影響。在必要時(shí)，還可以加大研磨液的加入量，使研磨效果有所改善。

4" "結(jié)語(yǔ)

綜上所說(shuō)，機(jī)械加工表面質(zhì)量會(huì)嚴(yán)重影響到機(jī)械設(shè)備產(chǎn)品可靠性和耐久性，并直接影響到公司的生產(chǎn)效率。所以，加工者必須全面了解在加工過(guò)程中影響工件品質(zhì)的各種因素，并根據(jù)不同的加工質(zhì)量和加工方法不斷地加以優(yōu)化，以便通過(guò)提高工件表面粗糙度，達(dá)到改善整體加工品質(zhì)的目標(biāo)。

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