影響機械加工表面質量的因素及改進策略分析論文

隨着科技的發展進步，機械行業不斷進行技術的革新，生產製造中應用的設備以及儀器在不斷升級，因此對機械零件的表面加工質量提出了更高的要求。

零件在機械裝配中扮演着重要的角色，因此零件的質量將直接關係到相關機械生產線的正常有效運行，所需的機械零件合格與否以及使用性能的好壞都很大程度上依賴於零件機械加工表面的質量，高質量的表面質量能夠保證機械零件的使用性能，保證較高的耐磨性和抗疲勞性，具有良好的可靠性和較長的壽命，從而不斷提高機器設備的使用壽命。

1 機械加工表面質量概念及要求。

在對金屬坯料等進行機械加工後就會自然存在一個表面層，即機械加工表面。對機械加工表面的質量進行評價可以從兩個方面進行評判：一是加工後的機械錶面與所要求表面標準之間所存在的幾何形狀誤差，一般用粗糙度的概念進行衡量；二是金屬被機械加工後表面的組織性能和力學物理性能是否符合預先制定的標準。表面粗糙度的概念是對金屬表面在切削和切割工具的振動摩擦等產生微小的波峯波谷進行定量的描述。組織性能是指在被加工過的金屬表面會發生微觀組織變化，是因爲在機械切削過程中會產生較高的熱量，這個溫度達到金屬熱處理的溫度，即發生金屬表面退火，進行組織發生轉變。力學物理性能指的是經過機械加工表面的機械力學性能，切削變形和切削熱的存在會使表面存在殘餘應力，如不進行熱處理或時效改變，就會容易在被加工表面產生微裂紋，在今後的使用過程中因疲勞損傷而導致壽命降低，造成損失[1].

在進行金屬表面的機械加工的過程中要求進行零件加工時保證零件的參數與圖紙要求一致；要求嚴格按照所需加工零件的公差要求進行加工，儘量保證所加工零件的表面精度要求遵循零件的熱處理技術要求，保證零件的表面硬度和機械性能達標。

2 影響機械加工表面質量的因素。

根據對金屬零件機械加工表面的評判標準，可以從以下幾個方面對影響表面質量的因素進行歸納。

2.1 影響表面粗糙度的因素。

（1）材料的性能影響粗糙度。材料性能的好壞直接影響到機械加工的效果。比如使用經過熱處理工藝的材料具有較好的耐磨性，在零件的機械加工過程中，不會輕易達到磨損極限發生急劇磨損的現象；使用脆性較高的材料，在後續的加工中切削廢屑會崩碎成碎粒狀，在崩碎的過程中就會在加工的表面積留很多的凹點，使加工表面變得粗糙；使用韌性較高的材料時，由於材料在被加工的過程中會產生加大的塑性變形，使加工表面微小的波峯波谷間的距離變大，即粗糙度越大，被加工表面不容易達不到精度的要求[2].

（2）切削加工影響粗糙度。切削加工的加工速度、進給量、刀具的半徑以及主偏角和副偏角都會影響加工之後表面的質量。比如在進行塑性較好的材料時，可以適當提高加工速度，減少進給量，就可以提高機械加工表面的光整程度，得到較好的表面質量，相反則不是。

（3）磨削加工影響粗糙度。首先從簡單的幾何上進行分析，就會發現在磨削加工中，砂輪上磨粒的大小和形狀就會與機械加工後加工表面的波峯波谷的大小是有關係的。在磨削中在材料表面會產生很多的磨削溝槽，如果這些劃痕分佈不均勻且不等高，就會使粗糙度的值很大[3].

2.2 影響機械加工表面性能的因素。

（1）加工表面產生冷作硬化。在對材料進行機械加工的工序過程中，產生塑性變形是由於晶格的扭曲變形。冷作硬化是指在晶粒之間產生剪切滑移就會使晶粒產生被拉長或纖維化甚至會破碎的現象，從而使加工表面的強度和硬度得到提高。在後續的加工中，由於冷作硬化的存在就會使加工表面變形阻力逐漸增大，但塑性會變小，加工表面又會在表面溫度高低的變化下逐漸表現爲表面狀態的穩定，即出現不同程度的弱化[4].機械加工表面的性質就是在這樣強化弱化中產生的綜合結果狀態，冷作硬化的評判依據可以是加工表面顯微硬度的大小或硬化層的厚度等。加工表面的冷作硬化受很多因素的影響，比如在加工時擠壓力越大塑性變形越大產生的冷作硬化程度越強；當切削的速度越慢也就是刀具和表面材料的接觸時間會長，這時候產生的冷作硬化層也就越深等。

（2）金相組織性能發生變化。在切削或磨削中都會產生大量的熱，當這種切削熱和磨削熱的溫度超過加工材料的相變溫度之後就會在加工表面發生金相組織的改變。尤其是在磨削過程中，金相組織發生轉不變的同時加工表面的強度硬度也會隨之降低，當達到極限條件時就會產生微裂紋，稱之爲磨削燒傷。因此在機械加工的時候應有效控制切削熱和磨削熱的產生，做好加工表面的冷卻措施，並且使用恰當的切削量，進給速度等使大量的熱被散出，很少數的熱傳入到工件中。

（3）表面殘餘應力。在機械加工過程中在加工區域中產生大量的熱等因素都會產生殘餘應力，尤其是當切削熱或磨削熱過高使得部分表層發生金相組織的改變，又由於不同金相組織的密度比容等不同，就會使已發生改變的金屬組織受到未發生改變的金相組織的阻礙，就會產生殘餘應力。

3 改善機械加工表面質量的對策。

3.1 恰當處理工程材料。

在機械加工過程中，影響加工表面性質的主要就是材料的塑性和微觀組織。在對塑性較強的低碳合金或低合金材料進行加工時，提前一定要對材料進行一下熱處理，使材料能夠在較合適的'金相狀態下進行加工，以保證加工後表面的光整度。

3.2 選擇恰當的切削條件。

當切削的速度較高時，就會很好地避免積削瘤的產生，再加上好的切削液和恰當地選擇加工時的實際進給量，就可以增大加工表面的剛度，提高機牀工作時的穩定性，這樣可以提高加工表面的質量。

3.3 選擇恰當的加工方法。

選擇加工方法時，要注意以下幾個方面，首先選擇的重要依據就是使用該加工方法加工出來的零件精度較高；再者由於加工零件時的速度問題，加工時徑向的進給量要小，砂輪的轉動速度要大[5].還有零件表面修整時，使用砂輪的磨粒性要高，以便獲得更好的磨削效果。使用合適的磨削液來得到粗糙度較低的零件表面。

3.4 有效控制殘餘應力。

有效控制殘餘應力將有效改善機械加工表面的質量。在加工中選擇刀具時，採用前角和后角較大的刀具，並且在進行刃磨的時候要注意儘可能縮小切削刃口的半徑；在一定寬度範圍內允許磨損；確定切削用量的時候，採用較高的轉速和較小的進給量；表面加工時，使用恰當的切削液強化表層的變形；如果零件的表面還存在殘餘應力，就會嚴重降低應力相對集中的零件；因此要儘可能消除殘餘應力 .

4 總結。

在工程材料的機械加工過程中雖然加工表面的質量好壞只與表面薄薄的一層材料有關，表現爲表面的粗糙程度和機械性能和微觀組織性能的變化，但在機械裝備以及機械設備的長期使用中發現，機械加工過表面的質量好壞是影響機械零件壽命長短的一個重要因素。本文上述對機械加工表面質量的影響因素進行深入的分析就是爲了掌握不同工藝對錶面質量的影響規律，並對這些影響因素進行有效地控制，改善加工表面的質量，不斷提高機械加工產品的質量和使用性能，促進機械加工的改進，充分發揮機械加工在機械行業的優勢。

參考文獻：

[1] 餘志娟。 機械加工表面質量及影響因素探析[J]. 裝備製造技術，2009,（6）：155~157.

[2] 崔會彬。 影響機械加工表面質量的因素及採取的措施[J]. 中國機械，2015,（8）：23~24.

[3] 劉佳城，高廣明，張天宇，等。 淺談影響機械加工表面質量的因素[J]. 企業文化（下旬刊），2014,（11）：207~207.

[4] 雷鳴雨。 影響機械加工表面質量的因素與應對措施[J]. 中國新技術新產品，2015,（5）：46~46.

[5] 趙超。 影響機械加工表面質量的因素及改進措施[J]. 城市建設理論研究（電子版），2015,（19）。