机械加工表面质量的探究

机械加工表面质量的探究

盛海涛

身份证号码： 23022919851209****

摘要：随着现代机械技术在中国的快速发展，各种智能化设备和自动化机械逐渐成为人们生产和生活的工具，这样机器零件将长期处于高温高压的制造环境。因此，现阶段对机械零部件加工质量的要求越来越高，如果零部件出现问题，生产机械作业性能必然会下降。机械加工企业在零部件操作过程中，耐蚀性是判断机械加工表面部件粗糙程度的重要因素，在实际加工中，零部件的实际抗蚀性和机械加工表面程度成正比。表面照度越小，部件的磨损性就越高，但表面照度越大，表面配合质量就越差，严重影响了机械加工的高质量。

关键词：机械加工；表面；质量

近年来随着机械行业的发展，对机械工件性能的要求也不断提高。工件的表面质量直接对其各种性能产生影响，进而影响装配后部组件的工作周期以及使用寿命。如何在现有的机械制造及机械加工工艺水平下尽可能提高机械加工的表面质量，这是目前机械制造领域的技术难题之一。本文通过对机械加工表面质量的探究，尝试提出改善机械加工表面质量措施与方法，以此提高机械加工的工件性能。

1影响工件表面质量的因素

1.1工件材料性质

材料根据力学性能可以主要分为塑性材料和脆性材料两大类。在低速切削塑性材料时，刀具对材料进行剪切挤压，使得切削层塑性变形，同时产生加工硬化。切屑形成后与刀具前刀面之间存在压力，当切屑沿着刀具流出时，必然有很大的摩擦，使切削底层进一步变形，已加工表面受到刀具钝圆部分和后刀面的挤压与摩擦而产生变形。这三个变形区域汇集在切削刃附近，造成应力相对集中且复杂。工件的被切削层在此处与工件机体发生撕裂分离，产生积屑瘤和鳞刺，同时一部分切屑无法排出，残留在已加工表面，降低工件的表面质量。工件材料韧性愈好金属的塑性变形愈大。加工表面就愈租糙。在切削脆性材料时，切屑形状一般是形状不规则的崩碎切屑，从切削过程来看，切屑在脱落前变形很小，材料受到的剪切应力超过了其自身的强度，导致切屑脆断。崩碎的切屑往往呈现颗粒状，这些碎粒的崩窜，导致了已加工表面的磕伤、坑点，从而使得已加工表面变得粗糙。精密加工时，因切削深度小，刀刃容易打滑。

1.2切削加工控制

工件表面质量的好坏与切削加工有着密切的联系。其中主要影响为刀具、切削参数及切削热。刀具相对于工件作进给运动时，在加工表面留下了切削层残留面积，其形状是刀具几何形状的反应。残留面积的大小与刀具的进给量、刀尖圆弧半径及刀具的主偏角、副偏角等角度都有关系。对于宽刃刀具、定尺寸刀具和成形刀具等，其切削刃本身的表面粗糙度对精密机械加工工件的表面质量影响也很大。切削参数对工件的表面质量有着深远的影响。在切削用量三要素中，切削深度和进给量增大，都会使切削力增大，工件的变形量随之增大；同时较大的切削深度及进给量会增大工件的切削残留面积，加剧积屑瘤及鳞刺的产生，从而降低加工精度及表面粗糙度。切削速度对工件表面质量的影响因素相对较复杂。在切削塑性材料时，切削速度对积屑瘤及鳞刺的影响非常显著。切削速度较低时，切削力较小，不会形成积屑瘤，加工平面相对光整。随着切削速度的增加，工件的切削抗力增加，在切屑分离挤压变形及剪切作用下，刀具易形成积屑瘤致使已加工面表面质量下降。随着切削速度的持续增加，切削温度升高，被切削材料与刀具之间摩擦降低，切削力降低，积屑瘤及鳞刺消失，表面质量提升。切削热是切削过程中的物理现象之一，大量的切削热使得切削温度升高，直接影响着刀具的磨损情况，积屑瘤的产生与消退，从而影响工件的表面质量。过高的切削温度使刀具的硬度、耐磨性降低，降低刀具的切削质量；同时切削温度传导到已加工表面，造成加工面热损伤，致使工件表面质量下降。当热量传导到机床时，机床受到不均匀升温的影响，产生震颤扭转，致使加工工件产生颤纹、接刀等瑕疵。

2改善工件表面质量的措施

2.1优化材料性能

工件的表面质量与材料的物理及化学性能有着非常紧密的联系。通过优化材料性能可以直接影响工件最终的表面状态。通常状况下塑性材料在加工之后，工件的表面质量相对于脆性材料更差一些。针对不同材料，在恰当的选择各类热处理及化学热处理工艺后，材料的晶粒组织及化学成分产生改变，表面及深层的物理及化学性质发生变化，使得材料的塑性及韧性能够得到有效控制，提升材料的切削性能，进而保证加工的顺利进行。

2.2改善切削条件

在工件切削加工中，工件由于受到切削力和切削热的作用，使表面层金属的切削性能产生变化，加工表面塑性变形的程度越小，其表面质量越好。在加工塑性材料时，中、低速的加工容易产生积屑瘤和鳞刺，而较高的切削速度能够有效阻止积屑瘤的形成；同时较小的进给量及切削深度也能够使加工表面更加光滑，从而提升表面质量。在刀具方面，刀具的尺寸、材料及几何参数均对加工质量有很大影响。相同切削条件下，细长的刀具更易使加工面出现颤纹或者让刀及过切等缺陷，造成表面质量下降；具有高硬度，高耐磨性及高耐热性的刀具单位时间磨损量更小，对工件的表面质量更有益；刀具采用较大的刀尖圆弧半径、较小的副偏角可以减少残留面积，能有效改善工件的表面质量。选择恰当的切削液，能在一定程度上减少切屑蹦溅，减少表面出现的烧伤问题，同时可以降低已经加工表面的残余应力，抑制积屑瘤与鳞刺的形成，防止切削过程中塑性变形，降低表面粗糙度。

2.3增加表面处理

在机械加工方面，通过滚压、挤孔、喷丸强化、金刚石、压光等冷压加工，可以改善表面层材质的变化。此外，采用阳极氧化、微弧氧化、电镀、热喷涂、气相沉积以及高能束处理可改善表面品质，从而增强材料表面的着色性、增强耐蚀性、增强耐磨性、增加硬度，具有材料表面的保护作用。通过这些措施，机械生产的应用大大提高了机械加工部件的表面质量，提高了产品的作业性能、可靠性和寿命。

2.4优化加工规程

合理的加工规则，既使零部件加工具有科学指导意义，也是机械加工的基础。越是科学合理的加工规定，越能保障零部件的高质量。因此，必须制定合理的加工规定。该规程要细化、定位准确、定位基准与设计基准要统一；同时采取有效的冷却措施，采用精密加工、超精密加工以及光整加工来减少加工表层变形强化和残余应力。在一系列的规范加工程序下打造出一个粗糙度低的高质量工件。

3结语

综上所述，工件的表面质量对机械的运转和工作性能都有着十分重要的影响。随着社会的发展及科技的进步，人们对于机械工件表面质量的要求也越来越高。影响机械工件表面质量的因素是多方面且复杂的，只有在真正理解并掌握这些因素的基础上，才能在生产加工中采取相应的措施，减少因工件表面质量问题而出现的质量风险，从而提升产品合格率，延长工件的使用寿命。

参考文献

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