浅析影响机械加工表面质量的因素

浅析影响机械加工表面质量的因素

杨喜军

身份证号码：230103198501237035

摘要   各种机械产品的性能和使用寿命的提高与组成产品的相关零件的加工质量密切相关。决定零件加工质量的指标有：加工精度和表面粗糙度。本文对影响机械加工表面质量的因素进行了深入分析，以期为相关工作人员提供参考。

关键词  机械加工；表面质量；影响因素

引言

随着当代工业技术的飞速发展，机械化生产除了少数因设计不完善、强度不足或偶然事故造成的超载变化等原因外，都离不开零件的失效或突然损坏。不仅仅包含失效或损坏外，大多数是鉴于外部环境的磨损、腐蚀或疲劳损坏。表面质量问题越来越受到各行业的重视。

一、影响机械加工表面质量的因素

1、工艺系统振动对工件表面质量的影响

不仅仅包含刀具切削刃与工件表面相互间的名义切削运动外，加工过程中加工系统还经常形成振动，这是正常的周期性运动。但是，这类振动会干扰和扰乱加工系统的各种成形运动，从而降低加工表面的质量，在原有的基础上更进一步提高表面粗糙度值，并造成加工表面出现振动线。

2、刀具几何参数、材料和磨削质量对表面质量的影响

刀具的几何参数中，二次偏转角、前偏转角和刀尖圆弧半径对表面粗糙度因素最大。因此，在一定条件下，减小二次偏转角、一次偏转角和刀尖圆弧半径能够降低表面粗糙度。[3]但一定要区分：在相同加工条件下，高速钢刀具的表面粗糙度高于硬质合金刀具，硬质合金刀具也低于金刚石和立方氮化硼刀具。金刚石基材料与铁基材料的亲和力较高，铁基材料无法加工。同时一定要考虑到刀具正面、侧面以及切削刃本身的粗糙度都会妨碍加工时工件的表面粗糙度。因此，需要选择合理的工具。

3、切削液对表面质量的影响

切削液的冷却和润滑对于减少切削过程中的界面摩擦起着至关重要的作用，非常具有价值。能有效降低切削区域的温度，减少切削液金属表面的塑性变形程度，抑制肿瘤、氧化皮的形成。因此，在生产中需要正确选择各种材料的切削液，这样能够降低工件的表面粗糙度。

4、工件材质对表面质量的影响

加工塑料材料时，刀具在加工工件时会使金属产生塑性变形。在粉碎过程中将切屑与工件分离的撕裂效应越大，规模较大的结构的晶粒尺寸和表面粗糙度值就越大。工件材料的塑性和韧性越好，变形越大，加工表面越粗糙。材料的塑性和韧性越差，变形越小，晶粒组织越小，工件的表面粗糙度越低。当用于制造它的材料是脆性材料时，木片呈颗粒形式。当切屑脱落时，会在已加工表面留下许多凹坑，使表面粗糙。因此，切削加工前对材料进行调质或正火，以获得均匀细小的晶粒组织和较高的硬度，能够降低被加工机械的表面粗糙度。

5、切削速度对表面粗糙度的影响

通常，低速车削用于粗加工，高速车削用于精加工。以中等速度切削塑料时，很容易形成叠边，而且鉴于塑性变形较大，加工件的表面粗糙度也很大。因此，塑料通常以低速或高速切割。

6、冷作硬化对表层的影响

在切削刃的挤压作用下，表面金属的塑性变形增大，从而致使冷硬度提高。刀具侧面磨损增大，侧面与已加工表面的摩擦力增大，塑性变形增大，从而致使冷能力增大。随着时间的推移切削速度的提高，刀具与工件暴露的时间缩短，切削热暴露的时间也缩短，从而使塑性变形的延伸深度减小，冷却层的深度减小。同时，冷却程度提高。

二、提升加工工件表面质量的措施

1、工具方面

切削过程中，在工件切削力和切削热的作用下，表面金属的物理机械性能会发生相应的变化。主要变化是表面金属显微硬度的变化、金相组织的变化和残余应力的产生。磨削时的塑性变形和切削热比切削刀片严重。因此，磨削后机械表层的三项物理机械性能均发生显着变化。如果想到达这样的效果，必须减少残余面积和表面粗糙度，刀具应采取使用较大的刀尖半径、较小的二次偏转角、合适的修光刃或宽刃精密刨床、精密车床等，并应选择工件。工具的材质与材质相容，不要选用磨损严重的工具。

2、工件材料

在工件材料的特性中，材料的塑性和金相组织会妨碍工件的表面粗糙度。与塑性较高的低碳钢、低合金钢相比，需进行预正火以降低塑性，切削后可获得较低的粗糙度。加工脆性材料时，鉴于其脆性，切削过程中形成的切屑均呈颗粒状，因此会在工件加工表面留下许多凹坑，使表面粗糙。

3、切削条件

切削参数：塑料材料需要高切削速度以减少切削变形、防止积屑瘤形成并降低表面粗糙度。较高的切削速度可防止堆积。顶刃并降低进给量，同时采取使用高效切削液以提高加工刚性，提升机床的动态稳定性，促进达成良好的表面质量。鉴于材料的脆性，它们不需要高切割速度并且对表面非常敏感，粗糙度影响不大。

4、研磨参数确定

试磨过程中，检查工件表面是否有热损伤、腐蚀、变形等现象来调整磨削参数，通过反复试磨后确定。此外，在研磨过程中能够连续测量研磨区的温度并能够设置研磨参数。借助选择合适的切削参数，能够有效防止积屑瘤的积累，减少理论结构中的剩余加工面积，保证已加工工件的表面质量。如果想到达这样的效果，必须增强冷却效果，也为了能够增强对砂轮的冲洗作用，使砂轮不易堵塞，可采取使用高压大流量的方法。通过采用带有空气挡板的喷嘴将磨削液反复喷洒在磨削零件上，以减少高速旋转的砂轮表面因高压附着气流而形成的高热。在外部添加冷却环境，如磨削液雾化法，雾化法能够冷却外部环境，带走大量磨削热。内部添加磨削液来冷却砂轮，通过严格过滤的磨削液借助砂轮上带有小径向孔的孔直接倒入磨削区域。

结语

为了获得良好的效果，必须在生产实践中采取最合适的技术措施，一定要了解和掌握影响加工表面质量的因素，并对于工件材料的性质和要求提出更合适、更经济的措施。减少因零件表面质量缺陷引起的制造质量问题，提升机械产品的性能、寿命和可靠性。

参考文献

[1]于杰.浅谈机械加工工艺对加工精度的影响[J].中国设备工程,2021(08):92-93.

[2]李厚永,蔡强.浅析机械加工零件的热处理加工技术[J].中国设备工程,2021(08):125-126.

[3]陈沿宏,徐一刚,马强.机械模具数控加工制造技术及其应用[J].轻工科技,2021,37(05):46-47.