浅析机械加工对金属零件的表面质量的影响

王道青

（兰州石化职业技术大学，甘肃 兰州 730300）

在诸多的工业生产过程中，都需要利用各类金属零件进行产品的机械加工。尤其在制造业领域，机械加工中各类金属零件与整体生产直接挂钩，金属零件的效率和表面质量对生产起到了决定性的作用，也很大程度上左右了企业的经济效益。但机械金属零件在正常运作的过程中，常常会由于使用时间太长或者摩擦过度而产生表面质量下降的现象，进而导致整个机械出现表面质量下降，同时大大缩短机器金属零件的寿命。除此以外，还会导致产品的生产质量大幅度下降，生产成本加大，企业单位的经济效益整体下降。为了解决机械金属零件金属零件表面质量下降的状况，需要从磨损表面质量下降的基本原因出发，找出高效、针对性更强的方法来解决运行过程中出现的各类问题。

1 机械加工的基本工艺

在当下的机械加工行业，随着社会和科技的飞速发展，正在进行工艺流程的不断突破和创新。在机械加工的过程中，金属零件的表面质量会受到各种因素的影响而降低。为了改善金属零件的表面质量，需要对相关的技术工人进行进一步的培训，不断提高他们的职业素养和技术技能。机械加工工艺，主要指的是对工件和零件进行进一步加工的整个过程，这个过程涉及诸多的技术要领和细节操作。这一过程中，可以让毛坯的结构和金属工件更加协调和适应，利用各种高效的方式对零件进行完善。在实际的加工过程中，主要分成粗加工和细加工两类，一般来说需要率先进行粗加工的过程。接着，需要对毛坯的零件进行集中处理，主要针对其基准面进行处理，并对相关的加工设备进行高效的热处理。最后，在整个过程中，还需要做好精细化的工序处理，主要的处理对象是平面零件的孔碱性[1]。在进行机械加工的过程中，需要考虑两方面内容，首先是工艺的运行结构，接着需要充分考虑项目的管控，两方面需要同时考虑并进行整合，让整体的步骤和流程更加稳定和高效，最终按照一定的工艺要求进行实践过程的优化[1]。

2 机械加工工艺过程对金属零件表面质量的具体影响

2.1 对机械的表面粗糙度的影响分析

首先需要考虑的是，刀具的几何形状复映。道具在机械加工的过程中，需要进行进给运动，在这一过程中会对工件产生影响，在工件的表面会出现一些残留的痕迹，呈现出一定区域的面积。为了减小切削的面积，需要对切削过程的各类参数进行降低，包括进给量、主偏角、刀尖的圆弧半径等等。除此以外，还可以适当提高刀具的前角度数，减少整个机械加工过程中塑性形变的产生。也可以高效利用润滑剂，让刀具的刃磨质量得到一定程度的提高。通过这种方式，来进一步降低金属零件的表面粗糙程度。在磨削加工的过程中，也会对金属零件的表面粗糙程度造成较大的影响[2]。在这一过程中影响最大的因素主要是砂轮粒度、齐整度和磨削的速度等等，会导致金属产生塑性形变。除此以外，冷却润滑液的基本质量，也会对金属表面的粗糙程度造成干扰。

2.2 表面层残余应力影响

在机械加工过程中出现残余应力，有诸多的原因。首先，在切削的过程中金属会产生塑性形变的现象，让金属的比容不断增大，进而产生体积膨胀受限制的状况。在这一过程中，残余应力主要存在于表面的金属层，而在内层的技术中，则会相应出现残余的拉应力。接着，在切削的过程中，会在切削的区域内，由于各种因素的干扰，产生大量的热量。在金相组织中，存在着密度和比容的巨大差异，也是残余应力的重要原因。

2.3 零件直接粘连严重

在金属零件中，常常会产生磨损失效表面质量不断下降的现象。产生这一现象的一个重要因素便是零件间经常会出现的粘连状况。这种零件间的相互粘连，会直接导致零件出现失效。

在金属零件相互粘连的过程中，周围的摩擦力会明显增大，为相关的金属部件带去巨大的压力。在金属零件正常运作的过程中，大部分时间处于滚动的状态，这时遇到强大的压力阻力，表层应力数值会逐步攀升[1]。在这样的情况下，需要涂抹润滑剂减少摩擦力。而如果相关人员难以及时察觉，没有及时使用润滑剂，则会使得表层应力不断攒聚，这些应力会提高零件的温度，表面温度的升高会使得部分金属部件产生局部融化的现象。这时后续的生产过程会受到阻滞，温度开始慢慢冷却，使得各个部件之间相互粘连，直接切开原本金属部件的衔接点，磨损部件的表面，产生大量碎渣，最终导致机械设备的磨损[3]。

2.4 疲劳磨损失效

在当下的制造业，由于市场竞争的加剧和经济利益的驱使，各个加工企业存在着盲目扩大产量，追求更高利益的行为。在这种行为意识下，管理层便会设定更高的产量目标，为了达成这一目标，便会需要机械设备更长时间的运行。但机械设备本身，在长时间的工作运转过程中，会大幅增加接触应力。当接触应力超过一定的限度，会产生一系列的不良反应。金属零件本身的承受能力是有限的，在接触应力不断升高的过程中，会超出金属零件的这种限度，进行超负荷工作，这时便会产生疲劳磨损，表面质量不断降低[5]。但在正常运转的过程中，这种疲劳磨损常常会被相关的工作人员忽视。当机械设备长时间处于高负荷状态，便很容易产生严重的表面质量下降，这种状况会改变金属零件的基本特性和物理属性，同时金属零件的表面还会产生裂纹，进而降低机械设备的使用寿命。

2.5 热形变对零件表面质量的具体影响

在进行机械的切割时，在加工工具的接触过程中会产生十分频繁的高速摩擦，这种摩擦会产生大量的热量，这些热量会进一步导致许多的元件产生受热膨胀的现象。在这一过程中，需要合理调整加工过程中的各类参数[4]。如果没有进行及时的参数调整，便会导致在热量不断消散以后，相关的零件随即产生一定程度的形变，让零件加工的表面质量难以满足预期的标准。

3 在机械加工的过程中进行金属零件表面质量改善的相关举措

3.1 在磨削加工中的调整

在进行零件和工件的机械加工过程中，为了不断提高金属零件的表面质量，需要注重磨削加工的过程。相比于切削加工，磨削加工本身有着更多影响到金属零件表面质量的环节和因素。最为基本的有几何因素、金属表面的塑形状况等等，这些因素需要得到精细化的控制，除此以外，砂轮的基本性质，包括硬度、速度等等也会间接影响到金属零件的表面质量。在工件被磨削转圈的过程中，转圈的粗疏也会直接影响到金属零件的加工质量，需要依据加工的状况进行调控。在机械加工时，零件会由于塑性形变的产生而不断变形，这种变形现象比切削中更加严重，需要对切削热进行防范[5]。

3.2 冷却润滑

在机械加工的过程中，为了提高金属零件表面的质量，需要降低金属零件的表面变形抗力和摩擦阻力，可以通过使用合理的切削液来实现。

在进行加工时，需要依据实际的加工状况对切削液进行合理高效的筛选，同时需要高效利用合理的冷却润滑的方法进行辅助，尽可能减少在加工过程中零件的塑性形变现象和刀具的磨损状况，进而使得金属零件的表面质量得到提高。在对塑料材料进行高速的切削时，需要进一步增加切削液的使用，加工时可以更加高效地降低外部的摩擦和切削的温度等等，可以很好地控制碎片瘤。

3.3 对设备的参数进行精准控制，防范受力变形

在进行机械加工的过程中，许多的操作流程需要相关的工作人员手动参与。例如在进行零件的加紧和切削时，常常会由于人员使用较大的力道，进而使得零件本身的额结构参数产生严重的偏离。为了提高零件加工的表面质量，需要在进行这些手动操作之前，先作出一系列的参数分析，相关工作人员需要依据机械加工的具体情况，分析和论证整个工艺的各类参数，强化系统结构的刚度，提高金属零件表面质量的同时可以减少受力变形现象的发生，降低误差发生的概率[6]。

3.4 提高工作人员的专业素养和能力

为了在机械加工的过程中，让金属零件磨损防范工作高效完成并保证更高的安全性，需要配备更为专业和负责的技术和管理人员对整个生产制造过程进行高效管控。对现有的工作人员，需要进行更加专业的培训，提高工作人员的职业素养和专业能力，改善工作中存在的各种弊端。可以引进更多的高端技术人才和管理人才，充分利用当下的产教融合战略进行校企合作，并建立更为完善的奖惩体系和监督体系，提高工作人员和管理人员的工作效率。提高相关管理者的责任意识，规范流程细节。

管理工作意义重大，对整个生产经营过程起着十分重要的调控指导作用，需要管理者具有较高的责任意识和专业素养，同时需要在每个环节中谨慎和细致，处理好每个细节中可能出现的问题。同时，在管理过程中，需要管理者时刻关注生产制造过程的质量和实际效果，高效进行磨损防护工作的开展。相关工作者应深入学习金属零件磨损预防的经验与知识，总结以往的经验教训，在工作中规范每个细节的操作流程[6]。

3.5 改善加工材料，充分利用加工技术

在进行机械加工工作时，需要高度重视加工材料的使用。在当下的加工领域，加工时所利用的材料相对陈腐落后，相关的性能需要进行不断的更新升级，需要加强对加工材料的高质量生产和对国外先进材料的合理引入。在生产和引进的过程中，需要准确判断相关的设备性能，依据加工的实际状况进行生产的优化和合理采购。

对于正在投入使用的机械设备，需要及时进行检查和维修[7]。对于尚未投入使用的机械设备，需要进行定期保养，提高机械设备的使用寿命。

在近年来，各类新型的加工技术不断发展，机械加工工作也越来越离不开各类加工技术的协作，以往的机械加工方式已经难以满足更高的金属零件加工要求。因此，在进行机械加工察时，需要工作人员高效利用各类加工技术，高效掌握加工过程中的基本信息，提高机械加工工作的速度和质量，及时发现机械加工过程中影响金属零件表面质量的因素并高效解决。

3.6 提高金属零件的耐磨性

机械金属零件中，使用的大部分零件都是金属零件，在目前，金属零件的磨损表面质量下降问题成为制约我国制造业迅速发展的重要关卡。

为了减少金属零件的磨损和改善表面质量下降的问题，需要从金属零件本身出发，不断提升金属零件的耐磨性，进而让金属零件面对外界的摩擦和空气接触有着更强的抗性，提高使用寿命，为企业生产带去更多的经济效益。提高金属零件耐磨性的方法较多，其中十分常见的方法主要有五个。首先是强化表面的薄膜，来减弱外界其他原件和空气对金属表面的摩擦效果，主要采用的方法有离子注入和电镀等等。第二种方法是进行化学热处理，但是这种方法的适用范围较小，通过对其他原件的渗入使得零件化学成分局部调整，这种方式的成本耗费较高，同时也会一定程度上降低生产效率。第三种方法是强化金属零件的表面合金，主要利用高温条件融化金属的表层，接着进行迅速的冷却，改变金属零件的表面状态，强化表面的合金。第四种方法是对零件表面进行热处理，仍然采用高温处理的方式，利用固态相变的理论，使得零件的形态发生改变，提高零件的基本性能。这种方法操作简单，在机械金属零件的磨损表面质量下降防护中应用较为广泛。最后一种方法是完善零件的表面，主要利用喷丸对零件进行冷挤压操作，使零件产生塑性形变，提高耐磨性。

3.7 充分利用数控技术和虚拟化技术

在计算机中，有着功能十分强大的各种编程技术。正是这种技术的存在，计算机才能进行高速的运转。而数控技术正是以各种编程技术为基础，首先利用编程技术将生产制造过程中的各类数据进行高效的存储和处理，接着实现对生产制造的全局过程的控制，最终提高产品制造的效率，减少人力物力资源的消耗。数控技术，除了需要高效利用编程技术以外，还需要结合众多的现代化技术，诸如电子感应技术和光电技术等等。除了提高加工制造的效率以外，数控技术还可以让机械加工的管理工作更加便捷进而使得金属零件的表面质量更高。通过有效的数控技术的应用，可在整个机械加工的系统中实现更加优化的配置，从而使机械加工制造过程更加完美。在科技列车高速前行的过程中，以计算机为载体，产生了各种科学技术。在制图领域，出现了计算机的绘图控制；在机械制造方面，产生了人工智能和现代仿真。在这些技术和现代其他信息大数据技术的结合，孕育了虚拟化的新技术。这项技术由各类新兴技术相互结合形成了一个综合性的系统。这个庞大的系统主要通过高效利用各类技术来完成对整个生产制造过程的模拟，对整个机械加工过程中出现的各类问题进行数据分析和高效解决，对可能出现的隐患进行提前的预防和排查，大大减轻工作人员的负担和工作量，需要更少的技术人员和管理人员便可完成高效的加工制造，使得各类成本得到了降低，让机械加工企业的竞争力和经济效益都得到了很好的提升。

4 结语

在当下，市场竞争日益激烈，机械加工行业的各类要求越来越高，需要加工制造出表面质量更高的金属零件。但在机械加工的过程中，存在着诸多影响零件加工精度的因素。首先，表面层残余应力和热变形现象会对零件产生较大的影响。

除此以外，腐蚀和摩擦现象也会一定程度影响到金属零件的表面质量。基于此，需要考虑提高人员基本素养，利用新型技术，控制好各类参数等，对上述问题进行改善。