影响机械加工表面质量的因素及措施分析

何来浩

摘要 当前，随着市场经济的不断深化，使得各个企业之间的竞争也日益加大。而对于机械加工行业来说，提高机械加工表面质量能够在一定程度上提高企业的竞争力。然后，在机械加工中表面质量的影响因素是多方面的。基于这种情况，就需要技术工人在金属零件的生产制作加工过程中，尽力提高机械加工表面的质量，以提高产品的合格率。基于此，文章对影响机械加工表面质量的因素及措施进行分析，以期能够提供一个借鉴。

关键词：机械加工；表面质量；影响因素；措施

1.机械加工

机械加工：广义的机械加工就是指能用机械手段制造产品的过程；狭义的是用车床（Lathe Machine）、铣床（Milling Machine）、钻床（Driling Machine）、磨床（Grinding Machine）、冲压机、压铸机机等专用机械设备对工件的外形尺寸或性能进行改变制作零件的过程。

2.机械加工表面质量对产品性能的影响

2.1表面质量对耐磨性的影响

对于刚刚加工好的零件表面粗糙度对于零件接触面积影响甚大，在刚刚使用阶段，接触的只是粗糙面的凸起，因此，接触的面积比理论上的接触面要小很多，由于接触面积的减小造成了峰部应力加大。然后在使用的过程中由于应力作用使得峰部被破坏，接触面产生变形以及弹性形变，这就是所谓的磨损，而且根据磨损的程度可以分为不同的磨损阶段，分别是：初期阶段、正常阶段和严重磨损阶段。从实际零件的生产加工来看，机械加工的表面粗糙度会给零件表面磨损造成很大的影响。在一般情况下，零件的磨损性和表面粗糙度值成正比，如果表面粗糙度值过低，其成品零件的磨损性也会比较好。这并不是说越是光滑的表面越好，在实际生产加工过程中，如果表面粗糙度值太低，就会使得附着在金属零件表面的润滑油流失，在金属机械加工作业环境中，没有润滑油或润滑油较少的润滑程度达不到相关要求，就会严重影响机械加工效果。适当的粗糙度对于零件的保养也是有好处的。因此，机械加工表面粗糙度值要合适，既不能过高，也不能过低，根据这种情况，需要给接触面的粗糙度设定一个比较科学合理的数值，该数值的大小与零件的工作情况密切相关。

另外，工作负荷和表面的硬化处理都会影响到零件的耐磨性。但是作冷作硬化处理时要注意不能将金属的组织变得太过疏松，否则容易出现金属脱落或者开裂现象。

2.2表面质量对耐蚀性的影响

金属零件的腐蚀，通常和其所处的环境有关，比如，那些长时间暴露在腐蚀性介质中的金属机械零件，就很容易产生化学腐蚀或者电化学腐蚀。在金属机械零部件的粗糙表面的凹谷处，相较于其他位置，更容易促进那些腐蚀性介质的吸收，比如，暴露在酸性空气中的金属零件，会受到酸性气体的影响，进而发生一系列化学反应，严重时就会使得金属零件彻底报废。

2.3表面质量对配合质量的影响

大多数机械零件的构成，包含好几种金属成分，有镁铝零件、铅锌零件等，在金属零件从原材料到制作成成品的过程中，需要对其配合质量进行合理的调整，以最终实现金属零件相关机械性能达到使用标准要求。而机械加工的表面粗糙度值，实际上也在机械加工环节发挥着重要作用，其值的大小对金属零件配合表面的配合质量有着很关键的影响作用，一般来说，在金属零件内部间隙的配合环节，一定要选择那些表面粗糙度值合适的材料，若是其粗糙度值太大，那么实际生产加工出来的零件就会有很大程度的自身内部磨损程度，并且金属部件的内部间隙会随着磨损程度的加大而继续扩大，最终就会导致金属零件的配合性质达不到相关技术标准。基于这种情况，在控制表面质量时，必须要根据金属部件配合质量的实际情况，合理控制其表面的粗糙度值。

3.机械加工表面质量的影响因素

3.1切削加工

切削加工质量和效果对整个机械加工表面质量的影响是等多方面的。其中工件材料、刀具几何参数（主副偏角大小、刀尖圆弧半径）、切削方式、切削用量、润滑液、切削时塑性变形等，都会影响机械加工表面质量。另外砂轮粒度、砂轮强度、磨削径向进给量等，也会影响表面机械产品加工质量。

3.2表面层冷作硬化

当出现冷作硬化现象时，机械加工产品表面层会出现塑性变形，结构、质地发生变形、弯曲，切割时晶粒会发生滚动，甚至出现碎裂现象。进而会增加外层金属的坚度和韧度，导致金属的塑性变弱，物理、力学性质随之发生变化，给机械加工带来不利影响，影响机械加工表面质量。

3.3表面层材料金相组织变化

切削热使被加工表面温度超过相变温度，金相组织会发生相应的变化，给机械加工带来不利影响。其主要的方式是回火烧伤、淬火烧伤、退火烧伤，当发生这种现象时，表层金属强度和硬度会出现降低的情况，同时还会出现残余应力，甚至还会引发微小裂缝现象，对机械表面粗糙度产生较大的不利影响。

3.4表面层的残余应力

导致表面层残余应力发生的原因有以下几项：切削时表面金属层内出现塑性变形，增大表面金属比容；塑性变形只在表层金属当中产生，但表层金属比容增大，体积出现膨胀现象，进而引起残余应力发生；另外，切削时在整个切削区会产生大量的切削热；不同金相组织的密度、比容存在差异，当表面层金属金相组织发生变化，比容变化受到金属阻碍，引起残余应力发生。

4.提高机械加工表面质量的措施探讨

4.1 制定合理的工艺规程

要提高机械加工表面质量的首要和基础措施就是制定合理科学的工艺规程，这对于一系列的加工流程有着指导作用，所以，制定一套系统而科学的工艺流程是十分有必要的。在制定好工艺流程后，要充分发挥其指导作用，依据其中的科学方法进行加工。

4.2 选取合适的刀具

在金属零部件的切削加工过程中，刀具和金属零件在接触时由于摩擦力和切削力的作用，会产生大量的热量，在高温环境下，表面层金属的一些性能就会发生微妙的变化，其中比较敏感的就是物理机械性能会发生较大程度的变化，具体表现为表面层金属显微硬度的变化，还有比较严重的现象就是一些金属部件的金相组织也会发生相应的变化。基于这种情况，若想尽可能缩减残留的面积，在切削刀具的选择时，应该使用那些刀尖圆弧半径较大的，例如常见的较小的副偏角或合适的修光刃或宽刃精刨刀、精车刀等都是不错的选择。此外，在刀具的质量和品质方面一定要注意严格把关，要使用那些和工件材料适应性较好的刀具材料，尽可能减少那些磨损严重刀具的使用，以尽可能减小表面粗糙度。

4.3工件材料方面

金相组织和材料的塑性对金属零件的表面粗糙度有着非常大的影响，若是塑性过大的材料，在切削加工之前可以通过正火处理以降低塑性，这类材料主要有低碳钢、低合金钢材料等。合格的工件材料必须要具备适宜的金相组织，像金属零件的基本状态、晶粒度大小及其分布状况等，都属于金相组织的范畴。在对机械零部件进行加工时，尤其是那些塑性材料的机械零部件，会在刀具的挤压作用下，产生塑性变形，再加上刀具还会产生迫使零件切屑与工件分离的撕裂作用，就会使得零部件表面粗糙度值增大。总体来说，金属工件材料的韧性越高，那么金属的塑性变形也就会越大，其结果就是加工表面更加粗糙。这就需要在金属零部件的加工时，一定要更具金属材料的特性，来设计合理科学的技术工艺方法，尽可能提高金属零件的表面质量。

4.4切削条件方面

对于不同材料的金属零件，要根据不同材料的特性，选择适合的切削工艺。对于比较常见的塑性材料的切削时，最好的切削工艺是高速切削，使用这种技术，在高速切削过程中，能够最大程度的降低金属材料的切削变形，同时还可以有效阻止积屑瘤的出现，这种技术工艺下切削的金属零件，其表面粗糙度值往往较小。

4.5 切削液的选取

切削液的选择也是切削过程中的重要步骤，影响着机械加工表面的质量。切削液的合理与否关系到工件与刀具的摩擦度，合理的切削液可以通过改善此摩擦度来降低切削力和切削温度，这能够有效减轻刀具间的磨损，从而提高机械加工质量。

5.结束语

当前，随着科学技术的发展，对于机械加工表面质量的要求也在不断提高，从而使得整个机械设备的质量都得到了进一步的发展，由此也对整个机械产生了一个保护措施。所以，在实际工作中，应该认识质量的影响因素，严格把握相应的技术操作规范流程，注重实际工作经验总结。并且不断引进新技术、新材料，从而提高机械加工表面的质量，促进机械加工行业的发展。

参考文献：

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