机械加工表面质量及其控制措施

李 亮

河北省唐山市海港开发区国投中煤同煤京唐港口有限公司，河北 唐山 063611

随着机械行业在社会中占得地位比重逐渐增大，人们对机器使用性能等个个方面的要求也越来越高，当零件在高速、高压、高温等条件下工作，缺陷的出现直接影响零件表面，使零件在工作的性能上达不到原有的标准，进一步加速零件失效，这一切情况与加工表面的质量关系很大。加工表面质量将直接影响到零件的使用性能，因而表面质量问题越来越受到各方面的重视。

1 影响工件表面质量的因素

1）加工过程对表面质量的影响有工艺系统的振动、刀具几何参数、材料和刃磨质量、切削液、工件材料、切削条件

振动使工艺系统的各种成形运动受到干扰和破坏，使加工表面出现振纹，增大表面粗糙度值，恶化加工表面质量。刀具的几何参数中对表面粗糙度影响最大主要是副偏角、主偏角、刀尖圆弧半径。在一定的条件下，减小副偏角、主偏角、刀尖圆弧半径都可以降低表面粗糙度。在同样条件下，硬质合金刀具加工的表面粗糙度值低于高速钢刀具，而金刚石、立方氮化硼刀具又优于硬质合金，但由于金刚石与铁族材料亲和力大，故不宜用来加工铁族材料。另外，刀具的前、后刀面、切削刃本身的粗糙度直接影响加工表面的粗糙度，因此，提高刀具的刃磨质量，使刀具前后刀面、切削刃的粗糙度值应低于工件的粗糙度值的1～2级。切削液的冷却和润滑作用能减小切削过程中的界面摩擦，降低切削区温度，使切削层金属表面的塑性变形程度下降，抑制积屑瘤和鳞刺的产生，在生产中对于不同材料合理选用切削液可大大减小工件表面的粗糙程度。当塑性材料在加工的过程中，由于金属与刀具之间进行挤压直接出现了塑性变形，在工件分离过程中由于刀具切屑产生了撕裂作用，使表面粗糙度出现增大的情况。当脆性材料进行加工时，切屑呈碎粒状出现，由于切屑崩碎在加工表面这样会出现一些小点导致表面更加粗糙。与切削条件关系密切的工艺因素，包括切削用量、冷却润滑情况。

2）使用过程中影响表面质量的因素包括耐磨性、疲劳强度、耐蚀性

2 控制表面质量的途径

随着我国科学技术的不断发展进步，对零件表面的质量也越来越高。单位为了生产出合格的零件，保证机器的使用性能，人们一直在研究控制和提高零件表面质量的途径。提高表面质量的工艺途径大致可以分为两类:一类是用低效率、高成本的加工方法，寻求各工艺参数的优化组合，以减小表面粗糙度；另一类是着重改善工件表面的物理力学性能，以提高其表面质量。

3 降低表面粗糙度的加工方法

1）超精密切削和低粗糙度磨削加工

2）采用超精密加工、珩磨、研磨等方法作为最终工序加工

（1）珩磨珩磨是利用珩磨工具对工件表面施加一定的压力，同时珩磨工具还要相对工件完成旋转和直线往复运动，以去除工件表面的凸峰的一种加工方法。珩磨后工件圆度和圆柱度一般可控制在0.003mm～0.005mm，尺寸精度可达IT6～IT5，表面粗糙度在Ra0.2～0.025μm之间；

（2）超精加工在加工时有三种运动，即工件的低速回转运动、磨头的轴向进给运动和油石的往复振动。三种运动的合成使磨粒在工件表面上形成不重复的轨迹。超精加工的切削过程与磨削、研磨不同，当工件粗糙表面被磨去之后，接触面积大大增加，压强极小，工件与油石之间形成油膜，二者不再直接接触，油石能自动停止磨削；

（3）研磨可采用专用的设备进行加工，也可采用简单的工具，如研磨心棒、研磨套、研磨平板等对工件表面进行手工研磨。研磨可提高工件的形状精度及尺寸精度，但不能提高表面位置精度，研磨后工件的尺寸精度可达0.001mm，表面粗糙度可达 a0.025～0.006μm。

4 改善表面物理力学性能的加工方法

提高机械加工工件表面质量的有效方法

1）制订科学合理的工艺流程可以保证工件表面的质量。科学合理的工艺流程是加工工件最有效的方法。我们在指定合理科学的工艺流程过程中，为加工零件的表面质量能否符合标准要求提供了合理的科学依据；

2）加工质量最关键的是如何选择正确的切削参数。合理选择切削参数能彻底抑制积屑瘤的不断形成，降低加工过程中残留的面积高度，从而有效保证工件本身的质量。切削参数的选择包括对切削刀具角度的确定、切削速度的确定、切削深度及进给速度的确定等。主偏角、副偏角及刀尖圆弧半径对零件表而粗糙度都有直接影响。在进给量一定的情况下，减小主偏角和副偏角，或增大刀尖圆弧半径，可减小表面粗糙度。另外，适当增大前角和后角，可减小切削变形和前后刀面间的摩擦，抑制积屑瘤的产生也可减小表面粗糙度；

3）保证加工工件表面质量的必要条件是如何正确选用切削液。运用正确的切削液能改善刀具与加工工件两方间的摩擦系数，能够降低在切削工作中与切削力之间的温度，使道具磨损程度大大降低，从而保证加工过程中工件质量；

4）最终工序加工方法的选择直接影响工件表面质量，最终工序的加工方法的选用能够保证该零件主要工作表面的具体工作条件与破坏形式。

5 结论

在机械加工过程中工件表面影响机器零件本身的使用性能，比如配合性质、耐磨程度、抗疲劳的强度、接触刚度、精度的稳定性、抗腐蚀性等，因此对机器零件的表面我们必须提出质量要求。由于影响工件表面质量的因素有多种多样的，只有我们正确了解加工表面质量因素，才能在日后的生产实践中运用合理的工艺措施，对表面质量进行合理的要求并提出经济适用性的要求，有效降低零件表面质量问题，提高工件本身的质量，有效延长机械产品的使用寿命、机械性能以及可靠性。

[1]寇元哲.影响机械加工表面质量的因素分析[J].甘肃科技，2007(7).

[2]李都喜，苑举勇，张坤伸.机械加工表面质量影响因素及控制措施的探讨[J].科技信息，2011(29).