刍议如何保证零件加工质量

2012-12-29周连生

中国新技术新产品 2012年3期

周连生

（哈尔滨市重型机器安装工程公司，黑龙江哈尔滨 150000）

零件的损坏大多是从表面开始的，因此在进行机械零件加工的过程中要对零件的表面的质量进行严格的控制。除此之外，精度是机械加工产品质量高低的一个重要的指标，因此要保证机械加工产品的质量，必须提高加工的精度。文章分析了对机械加工表面质量造成影响的相关的原因，并有针对性的提出相应的改进措施，提高机械加工的精度。

1 影响表面质量的工艺因素

1.1 切削加工对表面粗糙度的影响

在对零件进行切削加工的时候，在加工零件的表面形成了与道具形状和面积相同的复印，在工件表面留下大量的鳞刺，使表面粗糙度上升，从而导致工件表面质量的下降。针对这种情况在对零件进行切削加工的时候应该将刀尖的圆弧半径适当的增大，将给进量适当的进行减少，使道具在零件上残留面积的高度尽可能的降低，从而保证工件表面的粗糙度控制在适当的范围之内。除此之外，在进行工件加工的过程中可以通过使用润滑液或者是对道具刃磨的质量进行相应的提高，可以使工件表面鳞刺以及刀瘤的数量大大的减少，同时还可以通过对刀具的前角进行合理的增加，从而极大的降低切削过程中的塑性变形。这些措施都可以有效额降低工件表面的粗燥度，提高工件表面的质量，提高其使用过程中的安全性和稳定性，延长其使用寿命。

1.2 切削用量的影响

经过相关的实践表面，在对工件进行切削加工的过程中，如果采用较高的切削速度，可以使切削过程中工件表面的塑性变形大大的降低，且速度越高，塑性变形的程度就越轻微，这样可以有效的降低工件表面的粗糙程度，提高工件表面的质量。如果切削速度不足，那么在工件的切削过程中就会生成积屑瘤，而工件表面的粗糙程度在很大程度上受到积屑瘤的影响。在对工件进行切削的时候，其表面的粗糙程度直接受到给进量和切削速度的影响，切屑变形的程度随着给进量的增加而不断的变大，这会造成刀具前刀面与切屑之间的摩擦力大大增加，与此同时，已经加工的工件表面和后刀面的之间的摩擦也开始变大，从而使工件表面的粗糙程度大大的增加，造成工件表面质量的下降，因此，为了使工件表面的粗糙值降低应该将给进量进行相应的减小。

1.3 工件材料性质的影响

当切削加工脆性材料时，其切屑呈碎粒状。由于切屑的崩碎而在工件表面上留下麻点，增大Ra值。在此条件下，如要使表面质量好转，要减少切削用量，采用适当的润滑冷却液,则可以减轻崩碎现象而使表面粗糙度转好。塑性材料在高速切削时，易于消失积屑瘤，欲使表面粗糙度好转，对于中碳钢和低碳钢要在加工之前进行调质、正火处理，使其硬度处在170HB～230HB范围之内，使它们的切削性能得到改善。

2 影响加工表面层物理机械性能的因素

在切削加工中，工件由于受到切削力和切削热的作用，使表面层金属的物理机械性能产生变化，最主要的变化是表面层金属显微硬度的变化，金相组织的变化和残余应力的产生。由于磨削加工时所产生的塑性变形和切削热比刀刃切削时更严重，因而磨削加工后加工表面层上物理机械性能的变化很大。

2.1 表面层的冷作硬化

切削刃钝圆半径的增大，对表层金属的挤压作用增强，塑性变形加剧，导致冷硬增强，刀具后刀面磨损增大，后刀面与被加工表面的摩擦加剧，塑性变形增大，导致冷硬增强。切削刃钝圆半径对加工硬化的影响切削速度增大，刀具与工件的作用时间缩短，使塑性变形扩展深度减小，冷硬层深度变小。切削速度增大后，切削热在工件表面上的作用时间也缩短，将使冷硬程度增加。进给量增加，切削力也增大，表层金属的塑性变形加剧，冷硬作用加强。工件材料的塑性愈大，冷硬现象就愈严重。

2.2 表面层材料金相组织变化

当切削热使被加工表面的温度超过相变温度后，表层金属的金相组织将会发生变化。当被磨工件表面层温度达到相变温度以上时表层金属发生金相组织的变化，使表层金属强度和硬度降低，并伴有残余应力产生，甚至出现微观裂纹，这种现象称为磨削烧伤。磨削热是造成磨削烧伤的根源，故要改善磨削烧伤：第一正确选择砂轮，合理选择切削用量，尽可能地减少磨削热的产生。第二改善冷却条件，尽量使产生的热量少传入工件。

2.3 表面层残余应力

切削时在加工表面金属层内有塑性变形发生，使表面金属层的比容加大，由于塑性变形只在表层金属中产生，而表层金属的比容加大，体积膨胀，不可避免的要受到与它相连的里层金属的阻止，因此就在表面金属层产生了残余应力，在里层金属中产生残余拉应力。切削加工中，切削区会有大量的切削热产生。不同金属组织具有不同的密度，亦具有不同的比容。如果表面层金属产生了金相组织的变化，表层金属比容的变化必然要受到与之相连的基体金属的阻碍，因而就有残余应力的产生。

零件主要工作表面最终工序加工方法的选择：零件主要工作表面最终工序加工方法的选择至关重要，因为最终工序在该工作表面留下的残余应力将直接影响机器零件的使用性能。选择零件主要工作表面最终工序加工方法，须考虑该零件主要工作表面的具体工作条件和可能的破坏形式。在交变载荷作用下，机器零件表面上的局部微观裂纹，会因拉应力的作用使原生裂纹扩大，最后导致零件断裂。从提高零件抵抗疲劳破坏的角度考虑，该表面最终工序应选择能在该表面产生残余压应力的加工方法。

3 提高加工精度改善产品质量

精度的高低是机械加工产品质量高低的一个重要反映指标。在机械加工过程中，误差是无法完全避免的，只能通过不断的改进加工工艺来使误差不断的降低，尽可能的提高产品的精度，改善产品的质量。

3.1 减少原始误差

工件的加工主要是通过机床来完成的，机床自身存在的误差将会直接影响到工件的精度，最终影响其精度。这就需要保证机床的自身的精度，减少加工工程中产生的误差。可以通过对夹具以及刀具的精度，采取相应的措施减少刀具的磨损，这样可以提高工件加工时的精度。根据加工过程中产生误差的原因对相关的因素进行调整，消除误差产生的根源，从而保证工件加工的精度，提高工件的质量。

3.2 分化或均化原始误差

工件加工一般都是批量进行的，为了提高整批工件的加工的精度，减少原始误差对加工精度带来的影响可以对其进行适当的分化。尤其是一些高精度的工件，这些零件表面需要达到很高的精度，这就可以在加工过程中进行试切，使原始误差得到一定程度的均化。在随着加工过程的不断的进行，在加工过程中通过对零件的比对，对存在的误差不断的进行修正，从而使这一批零件加工误差不断的减少。