机械加工表面质量的工艺分析及改善方法研究

王丽萍

摘 要：机械加工对技术专业要求很高，零件加工过程的质量高低影响着机械零件的使用，对机械的正常使用产生重要影响。为了分析机械加工表面质量加工工艺及改善方法，展开了研究，从零件表面质量对零件使用性能的影响入手，进一步对影响零件表面质量的因素进行分析，并有针对性地提出相应的改善方法，希望能对机械零件的加工工作有所帮助。

关键词：机械加工；表面质量；耐磨性；疲劳强度

中图分类号：TH161+.14 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.06.034

1 零件表面质量对零件使用性能的影响

1.1 表面质量对零件耐磨性的影响

机械加工的表面质量对机械的正常使用有着十分重要的影响。其中，表面质量对零件的使用有着磨损方面的影响。零件的磨损主要分为3个部分：①初期磨损阶段。在这一阶段，表面的接触面积较小，对零件的表面磨损压力较小。②中期磨损阶段。经过初期磨损，逐渐进入到中期磨损阶段，所接触的磨损面积增大。③正常的磨损阶段。在这一阶段，零件的使用进入最佳状态，零件各方面的性能达到最佳状态。

1.2 表面质量对零件疲劳强度的影响

机械零件所承受的压力往往来自机械的各个部分，在多方压力的交互荷载力的作用下，零件表面很容易产生疲劳裂纹，疲劳裂纹的产生不利于机械零件的正常使用。而通过一系列的科学实验发现，零件的表面粗糙度与零件表面裂纹的出现有一定的关系，表面粗糙度压力增大，不利于产生疲劳裂纹，同时通过增大零件的硬化度可以减少疲劳裂纹的出现。但是要在适当的硬化范围内操作。零件表面的压应力能够提高零件的疲劳程度，从而对疲劳裂纹的扩展产生相对的阻止效果，但零件表面的残余拉应力会使零件的压力增大。这样会降低疲劳强度，从而导致疲劳裂纹的出现。

1.3 表面质量对配合性能的影响

机械零件的表面质量对机械的工作配合性能产生重要的影响。在对零件进行配合工作时，对于间隙配合，如果零件的表面太过粗糙，会使零件配合面的磨损力增大，从而破坏整个零件的表面波峰，经过更多的磨损，会使机械中气压系统和液压系统工作元件的工作性能有所降低，导致泄漏量增大，从而影响机械零件的正常使用。

2 影响零件表面质量和粗糙度的工艺因素

2.1 刀具的形状

机械零件表面质量的高低和粗糙度的大小与零件的切割工艺有着紧密的联系。而其中，切割刀具的形状对零件的质量和粗糙度有着十分重要的影响。如果刀具的角度不同，那么所切割出来的零件的粗糙度也就不同。在切割过程中，要适当增大前角和使用适量的润滑液。这样能够对零件质量的提高和粗糙度的减小起到十分明显的作用。

2.2 零件材料的形式

对于零件的加工，往往涉及到零件材料的选择。如果零件材料的韧性较高，那么所加工出来的机械零件的粗糙度就会很高；而如果零件的加工材料是较脆的材料，那么所加工出来的机械零件的粗糙度与切割过程中产生的碎屑有一定的关系——碎屑部分越多，零件的粗糙度越高。由此可见，零件的表面质量与加工材料有着十分密切的联系。

2.3 切削条件

在零件的加工过程中，要适当使用一定的润滑液和冷却液。通过使用冷却液，能够降低切削过程中的温度，而使用润滑液能够有效减少切割过程中碎屑的产生和鳞刺的出现，能够有效降低零件表面的粗糙度，提高零件的表面质量。

2.4 砂轮的磨料

在对机械零件加工的过程中，要选用适当的磨料。合适的磨料能够提高零件的加工质量，降低表面粗糙度。在加工钢件和铸铁件的过程中，要使用氧化铝磨料。因为氧化铝磨料具有较高的韧性和等高性，所以会使得零件加工达到很好的效果，且零件表面残留度低，使得零件切割表面更为平整，能够有效地降低零件表面的粗糙度，从而提高零件的质量。

2.5 砂轮粒度的大小

砂轮粒度的大小对零件的加工效果产生重要的影响。如果砂轮的粒度较大，在零件加工时往往会产生较深的切割痕迹，增大零件表面的粗糙度，影响表面质量；如果砂轮的粒度较小，那么在加工零件时会形成较浅的加工痕迹，但是粒度小就会造成加工过程中零件的温度上升，不利于确保零件的稳定性能。在零件的加工过程中，砂轮的速度与零件的粗糙度和质量也有着紧密的关系——一般来说，砂轮的转速越快，零件表面的粗糙度越小。但转速快就意味着砂轮温度会升高，往往会影响零件的质量。

2.6 零件的位置移动

零件在加工过程中的移动对表面质量也会产生影响。一般来说，在加工过程中，如果零件的震动产生的位置变动越大，表面的粗糙度就会越高，相对来说，零件的加工质量就会下降。在加工过程中，零件的横纵进给量与零件的粗糙度和质量有一定的关系——零件的纵向进给量越大，那么零件的粗糙度就越高。横向进给量如果超过加工设备的微刃高度，那么就会增加零件表面的粗糙度。

3 机械加工表面质量的改善方法研究

3.1 采用不同的加工硬化方法

零件的加工工序往往比较复杂。对于金属材料，要进行加热处理，然后作进一步的塑型加工。这个程序能够提升零件的强度和硬化效果。对于塑性材料，要进行温度处理，在冷却硬化的基础上降低零件的韧性。这2个程序都能够保证表面质量的进一步提高。

3.2 降低温度来减小表面残余应力

在零件的加工过程中，较易产生相应的表面残余应力。之所以会产生残余应力，主要原因在于零件加工的冷、热塑性变形和金相组织变化。其中，在切削过程中产生的残余应力主要是由于冷态塑性变形产生的，而磨削过程中产生的残余应力主要是由于热态塑性变形产生的。

3.3 抑制表面层金相组织的变化

通过控制温度来抑制表面层金相组织的变化。在零件加工过程中，主要采用的是切削加工和磨削加工方法，而加工过程中产生的能量会在加工的部位转变成热能，使温度升高到临界值，进一步使零件表面的金相组织发生变化。一般来说，磨削加工产生的温度要远远高于切削加工，所以在具体的零件加工過程中，需要采取加入润滑剂等相关措施来降低零件加工时的温度。

4 结束语

总体来说，机械零件的加工质量对机械的运转和工作性能有着十分重要的影响，我们要能够具体分析零件表面质量对零件耐磨性、疲劳强度和配合性能的影响，然后在研究刀具的形状、零件材料的形式、切削条件以及砂轮的磨料等因素对机械零件加工质量的影响的基础上，采用不同的加工方法，并采取控制温度等措施改善零件的加工质量。这样能够为零件的加工起到实质性的作用。

参考文献

［1］邱德元.机械加工表面质量的工艺分析及改善方法研究［J］.山东工业技术，2013（10）：203，209.

［2］吴舒.机械加工表面质量影响因素分析及相应改善对策研究［J］.橡塑技术与装备，2016（02）：75-76，84.