浅析影响机械加工表面质量的因素及改进措施

陈鸿莉

摘要：工件表面质量是衡量机械零件生产质量优劣极其重要的一个方面。机械加工表面质量会直接影响零件的工作性能，尤其是零件的可靠性和工作寿命，衡量零件加工质量好坏的主要指标有，加工精度和表面粗糙度。所以，零件的加工质量是保证产品质量基础。因此，研究机械加工表面质量及其影响因素，掌握其变化规律，对提高机械加工表面质量及产品使用性能具有重要的意义。

关键词：机械加工；表面质量；改进措施

机械产品的使用性能和寿命与组成产品的零件加工质量密切相关，零件的加工质量是保证产品质量的基础。所谓加工表面质量，是指机器零件在加工后的表面层状态，加工表面质量将直接影响到零件的工作性能，尤其是它的可靠性和寿命。一些重要零件在高压力、高速、高温等高要求条件下工作，表面层的任何缺陷，不仅直接影响零件的工作性能，还能引起应力集中、应力腐蚀等现象，将进一步加速零件的失效，这都与加工表面质量有很大关系。因而表面质量问题越来越受到各方面的重视。本文主要对机械加工表面质量的影响因素进行分析，以此来提高机械加工表面质量。

一、机械加工表面质量概述

所谓机械加工就是用车床、铣床、钻床、磨床、冲压机、压铸机机等专用机械设备制作零件的过程。而零件的失效，是指零件丧失了原有的使用性能。在磨削加工中，由于多数磨粒为负前角切削，磨削温度很高，产生的热量远远高于切削时的热量，而且磨削热有60～80%传给工件，所以极容易出现金相组织的转变，使得表面层金属的硬度和强度下降，产生残余应力甚至引起显微裂纹，这种现象称为磨削烧伤。所谓机械加工表面质量，是指零件被加工后表面层的状态，即：加工表面的几何形状误差和表面层金属的力学物理性能和化学性能，工件表面质量的好坏是以表面粗糙度的大小来衡量的。表面粗糙度是指加工表面上所具有的较小间距和峰谷所组成微观几何形状的特性。

二、影响机械加工表面质量的因素

（一）切削加工及表面层冷作硬化。切削加工的质量及成效对机械加工表面质量的许多层面都会使其受到影响。例如：在刀具、润滑液、主副角大小、进给量、切削方式及切削过程中的塑性变形等，都可能对机械加工的表面质量产生影响。另外，工件材料的性质、砂轮强度、磨削径向、砂轮粒度及进给量等也会对机械加工表面的质量产生作用。在发生冷作硬化状况的过程中，其表面结构和质地等容易产生扭曲变形，切割过程中其晶粒会有滚动现象发生，以至后来可能产生碎裂等情况，从而会加大外层金属的硬度和强度，使得金属的塑性变得越来越弱，其物理和力学性质产生影响，使得机械加工产生不好的作用，从而对机械加工表面质量产生影响。

（二）表面层材料金相组织作用。切削热可能会将已被加工过的其表面温度大于相变温度的，其金相组织会产生相关的作用和变化，会加大机械加工的难度，对其表面质量产生影响。而这个金相组织主要是利用回火烧伤、退火烧伤以及淬火烧伤这三种形式。如果这种情况发生时，其表层金属会产生相应的变化，其强度和硬度会逐渐减弱，更有甚者还会有残余应力现象的发生，会导致微小裂缝的产生，使机械表面程度越来越粗糙，发生较为不好的作用。

（三）表面层的残余应力。表面层的残余应力，是指在切削加工中发生的塑性变化，切削热和金相组织的不一样所产生的。致使表面层残余应力产生的具体因素有以下几点：在进行切削过程中，其机械加工表面的金属层内发生塑性变化，提高了表面金属的比容。而塑性变化主要指的是在表层金属里发生，但其表层金属比容加大，其体积发生扩张情形，从而引发了残余应力的产生。之外，在切削的过程中，切削区会发生多量的切削热，其不一样金相组织的密度和其比容的不同，如果其机械加工表面层的金属金相组织产生作用或不同，就会产生变化，受到金属的妨碍，产生残余应力。

三、控制影响机械加工质量因素的措施

（一）运用科学的加工技术，正确选用切削参数。制订科学合理的工艺规程是保证工件表面质量的基础，工艺流程要短，定位要准确。科学合理的加工技术不仅可以使机械加工的工作任务顺利开展，还能确保机械加工表面质量的提高。把精密的加工和新兴的高科技技术相互结合，工作中严格遵守程序实施，确保工作过程的合理性和准确性。在符合机械零件加工条件下，选取较小的径向进给量和轴向进给速度，确保加工过程的准确无误。选取合适的切削参数能够一定程度上合理的防止机械加工表面上屑瘤的形生成，经过减小加工所剩体积的高度，确保加工零件的表面质量。而切削参数的选取主要含有切削刀具尾部的选取，切削速率的选取以及切削的深入程度和给速度的选取等。

（二）改善切削条件及加工方法。切削过程中切屑和加工表面的塑性变形的程度就愈轻，粗糙度也可愈小。刀瘤和鳞刺是在较低的切削速度范围内产生的，因此，合理选择切削用量，采用较高的切削速度切削塑性材料可抑制刀瘤的产生，减小进给量，都可降低表面粗糙度，获得较好的表面质量。合理选择有效的切削液，提高冷却润滑效果，降低切削温度，避免表面烧伤现象产生，减小已加工表面的残余应力，也可抑制刀瘤和鳞刺的生成，减少切削时的塑性变形，减少表面粗糙度。加工方法方面，主要是采用精密、超精密和光整加工。

（三）控制切削因素，提高零件材质质量。对于机械加工来说切削环节起到了至关重要的作用。根据原材料的不同，切削的方式也不同，员工应对原材料、适宜切削的的速度、深度等多方面信息进行记录和整理。控制好切削的因素是提高机械加工质量的主要措施。由于工件原材料的不同，加工的结果会出现各种各样的变化。因此，技术员应对各工件原材料进行提前的了解和分析，利用所学的专业知识，制定出适应工件原材料的加工方式，并对此做出详细的记录。在原材料的采购时应全方位的考虑，包括在加工时与刀刃的接触面积等各种技术性问题。在加工商品单一化时，可以选用相同的原材料，避免發生由于原材料的改变而造成的产品质量下降。

（四）采用其他加工方法，提高表面加工质量。1）采用精密、超精密和光整加工。2）采用滚压、挤（胀）孔、喷丸强化、金刚石压光等冷压加工方法来改善表面层材质的变化，可大大的提高机械加工零件的表面质量，提高产品的工作性能、可靠性、使用寿命。

参考文献：

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[2]闫德明.浅析影响机械加工表面质量的因素及措施[J].山西科技. 2015（01）

[3]邓红.浅析影响机械加工表面质量的因素及改进措施[J].制造业自动化，2016.02