浅谈机械加工零件表面的质量控制措施

2019-11-29李文龙玄洪中

科技与创新 2019年3期

关键词：表面质量刀具机械加工

李文龙，玄洪中

浅谈机械加工零件表面的质量控制措施

李文龙，玄洪中

（中车青岛四方机车车辆股份有限公司，山东青岛 266031）

围绕机械加工过程中零件表面质量的控制措施进行叙述，对质量控制对零件的影响和影响质量的主要因素进行了详细介绍，从六个角度对机械加工零件的表面质量进行控制，希望能够在一定程度上提高零件的表面质量，不断提升机械加工的质量水平。

机械加工；零件表面质量；表面粗糙度；控制措施

近几年来，我国的经济发展水平不断提升，工业化进程也在不断推进，在这个过程中对于机械加工的要求也越来越高，为了满足人们的高要求，同时也为了推动工业的现代化进程，相关人员需要对零件的表面质量进行控制，不断减少零件的质量问题。

1 机械加工的整体质量对零件的主要影响

1.1 质量对零件耐磨损程度的影响

在机械零件的加工和生产过程中，零件的磨损现象是必然存在的，并且相关人员将时间作为标准，对零件的磨损程度进行了初期、中期和后期的划分，与此同时，零件的表面粗糙度才是决定其磨损程度的因素。如果零件的表面呈现出十分粗糙的状态，那么它就会产生很大的摩擦力，摩擦力越大，就会导致磨损现象越严重。但是零件并不是越光滑越好，如果零件十分光滑就会导致润滑油无法发生作用，更容易损伤零件[1]。

1.2 质量对零件疲劳强度的影响

如果机械加工零件的表面质量不过关，那么零件在应用过程中就会容易出现问题，其中在疲劳强度方面会出现严重危害，交变荷载会使表面直线和金属零件的表面产生一定的硬化层，这就会对其造成破坏，影响其使用寿命和正常工作效率。通常情况下，金属的抗疲劳能力和零件表面的粗糙程度之间存在一定的关系，与此同时，零件表面的粗糙程度还会增加接触面积，对于摩擦力的增多也有很大作用[2]。

1.3 质量对零件配合质量的影响

经过机械加工的零件会被应用在各种机械设备等内部，并且发挥很大作用，如果零件的表面质量存在问题，那么就会成为问题零件，影响与其他设备的匹配程度，也就是会对配合质量产生重要影响。

另外零件表面的粗糙程度也会对其配合质量产生作用，配合质量还与零件的间隙有关，间隙配合好说明零件整体质量高，但是间隙配合不好，就表明零件表面存在粗糙或者其他问题，同时装配工作也会影响配合间隙[3]。

1.4 质量对零件耐腐蚀性的影响

在生产过程中，相关人员需要从多个方面保证零件的整体质量，其中内部的质量大多与零件本身材料的性质有关，但是其表面质量被切削工作、刀具选择、磨损程度等各种因素影响，其中如果零件表面的质量存在问题，那么它的耐腐蚀性肯定较差。具体可以理解为表面质量差的零件其一定存在较大的磨损现象，如果零件表面磨损严重，就会导致很多腐蚀性物质附着在上面，加速腐蚀进度[4]。

2 影响机械加工零件表面质量的重要因素

2.1 影响零件表面粗糙度的主要因素

2.1.1 切削加工

刀具的几何形状、工件的材料性质和切削用量是影响零件表面粗糙度的主要因素，相关人员使用刀具对零件进行切削时，由于进给动作产生一系列残留面积，造成零件表面粗糙。与此同时，相关人员对塑性材料进行加工的时候，金属会被刀具挤压而产生塑性变形的现象，刀具使用还会使得工件和切屑发生分离，不断扩大零件的表面粗糙面积，这个时候如果工件的性质越好，粗糙面积越大[5]。

2.1.2 磨削加工

在开展切削工作的时候，工件由于切削动作产生的切削热和切削力而出现一些物理性能上的变化，然后如果进行磨削加工，其产生的塑性变形会在很大程度上转变其物理性能。在开展磨削加工的过程中，砂轮的力度、硬度、修整程度会直接对表面的粗糙程度造成影响，除此之外，磨削工作的速度也是重要的影响因素之一，并且磨削径向进给量、光磨次数和冷却润滑液也会影响其粗糙程度[6]。

2.2 影响零件物理机械性能的主要因素

2.2.1 表面层冷作硬化

表面冷作硬化也指表面冷作强化，在切削工作中，由于切削力而发生塑性变形，变形之后的零件其内部就会发生扭曲、破碎等现象，而这种现象会在一定程度上提升表面金属的强度和硬度，造成冷作硬化。因此，如果切削刃钝圆半径增大，就会使得其发生大面积的塑性变形，加剧零件的冷作硬化现象。

2.2.2 表面层材料金相组织变化

摩擦就会生热，在对加工零件进行切削的时候，由于切削出现切削热现象，该现象造成的温度变化会对被加工表面的相变温度产生影响，同时表面层的金相组织就会发生变化，最终对零件的物理性能产生影响。磨削工作会造成一定的烧伤现象，其中主要包括退火烧伤、回火烧伤和淬火烧伤三种类型，相关人员可以通过对冷却条件进行改善来减少磨削烧伤现象。

2.2.3 表面层残余应力

切削工作产生的塑性变形会导致表面金属的比容不断增大，然后就会产生残余应力，另外，切削热、密度的不同也会导致残余应力的产生，而残余应力就会直接影响其性能，相关人员需要采用特定措施解决残余应力的问题。

3 提升机械加工零件表面质量的主要措施

3.1 做好切削工作中的参数选择工作

在开展机械加工的过程中，相关人员需要合理展开切削工作的参数选择工作，主要是由于合理、科学的参数选择可以帮助零件提升质量，如果参数选择出现错误，那么机械零件表面呈现出十分粗糙的现象。为此，技术人员需要对参数进行合理设置和选择，具体来说，可以通过对切削工作之前的前角角度进行控制，另外，技术人员还需要合理使用切削液，对零件和刀具之间的摩擦力不断进行控制。

3.2 保证零件加工流程的科学性

在对机械零件进行加工的时候，整个加工的工艺流程十分重要，它是影响加工零件表面质量的重要因素之一，如果加工流程十分科学合理，那么就可以保证后续的加工工序顺利进行，每道工序的正常进行就是对零件表面质量的最好保证。在具体工作中，相关人员要结合实际工作内容对刀具进行合理选用，同时提高对零件固定工作的重视程度，然后还需要密切关注加工过程中工件的松动现象，避免问题发生。

3.3 尽可能避免残余应力和热缩性变形现象出现

在工作人员进行切削工作的时候，金属表层内外和切削热的比容、密度等存在一定的差异，就会造成残余应力的出现，残余应力会直接对加工零件的表面质量造成影响。除此之外，基体的温度和零件表面的温度也存在差异，这就促使出现热压缩应力，然后零件就会由于热缩应力出现变形，进一步影响质量。

为了避免上述问题，相关人员可以采用冷压制造工艺进行机械零件的加工，不断提升零件的稳定性和质量。

3.4 刀具的选择工作需要结合实际情况

在机械加工零件的时候，主要就是使用刀具对零件进行切削等工作。刀具会对加工零件的质量造成十分重大的影响，如果选用刀具的过程和结果十分科学合理，那么就可以对零件表面的质量进行合理控制和提升。在进行刀具选择的时候，我们不能仅仅凭借其价格对其工作效果进行判断，还需要考虑机械加工的经济性，根据加工零件材料的特性进行刀具选择，同时对经济成本进行控制。

3.5 推动零件加工程序的科学化

我国的工业化处于不断发展过程中，机械的加工工作也越来越重要，正确的加工顺序不仅可以提升加工零件的表面质量，对于工业的发展进程有十分重要的作用，为此，相关人员需要对零件的加工顺序进行控制，以此提升其质量水平。不同的零件材质不同，同时性能特征也存在很大差异，所以技术人员需要对零件的加工顺序进行科学控制，不断降低因为顺序错误出现问题零件的可能性，提升加工效果。

3.6 不断降低原始误差

在工业生产和加工过程中，我们需要认识到误差存在的客观性，任何一个因素都可能会对加工和生产工作造成影响，因此，我们需要理解这些原始误差对零件表面质量造成的影响。为了不断降低误差，相关人员需要在加工生产过程中提高先进生产和加工工艺的应用率，同时还需要采用先进检查仪器对误差等进行检测和合理控制，不断降低误差对表面质量的影响。