影响机械加工表面质量的因素及控制措施分析

马莉 河北工业职业技术学院宣钢分院

当今社会科学技术日新月异，不仅提升了社会经济发展水平，而且推进了工业现代化进程，也促进了机械加工业的发展，但同时人们对工件产品质量也提出了更高的要求。工件产品质量通常包括两个方面，一个是产品精度，另一个是产品粗糙度，即产品表面质量。工件产品表面质量在很大程度上体现了产品耐磨、耐侵蚀和耐破损的能力，直接影响产品的使用寿命。为延长工件产品的使用寿命和提高使用性能，使其达到较高的质量标准，我们需要对影响机械加工表面质量的因素进行科学分析，并采取针对性措施控制这些影响因素，尽可能减少工件产品表面质量问题。

1 工件产品质量对使用性能的影响

1.1 对耐磨损性的影响：工件产品在作业过程中出现磨损属于正常现象，但如果磨损程度较大，影响产品正常使用寿命，那么主要还是由于产品表面过于粗糙或者过于光滑造成的。因此，产品表面粗糙度是决定其磨损程度的重要因素。如果产品表面十分粗糙，作业过程中摩擦力就会很大，摩擦力越大，磨损程度越严重；如果产品表面十分光滑，作业过程中润滑油的作用就不能有效发挥，同样磨损程度也会很严重。

1.2 对抗疲劳性的影响：机械加工过程中，受多种因素影响工件产品表面会出现一定的质量问题，工件产品作业过程中也容易出现各种问题，其中疲劳强度方面的危害尤为严重，在交变荷载的情况下，表面直线与产品表面会产生不同程度的硬化层，对产品表面造成破坏，影响产品使用寿命和工作效率。因此，工件产品表面粗糙程度与金属抗疲劳能力呈正相关，同时，工件产品表面越粗糙，相互接触面积也会越大，产生的摩擦力也会增加很多。

1.3 对抗腐蚀性的影响：工件产品的抗腐蚀性能不仅与产品使用的材料有关，还与产品的表面质量有关。如果产品的制作材料选择不合理或者成分配比不科学，势必会影响产品的抗腐蚀性能。而如果产品的表面质量不达标，作业过程中磨损程度就会增大，磨损程度越严重，就会大大增加腐蚀性物质在产品表面附着的机率，加速产品腐蚀的进度。同时，产品被腐蚀后，又会加剧磨损程度。

1.4 对配合质量的影响：工件产品作业过程中，如果本身存在产品表面质量问题，那么与其他设备的匹配程度就会降低，也就是说设备之间的配合默契度会下降，配合质量难以提高。同时，配合质量还与产品安装的间隙有关，如果产品安装间隙设置适中，配合质量也高，说明产品整体质量达标，而如果产品安装间隙设置适中，配合质量却不高，说明产品表面质量存在问题，呈现出过于粗糙或者过于光滑的态势。

2 影响机械加工表面质量的主要因素

2.1 表面粗糙度的影响因素：（1）切削加工的影响：机械加工过程中，加工人员需要采用刀具对加工零件进行切削，切削过程中由于进给动作会产生一系列残留面积，使得零件表面变得更加粗糙。同时，零件被刀具挤压发生塑性变形，使得刀具不能按既定线路对零件切屑，增大了刀具与零件的接触面积，也就是说扩大了零件的表面粗糙面积，零件性质越好，表面粗糙面积也会越大。另外，切削过程中产生的切削热和切削力也会使加工零件发生塑性变形，使其物理性能发生改变。（2）磨削加工的影响：加工零件在完成切削加工之后，需要对其进行磨削加工，而磨削加工最主要的工具是砂轮，砂轮的力度、硬度、修整度、运转速度等都会对零件表面的粗糙程度造成影响，而且磨削径向进给量、冷却润滑液、光磨次数等同样会影响零件表面粗糙程度。

2.2 物理机械性能的影响因素：（1）冷作硬化的影响：切削过程中产生的切削力使加工零件发生塑性变形，导致零件内部扭曲、破碎，零件表面的强度和硬度进一步加剧，造成表面冷作硬化。因此，随着切削刃钝圆半径不断增大，发生塑性变形的机率也会增大，进一步加剧了零件表面冷作硬化程度。（2）材料金相组织变化的影响：切削过程中产生的切削热会对加工零件表面温度产生影响，使得零件表面金相组织发生变化，影响零件的物理性能。磨削过程中产生的热能会对加工零件表面造成烧伤，分为淬火烧伤、退火烧伤、回火烧伤三种类型，可以通过改善冷却条件以减少磨削烧伤现象的发生。（3）残余应力的影响：切削过程中发生的塑性变形会使加工零件表面比容不断增大，加之切削热、材料密度的影响，都会产生残余应力，对零件的物理机械性能造成影响，加工人员需采取特定措施消除决残余应力的影响。

3 控制影响机械加工表面质量因素的有效措施

3.1 对刀具和切削参数的控制：切削过程中，科学、合理的选择刀具和切削参数可以提升加工零件质量。但如果刀具选择不合适或者切削参数选择错误，零件表面的粗糙程度就会加剧。刀具的选择不能仅凭价格，而要看工作效果，需要根据加工零件材料的特性，选择匹配的加工刀具，然后再考虑经济成本控制。切削参数的选择包括切削刀具的角度，切削的速度、深度以及进给速度等，这就需要在切削工作进行前对前角角度进行有效控制，避免积屑瘤的形成。另外，还需要选择合适的切削液，尽可能减少加工零件与刀具间的摩擦力，降低切削温度和切削力。

3.2 对加工流程的控制：加工工艺流程是影响加工零件表面质量的主要原因，科学合理的加工工艺流程有利于加工工序顺利进行，也是保证零件表面质量的重要措施。在实际操作中，加工人员应针对不同的加工零件、不同的材质合理制定加工流程，以降低因流程错误导致的零件质量不过关。同时还应重视加工零件的定位和固定工作，要尽可能做到设计基准与定位基准重合，并时刻关注加工过程中是否出现零件松动情况，以避免问题的发生。

3.3 对残余应力和热缩性变形的控制：由以上分析可知，残余应力和热缩性变形都会对加工零件表面质量造成影响。因此，对残余应力和热缩性变形的控制尤为必要。加工人员在选择加工方法时，应综合考虑加工零件的工作环境和可能遭受的破坏形式。如采用冷压制造工艺进行零件加工，以控制残余应力和热缩性变形的发生，从而提高零件的稳定性和质量。

3.4 对原始误差的控制：机械加工过程中，误差是客观存在的，任何误差都会对工件产品质量造成影响。为了尽可能降低原始误差，需要引进先进的加工设备和采用先进的加工工艺技术，同时还需要对加工人员进行技能培训，不断提高加工人员的职业素养和技能水平，以降低原始误差对加工零件表面质量的影响。

4 结语

总之，科技发展促进了机械加工业的发展，但同时对工件产品的质量要求也更加严格。为保证工件产品的质量，需要对刀具和切削参数、加工流程、残余应力和热缩性变形、原始误差等各个方面加以控制，最大限度地减少问题产品的数量，不断提升产品的耐磨性、抗疲劳性、抗腐蚀性等使用性能，以保证产品在作业周期内的安全性、稳定性和有效性，在为机械加工企业带来经济效益的同时，也会提升社会效益。