影响机械加工表面质量及采取的措施

影响机械加工表面质量及采取的措施

李聪利

身份证号码：610124198005260028

摘要：对机械进行加工时，往往会因为多种因素引起机械的表面质量出现问题，进而对整个机械加工的质量产生直接影响，使机械加工工作不能顺利地进行。基于此，必须对机械加工表面质量的因素进行研究，并提出针对性的措施，以控制机械加工的表面质量问题。

关键词：机械加工；表面质量；因素

前言

在进行机械加工时，机械的表面往往会因切削力、热缩性变形、原始误差、切削热等因素而出现问题，而在实际的工作中，通过采取有效的措施进行预防，尽可能地避免与减少机械加工表面质量问题的发生，保证机械的质量，进而使企业的经济效益最大化。

1.影响机械加工表面质量的关键因素

1.1切削力和切削热对机械加工表面质量

在切削过程中，零件表面层的物理机械性能会发生很大的变化，主要体现在机械零件的表面层硬度、残余应力的产生以及金属材料金相组织的改变等方面。机械零件在切削过程中由于切削力和切削热的作用，表面层形态会产生变形使得机加工零件的表面发生冷却硬化的现象，此现象的产生会增加零件变形的阻力，从而影响到零件的物理机械性能的改变。在机械加工过程中由于刀具与零件的相对高速运动而产生了大量的切削热，当其温度超过特定的界限值后，就会影响到零件表面层材料金相组织，导致金属零件表层强度和硬度降低并产生一定的残余应力，进而影响到零件的机械加工表面质量。

1.2原始误差对机械加工表面质量的影响

所谓原始误差就是机械零件在加工过程中，机械零件加工工艺系统、加工技术手段等诸多原因形成的零件加工精度和表面加工质量与理想化的零件机械加工质量的偏差值。原始误差对机械加工表面质量的影响很大，夹具、刀具、待加工零件的自身材料以及机床设备都会产生一定地影响作用，同时测量仪器也会起到一定的影响，由于采用相近成形运动或相似轮廓刀具产生的原理误差和调整刀具、工件及加工设备之间的相对位置而造成的调整误差是零件在机械加工过程中原始误差的两个主要方面。

1.3残余应力及热缩性变形对机械加工表面质量的影响

在零件的机械加工过程中，切削引起机械零件表层塑性变形，表层金属与内部金属表面出现离层状态，会导致零件表层内外部之间产生相对作用力；同时大量的切削热和内外层金属密度及比容较大的差异化也会造成残余应力的出现，还有就是零件表面最终工序产生的残余应力也会影响到零件的加工表面质量，进而影响到零件的使用性能。零件的表面层在机械加工过程中由于受到大量切削热的影响，表面层温度与零件基体温度之间的温度差会产生较大的热压缩应力，导致热缩性变形现象的发生，对零件的机械加工表面质量产生不利影响。

1.4刀具几何参数与材料对表面质量的影响

（1）刀具几何参数。刀具的几何参数中对表面粗糙度影响最大主要是主偏角、副偏角、刀尖圆弧半径。刀类圆弧半径rε、主偏角KΥ和副偏角k′Υ均影响残留面积的大小。减小主偏角，刀具强度高、散热条件好，特别是使残留面积高度Rmax减小，表面粗糙度值小。增大主偏角，使背向力减小，易于断屑。过小的副偏角，会增加副后刀面与已加工表面间的摩擦，引起振动，使表面粗糙度差，所以应该在不影响摩擦和振动的条件下，应选取较小的副偏角。

（2）刀具材料。在切削条件相同时，刀具材料硬度越高，表面粗糙度值越小。立方氮化硼或金刚石刀具切削所获表面粗糙度值小于硬质合金刀具，而硬质合金刀具所获的表面粗糙度值又小于高速钢刀具。

2.提高机械加工工件表面质量的措施

2.1制定科学合理的加工工艺流程

在机械零件加工中，设计科学、合理的加工流程，制定符合规范的加工工艺，能够使零件的表面质量得到保证。只有对加工工艺及操作流程做出明确、科学的规范，才能使加工工作有理论可依据，有章法可遵循。与此同时，制定的流程、规范要能够满足机械加工的要求，工艺流程要短且准。

2.2改善零件的表面粗糙度

在对零件切削加工时，为了改善零件表面的粗糙度，在刃具刀尖圆弧的选择上要选取较大半径的，同时要选择较小的进给量，这样就可以使表面粗糙度得到改善。另外，选择合理的切削液，适当的增大刀具的前角，提高刀具的刃磨质量，都能够有效的改善零件表面粗糙度。在磨削加工时，砂轮的选择和磨削的用量也是很重要的，其合理的选取及适合的磨削液，都可以起到减少加工件表面粗糙度的作用。

2.3减小残余拉应力，防止烧伤、裂纹的产生

表面层残余应力的危害是十分严重的，残余应力形成过程中释放的热量可导致零件磨削烧伤，残余应力的存在又可能会导致零件产生断裂。无论是烧伤还是断裂，对零件的安全使用影响都非常大，因此如何消除残余应力，以及降低磨削热量是机械表面加工工作的重点问题，一般情况下是通过减少磨削热的发生和加速磨削热的传出两个方式来解决此问题。

2.4减少加工中的振动现象

当加工中出现振动而影响加工质量时，要根据振动产生的原因、规律来采取合理并且有效的控制手段，要对振动类型、振动频率和振动干扰作用作出正确的判断。随切削过程的停止而消失的为自激振动，随干扰作用的去除而消失的是强迫振动，要根据各种振动自身的特性，采用科学的手段对其消除。

2.5合理选择切削参数

切削参数是机械加工里的一个重要参数，它直接影响加工加工件的表面质量，并能有效抑制积屑瘤的形成，以及使加工残留面积高度减小，让加工件的表面更光滑细腻，粗糙度得到有效降低。切削参数的内容主要包括如下几方面：

（1）刀具的角度；

（2）切削的速度；

（3）切削的深度；

（4）切削的进给速度。

合理的选择上述参数，就能确定一个合理的切削参数，进而提高加工件表面质量。

2.6切削液的选择

合理的选择切削液是提高机械加工表面质量的又一关键所在，合理的选择切削液可以改善加工件与刀具间的摩擦系数，降低切削力和切削温度，从而减轻刀具的磨损，保证工件的加工质量。

3.结束语

在对机电进行加工时，机械加工表面会经常出现问题，本文对影响机械加工表面质量的因素进行分析，并提出针对性的预防措施，以其减少机械表面质量问题的出现，确保机械整体的质量。此外，在日后的工作中，还应该结合自身的工作经验，及时的发现机械加工中的问题，及时的进行解决，以确保机械加工的质量。

参考文献：

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[2]李凯云，张卫华，王春利，牟善军，吴重光.机械加工表面质量对机器使用性能的影响[J].汽车运用，2011（01）