探讨机械加工表面质量的影响因素及其控制措施

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【摘要】机械的寿命和性能一般由该机械产品零件的加工质量所决定，机械产品零件的质量不合格，表面磨损等一系列问题，会影响机械设备的运行效率，有时还会造成安全事故，因此，保证机械零件的加工质量，就是在保证机械设备的安全使用。本文就是对机械加工表面质量的影响因素和控制措施开展的论述，希望可以对我国机械加工行业起到一定的指导作用。

【关键词】机械加工 表面质量 影响因素 控制措施

一、机械加工表面质量对机器的影响

1 机械表面质量对零件耐磨性的影响。机械表面的粗糙度对零件表面的磨损是相当巨大的。机械表面粗糙度是指微观几何的误差。绝大多数的机械产品表面的越光滑，其耐磨性就越好。但是，若表面粗糙度太小，油就将很难储存，机械的接触面就容易粘连在一起，进而导致机械的磨损度增大。因此，机械零件的表面粗糙度就如同一台天枰的平衡点，过少和过多都是行不通的。它拥有一个最佳值，而这个最佳值是由机械零件的工作强度来决定的。如果机械零件的工作强度大，在初期的磨损量就大，机械表面租糙度的最佳值也就增大。

2 机械表面质量对零件粗糙度的影响。机械表面的加工纹理及其轮廓形状影响着机械零件的晴况和实际接触面积。当机械的载重量很小时，机械的表面纹理方向与运动方向是相同的，此时机械的磨损量最小。当载重量很大时，因为压强过大，分子问的亲和力与机械内油等因素就会发生相应的变化。使机械的两个表面的运动方向与纹理方向发生咬合现象。导致机械的磨损量增大。发生这种现象其实就是物理上所说的作用力同向相加，异向抵消的原理。然而在机械表面质量过关的情况下，让不同方向的作用力保持相同是最好的。

3 机械表面质量对疲劳强度的影响。机械表面的粗糙度越小，抗疲劳强度也就越大。两者成反比关系。简单的说就是将机械的摩擦控制在一定范围对于疲劳强度有益。机械零件在经历不同的载荷下，机械零件表面的不平整处和原本表面存在的缺陷处非常容易引起疲劳裂纹，进而造成机械零件破坏。因此减小机械零件表面的粗糙度能让机械零件的抗疲劳强度提高。对于一些重要零件，我们在进行必要的精加工然后，一定要进行光整加工，让机械零件的表面粗糙度减小，进而提高机械零件表面的抗疲劳强度。

二、影响加工表面层物理机械性能的因素

在机械表面的切削加工中，零件因为受到切削热和切削力的双重作用，让表面层金属的物理性能发生变化，而最重要的变化就是表面层金属的显微硬度发生改变。因为机械在进行磨削加工时发生的切削热和塑性变形比刀刃切削时更加严重，所以磨削加工后机械表面层上物理性能的改变会很大。

2.1 机械表面层的冷却硬化会因切削刃钝园半径的增大使机械表面层金属的压强增加，进而导致塑性变形加快，冷硬度增强，磨损量增多和被加工的机械表面与刀面的摩擦加剧。塑性变形的增大，会使机械零件表面的冷硬度增强。我们可以让切削刃钝园半径对加工零件的切削速度增大，使刀具与机械零件的作用时间缩短，这样就可以使塑性变形减小和冷硬层的深度变小。当切削速度增大后，切削热在机械表面上的作用时间也就大大的缩短了，这样就可以让机械表面的冷硬度增强。

2.2 表面层材料金相组织的变化当切削热使被加工机械表面的温度超过其相变温度后，机械零件表层金属的金相组织就会发生相应的改变。然而机械零件的表层金属发生金相组织的变化以后，就会使机械零件的表层金属硬度和强度降低，还会产生残余应力，更严重的是有可能发生微观裂纹，我们将这种现象称之为磨削烧。然而磨削热是造成这种现象的根本原因，所以我们要想办法改善磨削烧伤。而正确选择砂轮和切削用量可以减少磨削热的产生，改善冷却条件也可以使机械加工所产生的热量尽可能的少传人工件中。这都是改善磨削烧伤的方法。

2.3 表面层残余应力切削时在被加工的机械零件表面会有塑性变形发生，会让机械零件的表面金属层比容增大，又因为塑性变形只在零件的表层金属中产生，当零件的表层金属比容增大时，会让机械的体积膨胀，进而会受到和它相连的里层金属阻扰，所以机械零件表面金属层就会产生残余应力。同时在后面的切削加工中，切削区就会产生大量的切削热。使机械零件的质量下降。不同金属具有不同的密度和不同的比容。如果表面层的金属发生金相组织的改变，就必然会受到与之相连的基体金属的阻碍，也会使机械零件的质量下降。

三、提高表面加工质量的控制措施

通过上面的分析我们可以知道，机械零件表面的加工质量包括表面物理性能及表面粗糙度两个方面，要想提高机械零件的表面加工质量，就必须根据实际的需要降低其粗糙度，进而改善机械零件表面的性能。影响机械零件表面加工质量的因素有刀具情况、切削条件、热处理、工件材料、机床精度和工艺系统刚度等一系列因素。所以，我个人认为。机械加工表面质量的控制主要有以下几个措施：

3.1 改善切削条件，切削条件越好，机械零件表面的粗糙度也就越小。同时机械零件的加工中，鳞刺和刀瘤是因为切削速度过低而产生的。因此，我们要是采用较高的切削速度，可防止刀瘤的产生，而且我们要是减小进给量，也可以使机械零件的表面粗糙度降低，进而获得较好的机械表面质量。同时切削液的使用量对机械零件表面的质量也很重要，它可以避免机械零件的表面烧伤现象产生，也可防止鳞刺和刀瘤的产生，让机械零件在切削时塑形变形降低，进而使机械零件的表面粗糙度下降。

3.2 改善机械零件表面的粗糙度的主要因素是金属材料的金相组织和塑性。—般的睛况下，塑性材料在加工后表面粗糙度会增大。然而脆性材料在经过加工后的表面粗糙度会接近理论的粗糙度。相同的材料，晶粒越是大，表面的粗糙度就越大。因此，在机械零件的切削加工前，对于塑性大的低碳钢等材料，要先进行正火处理，以得到均匀而细密的晶粒组织，并提高其硬度，这样就可以降低零件在加工后的粗糙度。

3.3 我们要用合适的刀具，这样可以减少机械零件鳞刺和刀瘤的残留面积，要使用较小的副偏角和较大的刀尖圆弧半径，并且还有使用合适的精车刀、修光刃等，合理的刀具几何形状，如刀具具有较大的前角和后角。而且在进行刃磨时要尽量的减小切削刃刃口的半径。使用与机械零件材料适应性较好的刀具，适当的限制刀具后面的磨损度，不要用磨损很严重的刀具。这些方法均可以减小机械零件的表面粗糙度，也可以降低表面层冷作硬化的现象。

3.4 增大工艺系统的刚度，提高机床的稳定性，让波度的产生下降，进而提高机械零件的表面质量。

3.5 采用其他加工方法，提高表面加工质量。例如：采用精密、超精密、光整加工和滚压、喷丸强化、挤孔、金刚石压光等冷压加工方法。

四、结论

根据上面所说的可以得出，影响机械加工零件表面质量的因素有很多，而机械加工零件表面质量影响更加显著，它会影响设备的运转与使用寿命、影响机械加工产品的成品率，影响机械加工企业的综合成本。还会影响企业的综合市场竞争力。所以现代很多机械加工企业认识到了零件加工表面质量控制与管理的重要性，以科学的管理体系实现零件加工质量管理目标。通过工艺设计、影响机械加工零件表面质量因素控制以及相关管理体系来完善提高企业加工水平，促进企业综合市场竞争力的提高。为机械加工企业在现代激烈的市场竞争中能称雄称霸。