陳艷

摘要：隨著我國機(jī)械生產(chǎn)水平的提高，機(jī)械加工技術(shù)也有了很大的進(jìn)步，但是機(jī)械加工的表面質(zhì)量仍存在許多問題。在機(jī)械加工的過程中，工件表面質(zhì)量受到影響會造成工件無法正常使用。為減小各種因素對工件表面造成的影響，使工件表面質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，就必須對影響機(jī)械加工表面質(zhì)量的因素進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：機(jī)械加工;表面質(zhì)量;影響因素

一個(gè)完整的機(jī)器需要由許多機(jī)械零件進(jìn)行裝配組成，個(gè)別零件喪失使用性能會導(dǎo)致整個(gè)機(jī)器失效，通過許多研究與生產(chǎn)實(shí)踐證明，零件喪失使用性能大多都是從表面開始，因此零件表面質(zhì)量的好壞將決定其使用性能的好壞，從而影響到產(chǎn)品的使用。因此，必須正確認(rèn)識零件表面的質(zhì)量作用，分析在機(jī)械加工過程中影響工件表面質(zhì)量的各種因素，這對于改善工件表面質(zhì)量，提高產(chǎn)品的使用性能具有十分重要的意義。

1.機(jī)械加工表面質(zhì)量概括

機(jī)械加工表面質(zhì)量是指經(jīng)過機(jī)械加工之后工件表面的粗糙度。粗糙度一般以Ra、Rz、Ry三種代號加數(shù)字進(jìn)行表示。在制作工件時(shí)，對于不同的工件會有不同的表面質(zhì)量要求。在經(jīng)過機(jī)械加工以后，工件的物理性能、化學(xué)性能和力學(xué)性能都會受到影響。并且，工件的表面質(zhì)量會直接影響到整個(gè)產(chǎn)品的穩(wěn)定性、可靠性及工作壽命，工件表面的質(zhì)量只有達(dá)到要求才能提高其耐磨性、耐蝕性及抗疲勞破損能力。

2.表面質(zhì)量對使用性能的影響

2.1 影響產(chǎn)品耐磨性

零件表面越粗糙，磨損情況就越嚴(yán)重。一般情況下，表面粗糙程度較小，其耐磨性能就好。但是如果表面太過于平整光滑，會造成潤滑油的儲存不易，工件的接觸面容易發(fā)生分子粘連情況，磨損度將會增加。因此，在工件的接觸面上應(yīng)該有一個(gè)最佳粗糙值，這個(gè)數(shù)值在通常情況下由零件的工作情況決定，工作載荷加大時(shí)，初期的磨損率會增加，此時(shí)表面粗糙度最佳值也就相應(yīng)加大。

2.2 影響產(chǎn)品抗疲勞強(qiáng)度

在載荷不斷變化的過程中，零件表面的稍不平整都會導(dǎo)致應(yīng)力集中，從而產(chǎn)生疲勞裂紋，造成零件疲勞性損壞。因此，要減小零件表面容易造成應(yīng)力集中部位的表面粗糙度，例如圓角、溝槽等處，可以有效提高零件的抗疲勞強(qiáng)度。此外，如果零件表面殘余的應(yīng)力為拉應(yīng)力時(shí)，零件表面的裂紋會在拉應(yīng)力的作用下不斷擴(kuò)大，從而降低零件抗疲勞強(qiáng)度;若殘余的應(yīng)力為壓應(yīng)力，則能延緩裂紋擴(kuò)大，零件抗疲勞強(qiáng)度也就得到了提高。

2.3影響產(chǎn)品耐蝕性

如果零件需要在具有腐蝕性的環(huán)境中工作，腐蝕性介質(zhì)會吸附在零件粗糙表面的凹谷處，并且通過表面的細(xì)小裂紋向零件內(nèi)部滲透。因此，零件表面的粗糙度越高，零件被腐蝕的速度就越快。此外，零件表面殘余的應(yīng)力也會影響零件的耐腐蝕性。殘余的壓應(yīng)力能夠使零件表面更加緊實(shí)，有效阻礙腐蝕性介質(zhì)的進(jìn)入，增強(qiáng)零件的耐腐蝕性;殘余的拉應(yīng)力則會加速腐蝕性介質(zhì)進(jìn)入，降低零件的耐腐蝕性。

2.4 影響配合質(zhì)量

如果零件表面過于粗糙，會造成配合表面的加速磨損，磨損過大會導(dǎo)致配合間隙加大，從而降低配合進(jìn)度。尤其是對于液壓系統(tǒng)、氣壓系統(tǒng)等機(jī)械需要的元件，嚴(yán)重時(shí)會加大液壓或氣壓的泄漏量，導(dǎo)致機(jī)器無法正常工作;此外，若零件表面粗糙度過大，在過盈配合時(shí)，配合表面的波峰沒有曲線，實(shí)際過盈量將大大減小，配合件的連接強(qiáng)度降低，從而對配合的可靠性造成影響。

3.磨削加工的影響

當(dāng)被磨工件表面層的溫度過高時(shí)，表層金屬的金相組織會產(chǎn)生變化，降低表層金屬的強(qiáng)度與硬度，并且產(chǎn)生殘余應(yīng)力，導(dǎo)致工件表面出現(xiàn)微觀裂紋，這種現(xiàn)象被稱為磨削燒傷。磨削燒傷可以分為三類：一是回火燒傷;二是淬火燒傷;三是退火燒傷。也就是說，在整個(gè)工件被磨削的過程中，都有可能出現(xiàn)燒傷情況，磨削過熱就是造成磨削燒傷的根源。因此要盡可能減少磨消熱的產(chǎn)生，并且改善冷卻條件，阻止熱量傳入工件。

4.切削加工的影響

利用具有刀具幾何形狀的復(fù)映刀具給工件進(jìn)行加工時(shí)，會在工件表面殘留切削層面積，這個(gè)面積的形狀就是刀具幾何形狀的復(fù)映。若要減小殘留面積的深度，就需要減小進(jìn)給量、主偏角、副偏角或增大刀尖的圓弧半徑。并且，適當(dāng)?shù)脑龃蟮毒咔敖?，可以減小切削加工時(shí)的塑性變形程度，選擇合適的潤滑液并提高刀具刃磨的質(zhì)量，都是減小工件表面粗糙度的有效措施。

5.加工表層的殘余應(yīng)力影響

工件表面產(chǎn)生殘余應(yīng)力的原因大致可分為三種：一是在進(jìn)行切削時(shí)工件表面的金屬層內(nèi)部會發(fā)生塑性變形現(xiàn)象，加大表面金屬的比容，表層體積需要進(jìn)行膨脹，但是又要受到里層金屬的阻礙，因此表面金屬層就產(chǎn)生了殘余應(yīng)力，而里層金屬產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力;二是在進(jìn)行切削加工時(shí)，切削部分會產(chǎn)生大量的熱;三是不同金屬的密度不同、比容不同，如果表面層金屬的金相組織產(chǎn)生變化，與表面金屬相連的基體金屬就必然會影響到表面金屬比容，因此產(chǎn)生殘余應(yīng)力。而殘余拉應(yīng)力會對工件表面的局部裂紋造成影響，使裂紋不斷擴(kuò)大，最后導(dǎo)致零件斷裂。從提高零件抵抗疲勞的角度來看，零件表面的最終工序應(yīng)該選擇能在零件表面產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力的加工方式。

6.加工表面的冷作硬化影響

機(jī)械加工過程中會因?yàn)榍邢髯饔枚霈F(xiàn)塑性變形，使品格扭曲或畸變，晶粒之間產(chǎn)生滑移，從而造成品粒被拉長、纖維化或破碎，這些能提高工件表面層金屬硬度和強(qiáng)度的現(xiàn)象被稱為冷作硬化。工件表面層金屬經(jīng)過強(qiáng)化之后，能增大金屬變形的阻力，減小其塑性，金屬的物理性質(zhì)就會產(chǎn)生變化。被冷作硬化后的金屬處于不穩(wěn)定狀態(tài)，然后向穩(wěn)定狀態(tài)逐漸轉(zhuǎn)變，這是弱化現(xiàn)象。溫度的高低、溫度持續(xù)時(shí)間的長短、強(qiáng)化程度的大小都影響著弱化作用。工件在機(jī)械加工過程中會在同一時(shí)間內(nèi)受到熱與力的作用，因此，強(qiáng)化與弱化的綜合作用能決定加工后的工件表面性質(zhì)。

7.結(jié)束語

工件表面質(zhì)量直接影響到其使用性能，而工件的使用性能又必須滿足機(jī)器的正常工作。因此工件在機(jī)械加工過程中，應(yīng)當(dāng)從多方面進(jìn)行考慮，既要能保證工件表面質(zhì)量，又能避免增加不必要的制作成本。

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