李成梁　馬磊

[摘 要]在機(jī)械加工中，表面質(zhì)量是加工中的一個重要方面，而表面完整性又是影響表面質(zhì)量的一個方面。本文首先對表面完整性的判定要素和評價指標(biāo)體系進(jìn)行了介紹，在此基礎(chǔ)上說明機(jī)械加工工藝對零部件表面完整性的影響。

[關(guān)鍵詞]機(jī)械；加工工藝；零部件表面完整性；影響

中圖分類號：TH161.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）29-0023-01

1 零部件表面完整性

零件的加工表面完整性是指：在機(jī)械工藝加工過程中，由于受控制的加工方法的影響，導(dǎo)致成品的表面狀態(tài)或性能沒有任何損傷，甚至有所加強(qiáng)的結(jié)果。于是，機(jī)械零件“表面完整性”要求零件經(jīng)過機(jī)械加工后表面層完整無損，零件表面層的機(jī)械物理性能、金相組織等 均能滿足使用要求，并確保具有一定的使用壽命。

1.1 機(jī)械零件“表面完整性”要素

任何零件在加工后，都不能到達(dá)預(yù)期的完美效果。在此針對表面紋理的形式、方向?qū)γ芊庑缘挠绊懣倳嬖谥⒂^的偏差。為此，在機(jī)械工藝加工過程中，我們提出了零件的“表面完整性”.其有兩點(diǎn)點(diǎn)判定要素：一是加工表面的幾何特征。如粗糙度，加工表面缺陷。缺陷的種類很多，在切削過程中產(chǎn)生最多的就是毛刺。二是加工表層材料的性能。如反映表層的塑性變形與加工硬化、表層的殘余應(yīng)力及表層的金相組織變化等方面的物理力學(xué)性；反映表面銹蝕、光學(xué)性能等要求及其特殊性能。都是機(jī)械零件“表面完整性”的重要要素。對于某一單一零件，應(yīng)根據(jù)具體要求選取評價要素內(nèi)容作為具體評價指標(biāo)。

1.2 機(jī)械零件“表面完整性”評價指標(biāo)體系

表面完整性是從加工表面的幾何紋理狀態(tài)和表面受擾材料區(qū)的物理、化學(xué)、力學(xué)性能變化兩個方面來評價和控制表面質(zhì)量。其評價指標(biāo)可歸納為如下五類：一是表面的紋理形貌：包括表面粗糙中歐的、表面波度和表面紋理方向。二是表面缺陷：包括加工毛刺、飛邊、宏觀裂紋、表面撕裂和皺折等缺陷。三是微觀組織和表面冶金學(xué)、化學(xué)特性：包括金相組織、微觀裂紋和表層化學(xué)性能。四是表面力學(xué)性能：包括加工硬化程度和深度、殘余應(yīng)力的大小、方向及分布情況。五是表面的其他工程技術(shù)特性：包括電子性能變化（電導(dǎo)率、磁性及電阻變化）、光學(xué)性能變化（對光的反射性能如光亮度等）。

2 機(jī)械加工工藝對零部件表面完整性的影響

2.1 刀具對零部件表面完整性的影響

刀具的影響是在機(jī)械加工工藝中對于零部件表面完整性影響的最重要因素。在對于刀具的影響中，切削加工影響零部件表面的粗糙度，適當(dāng)增大刀具的前角以減小切削時的塑性變形程度。零件表面成形時，被加工工件的廓形是刀具的刃形（或者刃形的投影）“復(fù)印”出來的，或者被加工工件的廓形是切削刃在切削運(yùn)動過程中，連續(xù)位置的包絡(luò)線。刀具的運(yùn)用技術(shù)有利于保證加工后零件上的點(diǎn)、線、面的實際位置與理想位置的完美符合程度。于是，不難發(fā)現(xiàn)，刀具的重要性。

2.2 切削對零部件表面完整性的影響

零件的加工過程，就是零件表面經(jīng)加工獲得符合要求的零件表面的過程。切削加工中，由于振動、刀痕以及刀具與工件之間的摩擦，在工件已加工表面不可避免地留下一些微小峰谷。零件表面上這些微小峰谷的高低程度稱為表面粗糙度，也稱微觀不平度。以較高的切削速度切削塑性材料，可以減小進(jìn)給量，來提高表面光潔度。零件表面的類型和要求不同，采用的加工方法也不一樣。包括：車削加工（各種回轉(zhuǎn)表面。如外圓、內(nèi)圓、螺紋）、鉆削加工（孔）、 銑削加工（平面、鍵槽、螺旋槽）、刨削加工（平面、V 型槽 ）磨削加工（外圓、內(nèi)圓、錐面、平面），此外還有各種切削技術(shù)與規(guī)范。合理的運(yùn)用這些技術(shù)，有利于零部件表面完整性的提高。

2.3 機(jī)械加工工藝中的表面光整加工技術(shù)

在整個機(jī)械制造的過程中表面的光整加工的環(huán)節(jié)對部件表面的完整性有著非常重要的作用，可以很好的改善零部件的質(zhì)量。在部件取得相應(yīng)的尺寸和幾何標(biāo)準(zhǔn)之后，那些可以改善零部件質(zhì)量的工藝或者方法我們稱之為表面的光整加工技術(shù)。光整的操作可以分為磨具對部件表面的碰撞、滾壓、擠壓等，其可以顯著的提高表面變質(zhì)層的厚度來使得部件的耐磨性得到增加。光整加工，可以使得微觀表面的尖峰，宏觀表面的毛刺、尖角、銳邊以及清除銹蝕等得以消除，大大增加了部件的完美程度。光整技術(shù)是指對部件的每一個表面進(jìn)行一套完整的流程的處理，這樣可以完善舊的工藝，比如粗磨、非精磨、精磨、砂帶拋光、毛氈卡瓦拋光等。

2.4 零部件制造過程中機(jī)械設(shè)備的質(zhì)量

機(jī)械加工產(chǎn)品的質(zhì)量機(jī)械設(shè)備，工序所用的設(shè)備及刀具、夾具、量具和輔助工具的質(zhì)量關(guān)乎零部件的加工質(zhì)量與經(jīng)濟(jì)價值。而零部件的加工質(zhì)量是保證產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)。零部件表面的完整性包括幾何參數(shù)包括幾何形狀、尺寸和相互位置三個方面。而機(jī)械的優(yōu)良好壞，直接影響著零部件的質(zhì)量問題。零部件的要求極其嚴(yán)格。每一道工序的制作都甚為重要。機(jī)械設(shè)備性能的好壞影響著表面完整性的精確地。好的機(jī)械設(shè)備能有效避免表面粗糙、毛刺、飛邊、宏觀裂紋、表面撕裂微觀裂紋、塑性變形、變相、晶間腐蝕、麻點(diǎn)、撕裂、皺折、積屑瘤、融化和再沉積層、選擇性腐蝕等缺陷。在零部件的表面完整性的提高中，機(jī)械加工中，多方面的因素都對工藝系統(tǒng)產(chǎn)生影響，從而造成各種各樣的原始誤差。理論上應(yīng)采用理想的加工原理和完全準(zhǔn)確的操作來獲得零部件表面的完整性。但在實踐操作中，完全精確的加工原理，常常很難實現(xiàn)這些原始誤差，一部分與工藝系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)狀態(tài)有關(guān)，一部分與機(jī)械設(shè)備有關(guān)。

2.5 機(jī)械加工工藝中原材料選擇技術(shù)

機(jī)械加工的原材料是機(jī)械加工的主體。原材料質(zhì)量的好壞直接決定了加工的質(zhì)量好壞。如果機(jī)械加工的原材料發(fā)生問題，那么就算外在條件多好，有多高的技術(shù)水平，一切都是空談的。原材料質(zhì)量的一重大參考條件，就是零部件的表面完整性。我們要選擇最合適的原材料進(jìn)行有效的加工。對制作模具的原材料進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量把關(guān)，防止模具出現(xiàn)早期失效的熱處理開裂的現(xiàn)象。

2.5 擬訂工藝路線的合理性

在設(shè)計工藝的過程中，擬定工藝路線至關(guān)重要。要科學(xué)的使用零件加工工藝。①是要了解現(xiàn)有的一些加工的處理方式，并且可以科學(xué)的進(jìn)行選擇使用。②是要了解并處理好各表面的加工次序和熱處理的安排。制定工藝操作準(zhǔn)則，首先要加工基準(zhǔn)面，對加工階段的原則進(jìn)行區(qū)分，進(jìn)行先面后孔和光整加工的原則。在制造機(jī)械零部件的時候首先要了解設(shè)計對零部件的要求，如果在技術(shù)要求時有熱處理和材料性能的要求的話，應(yīng)在毛坯時進(jìn)行。如果對表面的加工有要求，這需要在精加工完成后操作。盡最大的努力選擇被加工表面的設(shè)計基準(zhǔn)作為精基準(zhǔn)，這樣可以有效防止因基準(zhǔn)不夠準(zhǔn)確造成的誤差，科學(xué)的安排加工余量，使得表面加工余量的均勻得到保障，在復(fù)雜的制造過程中，科學(xué)的工藝路線可以使其質(zhì)量得到保障。

3 結(jié)束語

由于機(jī)械加工表面對機(jī)器零件的使用性能如耐磨性、接觸剛度、疲勞強(qiáng)度、配合性質(zhì)、抗腐蝕性能及精度的穩(wěn)定性等有很大的影響，因此對機(jī)器零件的重要表面應(yīng)提出一定的表面質(zhì)量要求，而表面的完整性控制又是保證表面質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，因此加強(qiáng)對機(jī)械加工中表面完整性的研究，具有重要的意義。文章主要從五個方面對機(jī)械加工中影響零部件完整性的因素進(jìn)行了分析。

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