【摘要】機(jī)械加工件的失效多從表面開始，工件表面質(zhì)量不合格或者表面出現(xiàn)問題極易導(dǎo)致工件在使用過程中出現(xiàn)各種問題。文章從耐腐蝕性、耐摩擦性和耐疲勞強(qiáng)度等多個(gè)方面闡述了機(jī)械加工表面質(zhì)量對設(shè)備的影響，并從加工和使用兩個(gè)方面分析了機(jī)械加工表面質(zhì)量的影響因素，最后有針對性的給出了提高機(jī)械加工表面質(zhì)量的措施。

【關(guān)鍵詞】表面質(zhì)量；影響因素；措施

近年來，機(jī)械制造行業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中所占比重不斷加大，企業(yè)對于設(shè)備的要求也越來越高，且部分設(shè)備需要在高溫、高壓、高濕度的條件下運(yùn)行，這樣設(shè)備質(zhì)量若不達(dá)標(biāo)，尤其是設(shè)備零件表面存在缺陷，則極易出現(xiàn)設(shè)備失效問題[1-2]。機(jī)械設(shè)備是由眾多零部件裝配而成，設(shè)備的失效也往往是由于個(gè)別零件的失效導(dǎo)致，盡管零件的失效是多種因素共同作用的結(jié)果，但其失效往往從表面開始，因?yàn)榱慵砻娉霈F(xiàn)問題，則容易導(dǎo)致零件表面出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象，導(dǎo)致零件工作性能下降，零件長期帶病運(yùn)行最終可能導(dǎo)致設(shè)備損壞。因此，正確理解零件表面質(zhì)量內(nèi)涵，掌握零件表面質(zhì)量的影響因素并采取合理的措施進(jìn)行改善對于提高零件表面質(zhì)量至關(guān)重要，對于提高機(jī)械設(shè)備性能和使用壽命也具有重要的意義。

1.機(jī)械加工表面質(zhì)量對設(shè)備的影響

1、表面質(zhì)量對零件耐磨性影響：耐磨性是零件使用性能的重要指標(biāo)，由于零件表面存在粗糙度，故零件表面質(zhì)量與零件耐磨性息息相關(guān)，理論認(rèn)為兩零件接觸時(shí)其實(shí)際接觸面積要小于名義接觸面積，且實(shí)際接觸面積隨著粗糙度的增大成降低趨勢。當(dāng)兩零件出現(xiàn)相對滑動(dòng)摩擦?xí)r，兩零件接觸處會因接觸壓力的作用產(chǎn)生彈塑性變形，長時(shí)間作用后接觸處會磨平，這樣兩零件之間的潤滑系統(tǒng)會遭到破壞，加劇零件的表面磨損。零件表面粗糙度過小的話，兩零件接觸處的潤滑系統(tǒng)能力降低，接觸處易出現(xiàn)分子膠合和咬焊現(xiàn)象，導(dǎo)致零件表面磨損加劇。目前，零件表面多采用冷作硬化來提高其硬度和耐磨性，但硬化層若太厚則易導(dǎo)致零件表面層出現(xiàn)脆裂現(xiàn)象，造成表面組織剝落影響零件耐磨性，過薄又起不到預(yù)期作用。

2、表面質(zhì)量對零件疲勞強(qiáng)度影響：零件表面質(zhì)量對于零件抗疲勞能力影響較大，理論研究表明，零件表面疲勞裂紋極易在兩零件非接觸點(diǎn)處出現(xiàn)，且零件表面越不平整，零件的抗疲勞能力也越低。零件表面殘余應(yīng)力對零件抗疲勞能力也息息相關(guān)，當(dāng)殘余應(yīng)力表現(xiàn)為壓應(yīng)力時(shí)則會降低零件表面疲勞裂紋的產(chǎn)生率，提高零件的抗疲勞能力；當(dāng)殘余應(yīng)力表現(xiàn)為拉應(yīng)力時(shí)則會引起零件抗疲勞能力降低。

3、表面質(zhì)量對零件耐腐蝕性能影響：零件表面質(zhì)量越差，其粗糙度相應(yīng)越大，則在其表面容易積聚腐蝕性介質(zhì)，不利于提高零件的耐腐蝕性。

4、表面質(zhì)量對零件間配合性質(zhì)影響：零件的相配程度是由過盈量和間隙量來決定，若零件表面粗糙度大，則會造成零件配合間隙增大，有效過盈量降低，這樣會大幅度的降低配合件的聯(lián)接強(qiáng)度和穩(wěn)定性，故對具有配合要求的零件應(yīng)具備符合規(guī)定的表面粗糙度。

5、表面質(zhì)量對零件其他性能影響：對于存在間隙密封的閥門、液壓缸等設(shè)備而言，降低其表面粗糙度可以有效提高其密封性能；對于滑動(dòng)零件而言，降低表面粗糙度有利于降低其摩擦阻力，提高其運(yùn)行性能，同時(shí)還可以降低熱量產(chǎn)生，對于保護(hù)設(shè)備極為有利。

2.機(jī)械加工表面質(zhì)量影響因素

1、加工過程對表面質(zhì)量影響：零件在機(jī)械加工過程中會受到刀具參數(shù)、刃磨質(zhì)量、切削液、工件材料、切削條件和零件表面層等多方面的影響。如加工過程中存在的微觀振動(dòng)會使零件表面出現(xiàn)周期性振紋，增大零件表面粗糙度；主、副偏角、刀尖圓弧半徑等刀具參數(shù)與零件表面粗糙度呈正比關(guān)系，可通過降低刀具的主、副偏角和刀尖圓弧半徑來提高零件表面質(zhì)量；切削液的使用可以降低零件在切削過程中的界面摩擦程度，有利于降低零件表面粗糙度；工件材料的選擇對于零件表面質(zhì)量影響較大，當(dāng)選擇的材料塑性較好，則其表面粗糙度較大，若材料的韌性較好，則表面質(zhì)量較好，故可通過合理選材來提高零件表面質(zhì)量；切削用量、切削速度、冷卻潤滑情況等切削條件對于工件表面質(zhì)量影響也較顯著，對于粗加工可以相應(yīng)降低切削速度，對于精加工可以相應(yīng)增加切削速度，增加冷卻潤滑也可以相應(yīng)提高零件表面質(zhì)量；磨削加工對零件表面質(zhì)量主要表現(xiàn)在砂輪的選擇和磨削用量，砂輪磨粒越大，硬度越高越不利于提高零件表面質(zhì)量，磨削用量增加會增大磨削溫度和磨削力，不利于提高零件表面質(zhì)量。

2、使用過程對表面質(zhì)量影響：零件的使用會對表面質(zhì)量變化造成一定的影響，其主要表現(xiàn)在零件的耐磨性、耐腐蝕性和疲勞強(qiáng)度。剛加工好的零件在接觸初始階段其實(shí)際接觸面積小于名義接觸面積，在使用過程中會在接觸處產(chǎn)生彈塑變形，降低零件表面質(zhì)量；零件的抗疲勞強(qiáng)度越小，在其使用過程中其表面粗糙度會逐漸增大，表面紋痕也越明顯，不利于提高零件表面質(zhì)量；零件表面耐腐蝕性越差，其表明越容易遭受腐蝕性介質(zhì)侵蝕，造成零件表面凸凹不平，降低零件的表面質(zhì)量。

3.提高機(jī)械加工表面質(zhì)量措施

1、科學(xué)合理的機(jī)械加工工藝是確保工件表面質(zhì)量達(dá)標(biāo)的前提，其關(guān)鍵在于機(jī)械加工工藝流程簡單、定位準(zhǔn)確，要盡量使定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)相符。

2、合理選擇切削參數(shù)是確保工件表面質(zhì)量達(dá)標(biāo)的關(guān)鍵，選擇切削參數(shù)時(shí)要對刀具角度、切削速度、刀尖圓弧半徑等具體參數(shù)有所確定，這樣不僅可以有效避免積屑瘤的形成，還可以有效降低表面殘留面積的高度，對于提高工件表面質(zhì)量至關(guān)重要。

3、合理選擇切削液可以降低工件與刀具的摩擦程度，這樣不僅可以改善刀具的使用性能，還可以降低刀具在切削過程中的產(chǎn)熱量和磨損量，對于提高工件表面質(zhì)量有著積極意義。

4、采用超精密加工、珩磨、研磨等方法作為最終工序加工，這些方法是通過在工件表面加壓并做相對運(yùn)動(dòng)來降低工件表面粗糙度和提高加工精度，這些方法的應(yīng)用不僅可以有效避免加工過程中的熱損傷，同時(shí)還可以產(chǎn)生一定的殘余壓應(yīng)力，有利于提高零件的使用性能。

5、在進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)還可以對工件進(jìn)行適當(dāng)熱處理，這樣可以細(xì)化工件晶粒，降低工件表面粗糙度?？紤]到工件表面層物理特性對零件使用性能和使用壽命影響較大，故可考慮增設(shè)化學(xué)處理、電鍍等表面強(qiáng)化工序來提高零件表面質(zhì)量。

4.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。由于影響表面質(zhì)量的因素是多方面的，只有了解和掌握影響機(jī)械加工表面質(zhì)量的因素，才能在生產(chǎn)實(shí)踐中采取相應(yīng)的工藝措施，減少零件因表面質(zhì)量缺陷而引起的加工質(zhì)量問題，從而提高機(jī)械產(chǎn)品的使用性能、壽命和可靠性。

參考文獻(xiàn)

[1]余念娟.機(jī)械加工表面質(zhì)量及影響因素探析[J].裝備制造技術(shù)，2009，（6）：155-157.

[2]寇元哲.影響機(jī)械加工表面質(zhì)量的因素分析[J].甘肅科技，2007，（7）：98-100.

作者簡介

田紅星（1984.2—），男，河南夏邑人，大專，助理工程師，2006年畢業(yè)于河南機(jī)電高等專科學(xué)校機(jī)械制造專業(yè)，現(xiàn)從事機(jī)械加工工作.