崔會(huì)彬

摘要：工業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展使得我們對(duì)機(jī)器的要求越來越高，特別是重要的精密的零件在高溫、高壓和高強(qiáng)度的條件下工作會(huì)產(chǎn)生損壞，雖然是微小的缺陷也會(huì)直接影響到機(jī)器的工作性能，這必然導(dǎo)致機(jī)械加工中工件的表面質(zhì)量變差。在進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)，受很多因素的制約，工件的表面質(zhì)量就很容易受到影響，因此在加工前必須要考慮怎樣才能提高工件的表面質(zhì)量。只有通過分析影響機(jī)械加工表面質(zhì)量的因素，才能提出行之有效的措施解決這些問題。在很多的研究與生產(chǎn)實(shí)踐中都表明，工件的失效都是從表面開始，因此工件的表面質(zhì)量決定了其性能的好壞，提高機(jī)械加工表面質(zhì)量具有重要的意義。在本文中筆者分析了影響機(jī)械加工表面質(zhì)量的因素，并提出了針對(duì)了該問題的解決措施。

關(guān)鍵詞：機(jī)械加工；表面質(zhì)量；影響因素

機(jī)器在正常的使用過程中，有時(shí)突然損壞的原因大部分都是由于其零件受損，究其原因有下列幾種：設(shè)計(jì)時(shí)考慮不周全、超負(fù)荷運(yùn)作和受到磨損或腐蝕。其中，最主要的是磨損、腐蝕和疲勞損壞都在于零件表面。

1.影響機(jī)械加工表面質(zhì)量的因素

1.1耐磨性

在剛加工好的摩擦副的兩個(gè)接觸表面之間，最初的接觸位置是在表面粗糙的峰部，但在實(shí)踐中的接觸面積是遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于理論接觸面積的。因?yàn)樵谙嗷ソ佑|的地方會(huì)產(chǎn)生非常大的單位應(yīng)力，所以會(huì)在實(shí)際接觸面積處產(chǎn)生塑性變形或者彈性變形，還會(huì)破壞峰部之間的剪切，就引起了磨損。

1.2疲勞強(qiáng)度

因?yàn)榻饘僭诮蛔冚d荷作用下，容易導(dǎo)致應(yīng)力集中，所以會(huì)產(chǎn)生裂痕。表面的粗糙度值和表面的紋痕成正比，粗糙度越大表面裂痕就越深；抗疲勞破壞的能力隨著紋底半徑的擴(kuò)大而越差。而殘余應(yīng)力能夠阻止疲勞裂痕的擴(kuò)展，并且能防止產(chǎn)生疲勞破壞。

1.3耐腐蝕性

機(jī)械加工中工件的耐腐蝕性由表面的粗糙度決定，表面的粗糙度值越高，凹谷中就會(huì)容納更多的腐蝕性物質(zhì)，耐腐蝕性就越差。另外表面層的殘余拉應(yīng)力具有應(yīng)力能夠腐蝕開裂，降低工件的耐磨性，但是殘余壓應(yīng)力則相反能防止應(yīng)力腐蝕開裂，可以提高工件的耐磨性。

1.4加工材料及其質(zhì)量

機(jī)械加工中的加工材料對(duì)表面質(zhì)量具有最直接的影響。加工中使用的刀具的副偏角、主偏角和刀尖圓弧半徑三種幾何參數(shù)對(duì)表面質(zhì)量的影響最大，因?yàn)樵谝欢ǖ臓顩r下減小該三種參數(shù)的數(shù)值可以降低工件的表面粗糙度。在工件切削中，切削用量和冷卻潤(rùn)滑情況兩種工藝因素直接關(guān)系到切削條件。切削速度對(duì)表面粗糙度沒什么影響，切削深度對(duì)表面粗糙度也基本無影響，但是機(jī)械加工在正常切削條件下時(shí)不能選用過小的切削深度。另外工藝系統(tǒng)的精度和剛度也就是其質(zhì)量對(duì)機(jī)械加工表面質(zhì)量也有一定的影響，加工材料足夠好的質(zhì)量才能獲得很小的表面粗糙度。

1.5冷作硬化及其參數(shù)

機(jī)械加工過程中由于切削力的作用，很容易產(chǎn)生塑性變形，產(chǎn)生品格扭曲、畸變，比如晶粒間產(chǎn)生剪切滑移、品粒被拉長(zhǎng)和纖維化甚至破碎，這種現(xiàn)象稱為冷作硬化或冷作強(qiáng)化。而且表面金屬?gòu)?qiáng)化會(huì)加大金屬變形的阻力和減小金屬的塑性，因此就會(huì)改變金屬的物理性質(zhì)，此時(shí)金屬處于高能位的不穩(wěn)定狀態(tài)，在某種條件下會(huì)轉(zhuǎn)化成比較穩(wěn)定的狀態(tài)，這種現(xiàn)象就是弱化，而弱化作用的大小由溫度的高低、溫度持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短和強(qiáng)化程度的大小決定。冷作硬化的評(píng)估參數(shù)指標(biāo)有表層金屬的顯微硬度、硬化層深度和硬化程度，都是影響冷作硬化的重要因素。

2.提高機(jī)械加工表面質(zhì)量的措施

2.1使用高質(zhì)量的加工刀具

機(jī)械加工中的切削加工中，所加工的工件會(huì)受到切削力和切削熱的作用，因此影響了金屬表層的物理性，不僅產(chǎn)生了殘余應(yīng)力，金屬表層顯微硬度和金相組織都產(chǎn)生了變化，另外由于磨削加工時(shí)會(huì)產(chǎn)生更嚴(yán)重的塑性變形，所以磨削加工后的上述三項(xiàng)物理機(jī)械性能有更大的變化。為了盡可能的減少殘留面積，機(jī)械加工時(shí)的刀具在選用時(shí)應(yīng)注重較大的刀尖圓弧半徑、較小的副偏角或合適的修光刃和寬刃精刨刀或精車刀等，重視刀具和工件材料有好的適應(yīng)性，因?yàn)樵擃愋偷墓ぞ叨加欣诮档凸ぜ谋砻娲植诙?。提高機(jī)械加工表面質(zhì)量必須構(gòu)造好的切削條件，比如在切削塑性材料時(shí)，為了降低表面粗糙度最好使用高速切削，不僅能夠減小切削變形還能抑制積屑瘤的產(chǎn)生；對(duì)于切削脆性材料，切削速度與表面粗糙度沒有關(guān)系，但進(jìn)給量可以影響表面粗糙度，減小進(jìn)給量能夠減小表面粗糙度，但不能過小，否則會(huì)使工件和刀具發(fā)生強(qiáng)烈的擠壓和摩擦，適得其反。

2.2使用合適的工件材料

對(duì)機(jī)械加工表面質(zhì)量影響較大的是工件材料的塑性和金相組織。具備適宜的金相組織的工件材料是從狀態(tài)、晶粒度大小及分布三個(gè)方面去分辨的。在加工塑性材料時(shí)，因?yàn)榈毒邤D壓金屬容易產(chǎn)生塑性變形，另外刀具會(huì)產(chǎn)生使切屑與工件分離的撕裂作用導(dǎo)致增加了表面粗糙度。加工表面粗糙度隨著金屬塑性的變大而變大，而工件材料的韌性越好金屬的塑性變形就大。

2.3采用正確的加工方法

在機(jī)械加工中為了提高表面質(zhì)量最好采用精密、超精密和光整加工。使用較小的徑向進(jìn)給量和軸向進(jìn)給速度、較大的砂輪速度、細(xì)粒度砂輪，對(duì)砂輪工作表面進(jìn)行精細(xì)修整，盡量讓砂輪上磨粒變得鋒利，這樣的加工方法才能獲得較好的磨削效果。

3.結(jié)束語

機(jī)械加工所加工的工件表面質(zhì)量與其使用性能有重要的密切相關(guān)性，而工件的優(yōu)秀的使用性才能使機(jī)器正常工作，因此在機(jī)械加工工件的過程中，我們還需考慮到經(jīng)濟(jì)效益，不僅能保證工件的表面質(zhì)量還能避免造成不必要的損耗。了解了影響機(jī)械加工表面質(zhì)量的因素，在實(shí)際的生產(chǎn)制造中，才能采取對(duì)應(yīng)的措施和技術(shù)改進(jìn)，才能減少由于工件因表面質(zhì)量缺陷而引起的加工質(zhì)量問題，最終才能提高機(jī)械產(chǎn)品的使用性能和延長(zhǎng)其使用時(shí)間。

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