趙永生

摘要：雖然機(jī)械加工在目前的社會(huì)發(fā)展正在不斷完善，但是各種影響機(jī)械加工表面質(zhì)量的因素依然存在，這些因素嚴(yán)重影響到機(jī)械加工效率的提升，因此需要采用有效的應(yīng)對(duì)措施來保障機(jī)械加工表面的質(zhì)量。文章在對(duì)影響機(jī)械加工表面質(zhì)量的因素進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，總結(jié)得出相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施。

關(guān)鍵詞：機(jī)械加工；表面質(zhì)量；機(jī)械零件；粗糙度；耐磨性；疲勞強(qiáng)度 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TH161 文章編號(hào)：1009-2374（2016）02-0077-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.02.038

所謂的機(jī)械加工表面質(zhì)量就是指在相關(guān)機(jī)械零件加工完成后，由于各種因素的影響，而使得零件的表面出現(xiàn)嚴(yán)重的質(zhì)量問題，這樣的質(zhì)量問題也被稱作是粗糙度，在目前的機(jī)械加工中是最常見的一種現(xiàn)象。而機(jī)械加工表面質(zhì)量的出現(xiàn)是受到了多種因素的影響，因此，要想使得機(jī)械加工表面質(zhì)量得到有效的解決，就需要采取有效的應(yīng)對(duì)措施，實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工的可持續(xù)發(fā)展。下面本文就針對(duì)影響機(jī)械加工表面質(zhì)量的因素與應(yīng)對(duì)措施進(jìn)行深入的探究。

1 機(jī)械加工表面質(zhì)量對(duì)產(chǎn)品性能的影響

1.1 表面質(zhì)量對(duì)耐磨性的影響

表面質(zhì)量對(duì)零件的磨損有著決定性因素，是零件運(yùn)行的過程中由于表面粗糙帶來的變化的主要影響因素和影響手段。零件磨損一般可分為三個(gè)階段，初期磨損階段、正常磨損階段和劇烈磨損階段。表面粗糙程度對(duì)零件表面磨損的影響是不可忽視的，一般在使用的過程中，表面粗糙值越小，其在運(yùn)行的過程中受損越小，在使用的過程中其使用壽命長，對(duì)其他元件的影響小。但表面粗糙度值太小，潤滑油不易儲(chǔ)存，使得在元件運(yùn)行的過程中容易與其他元件的接觸面積增加，反而增加其磨損程度，因此，在元件制造的過程中要應(yīng)用各種技術(shù)手段進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出相應(yīng)的摩擦值。

1.2 表面質(zhì)量對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響

在金屬受到各種因素和荷載的作用之后會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的變形和冷熱交替模式，這就使得金屬產(chǎn)生疲勞強(qiáng)度。因此，零件的表面質(zhì)量對(duì)疲勞強(qiáng)度影響很大，使得在機(jī)械加工的過程中表面粗糙值越高，抗疲勞的能力越差。

1.3 表面質(zhì)量對(duì)耐蝕性的影響

一般來說，零件對(duì)于腐蝕性因素會(huì)有一定的抵抗能力，而表面質(zhì)量的出現(xiàn)則會(huì)在一定程度上影響到零件的抗腐蝕性，也就是說，零件是否會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的腐蝕現(xiàn)象，主要的決定因素就是零件的表面質(zhì)量優(yōu)劣。而如果零件表面的粗糙度越嚴(yán)重，說明零件的抗腐蝕性能越低。相反，如果零件表面越光滑，則說明零件的抗腐蝕性能越強(qiáng)。

1.4 表面質(zhì)量對(duì)配合質(zhì)量的影響

表面質(zhì)量與配合質(zhì)量之間有著明顯的聯(lián)系，表面質(zhì)量決定了配合質(zhì)量，這也就說明了表面質(zhì)量對(duì)配合質(zhì)量有著直接的影響作用。在間隙配合質(zhì)量中，表面質(zhì)量越嚴(yán)重，則間隙配合的磨損程度就越嚴(yán)重，間隙也會(huì)相應(yīng)加大，這樣就使得配合質(zhì)量大打折扣。而對(duì)于過盈配合來說，如果裝配過程中有一部分的表面凸峰因?yàn)閿D壓因素的影響，使得過盈量逐漸減少，這樣就使得配合件間的連接強(qiáng)度出現(xiàn)了降低的情況。

2 影響機(jī)械加工表面質(zhì)量的因素

2.1 切削加工

在對(duì)工件進(jìn)行切削加工的時(shí)候，采用的刀具如果是呈現(xiàn)幾何形狀的復(fù)映刀具，則在該刀具進(jìn)行進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的過程中，就會(huì)殘留出大面積的切削層，切削層的形狀與幾何形狀的刀具較為類似。因此，將刀具的進(jìn)給量進(jìn)行有效的減少，并選用適宜的刀具，就可以使得切削層殘留面積相應(yīng)縮小。

2.2 工件材料性質(zhì)

說到工件材料的性質(zhì)，一般可以分為兩類：一類是塑性材料；另一類是脆性材料。其中，在對(duì)塑像材料進(jìn)行加工的過程中，刀具會(huì)對(duì)金屬產(chǎn)生擠壓力，使得材料出現(xiàn)塑性變形的情況，很多刀具都是被迫進(jìn)行切削加工，與工件之間很容易出現(xiàn)分離的情況，這樣就導(dǎo)致了機(jī)械加工表面質(zhì)量的出現(xiàn)?？梢哉f，工件材料韌性越好，則其產(chǎn)生塑性變形的幾率就越大，機(jī)械加工表面質(zhì)量就會(huì)越嚴(yán)重。而在對(duì)脆性材料進(jìn)行加工時(shí)，則材料會(huì)因?yàn)榍邢鞯挠绊懀霈F(xiàn)碎粒的情況，這些碎粒的崩竄，導(dǎo)致了加工表面出現(xiàn)了很多的坑點(diǎn)，從而使得加工表面變得十分粗糙。

要根據(jù)工件的性質(zhì)來進(jìn)行切削加工。針對(duì)一些塑性的材料進(jìn)行加工處理的過程中，如果選用的刀具本身金屬材料相對(duì)較軟，那么在切削的過程中，就會(huì)使得塑性材料對(duì)刀具本身造成嚴(yán)重的擠壓，這樣就會(huì)使得刀具很容易出現(xiàn)變形的問題，而使用變形的刀具來進(jìn)行切削，就會(huì)導(dǎo)致工件表面出現(xiàn)質(zhì)量問題，工件表面的粗糙度會(huì)相應(yīng)提升。針對(duì)工件進(jìn)行切削處理，產(chǎn)生的碎粒量增多，導(dǎo)致切削出現(xiàn)崩裂的情況，這樣就會(huì)使得工件的表面呈現(xiàn)出凹凸不平的現(xiàn)象，從而形成表面質(zhì)量問題。

2.3 磨削加工

表面質(zhì)量除了受到上述兩點(diǎn)因素的影響，還受到磨削加工的影響。磨削加工造成的表面質(zhì)量過程與上述的切削加工過程一樣，幾何因素以及表面金屬的塑性是導(dǎo)致磨削加工表面質(zhì)量的主要影響因素，除了這兩個(gè)因素之外，導(dǎo)致表面質(zhì)量的因素還包括砂輪的速度、硬度以及磨削速度等，而相較于切削加工，磨削加工表面質(zhì)量的影響因素相對(duì)較多，其中工件的磨削轉(zhuǎn)圈次數(shù)也是重要的表面質(zhì)量影響因素之一。

在對(duì)工件進(jìn)行切削的過程中，工件會(huì)因?yàn)榍邢鞯淖饔昧σ约扒邢鳠岬淖饔昧Χ沟霉ぜ募庸け砻鎸游锢淼奈锢頇C(jī)械性能受到更為嚴(yán)重的影響。在這兩種作用力的影響下，表面層金屬的物理機(jī)械性能一再出現(xiàn)改變，這種改變主要發(fā)生在表面層上，出現(xiàn)的改變主要是金屬顯微硬度、金相組織以及殘余應(yīng)力的變化。在磨削加工的過程中，也會(huì)使得工件因?yàn)樗苄砸蛩氐挠绊懚霈F(xiàn)變形的問題，切削加工出現(xiàn)的變形問題相較于磨削加工來說要輕，這主要是因?yàn)榍邢鳠岬挠绊?，所以磨削加工時(shí)，表面層的機(jī)械性能改變情況尤為明顯。

2.4 表面層材料金相組織變化

受到切削作用的影響，會(huì)使得機(jī)械加工出現(xiàn)塑性變形的問題，工件出現(xiàn)扭曲，晶粒之間出現(xiàn)移位，甚至很多的晶粒都出現(xiàn)了破碎的情況。這樣的現(xiàn)象可以提升表面層金屬的強(qiáng)度，被稱作是冷作硬化?？梢哉f，表面層的金屬硬化在提升的過程中，金屬的塑性變形阻力會(huì)相應(yīng)加大，這樣雖然可以有效地降低塑性變形的發(fā)生，但是也會(huì)使得金屬的物理性質(zhì)出現(xiàn)一些轉(zhuǎn)變。金屬在經(jīng)歷過冷硬化之后，通常其高能位就會(huì)嚴(yán)重不穩(wěn)，而在一定的情況下，這種不穩(wěn)的狀態(tài)會(huì)慢慢轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定，這一過程也被稱作是弱化。弱化主要是受到溫度的影響，溫度的高低決定了弱化的大小。在溫度逐漸上升到一定的程度時(shí)，就會(huì)使得表層的金屬金相組織出現(xiàn)變化，使表層金屬強(qiáng)度和硬度降低，并伴有殘余應(yīng)力產(chǎn)生，甚至出現(xiàn)微觀裂紋，這種現(xiàn)象稱為磨削燒傷。

3 提高加工表面質(zhì)量的措施

從上述的分析中可以看出，影響機(jī)械加工表面質(zhì)量的因素有很多，這些因素概括起來就是刀具、工件材料、切削條件以及加工方法等。在清楚了解影響機(jī)械加工表面質(zhì)量的各因素的前提下，就要采取有效的措施來對(duì)這些因素進(jìn)行合理的解決，從而使得機(jī)械加工表面質(zhì)量可以得到改善。對(duì)機(jī)械加工表面質(zhì)量進(jìn)行改進(jìn)的應(yīng)對(duì)措施主要包括以下四個(gè)方面的內(nèi)容：

3.1 刀具方面

所應(yīng)用的刀具最好是半徑較大、尖呈現(xiàn)圓弧以及副偏角度較小的修光刀等，這樣的刀具能夠有效地縮小殘留的面積，使得機(jī)械加工表面質(zhì)量得到有效的改善，同時(shí)，在對(duì)刀具進(jìn)行選擇時(shí)，也需要根據(jù)工件材料的適應(yīng)性來判斷要采用何種刀具，一定要避免采用磨損嚴(yán)重的刀具，最好是采用完整性較好、表面平整并較為鋒利的刀具，應(yīng)用這樣的刀具可以使得機(jī)械表面保持平滑，有效地降低了表面粗糙情況的出現(xiàn)。

3.2 工件材料方面

機(jī)械加工表面質(zhì)量受到工件材料的影響較為嚴(yán)重，而在工件材料中，主要影響機(jī)械加工表面質(zhì)量的因素就是材料本身所具有的塑性以及金相組織兩種。通常塑性較大的材料，如低合金鋼材料等，都要經(jīng)過正火鍛造處理，將材料的塑性盡可能降低之后，才能夠進(jìn)行切削加工，這樣才能夠使得材料的表面保持光滑和平整。另外，要合理地根據(jù)加工的具體條件來選擇適宜的工件材料金相組織，控制了這兩種因素，就可以使得機(jī)械加工表面質(zhì)量得到最大限度的改善。

3.3 切削條件方面

針對(duì)塑性材料，采用高速切削處理，可以有效地減少積屑瘤的產(chǎn)生，也可以減少進(jìn)給量，高速切屑會(huì)使得工藝系統(tǒng)的剛度有效提升，機(jī)床的穩(wěn)定性也會(huì)得到進(jìn)一步的保障，這樣就能夠使得機(jī)械加工順利進(jìn)行。

3.4 加工方法方面

在提高加工表面質(zhì)量的過程中，需要采用合理的加工方法，盡可能地采用精度以及密度較高的加工方法，并盡可能地減少徑向進(jìn)給量，而在砂輪的選擇上，則要求選擇進(jìn)給速度較快的砂輪，而應(yīng)用的工件也要盡可能地選擇速度較慢的工件，可利用細(xì)粒度的砂輪來對(duì)工件表面進(jìn)行加工處理，使得加工表面質(zhì)量可以得到改善。針對(duì)砂輪表面要進(jìn)行全面的打磨，使得砂輪的表面保持光滑，保障砂輪上的磨粒具有較好的韌性，這樣就可以使得磨削的效果得到最大限度的凸顯，同時(shí)要在對(duì)砂輪進(jìn)行打磨的時(shí)候，適當(dāng)?shù)卦谏拜喩贤磕ㄒ粚幽ハ饕海@樣就可以保障砂輪表面的平滑，將這些砂輪應(yīng)用到實(shí)際的加工，就會(huì)使得機(jī)械零件的表面質(zhì)量得到有效的提升，從而保障了生產(chǎn)應(yīng)用的年限以及可靠性。

4 結(jié)語

綜上所述，雖然機(jī)械加工在社會(huì)的發(fā)展進(jìn)程中不斷完善，但是在加工的過程中，還是會(huì)受到各種因素的影響，從而造成機(jī)械加工表面質(zhì)量問題的出現(xiàn)，針對(duì)這些影響因素，需要進(jìn)行全面的分析，在分析的基礎(chǔ)上采取有效的應(yīng)對(duì)措施，來對(duì)機(jī)械加工表面質(zhì)量進(jìn)行改善，同時(shí)要合理地應(yīng)用一些先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備，保障加工的有效性，使得機(jī)械加工表面質(zhì)量可以得到最大限度的提高。

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（責(zé)任編輯：秦遜玉）