王海峰

摘 要：經(jīng)過機(jī)械加工處理后的零件，表面有細(xì)微的不平整，這種現(xiàn)象，我們稱為粗糙度，而被加工的物品的力學(xué)性、物理性和化學(xué)性一樣會(huì)受到來自被加工質(zhì)量的影響。機(jī)械設(shè)備自身的適用程度和穩(wěn)定性，以及機(jī)械構(gòu)件的抗磨損度、抗腐蝕性和損壞度等性能，這些因素都是會(huì)在很大程度上影響到加工物品外表質(zhì)量。掌握機(jī)械設(shè)備的技術(shù)方法對(duì)于加工外部質(zhì)量所產(chǎn)生影響的作用規(guī)律，對(duì)于加強(qiáng)物品外表質(zhì)量和設(shè)備的使用效果，都有著非常重要的意義和作用。

關(guān)鍵詞：機(jī)加工；粗糙度；零件

中圖分類號(hào)： TH13 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1673-1069（2016）15-192-2

0 引言

零件在機(jī)械加工后表面的微觀不平度，我們叫做機(jī)械加工表面質(zhì)量，也可以叫做粗糙度，零件經(jīng)過機(jī)械加工后，其表面可能會(huì)影響到被加工零件的各種性能。零件表面的質(zhì)量同時(shí)還會(huì)影響了產(chǎn)品的工作性能和可靠性。

1 機(jī)械的粗糙度對(duì)于產(chǎn)品性能的影響

1.1 粗糙度對(duì)于耐磨性的影響

零件的磨損可以分為三個(gè)階段，分別是初期磨損、正常磨損、劇烈磨損。零件表面的粗糙度在很大的程度上都會(huì)影響到零件表面的磨損。一般來講，表面粗糙度的數(shù)值越小，零件的磨損性越強(qiáng)?？墒侨绻砻娲植诙鹊臄?shù)值過大，潤滑油很難被保存，在接觸面也容易使得分子粘接，因此，粗糙度能不能有一個(gè)合理的數(shù)值，這和零件平時(shí)的工作情況密不可分，工作載荷加大的時(shí)候，就會(huì)使初期磨損量也加大，從而粗糙度加大。

1.2 粗糙度會(huì)直接影響到疲勞程度

一般來說，金屬如果受到交變載荷的作用而出現(xiàn)了疲勞破壞，而疲勞破壞往往都是出現(xiàn)在冷硬層的下面。因此，疲勞強(qiáng)度受零件表面質(zhì)量的直接影響。零件表面粗糙值如果大，那么抗疲勞破壞的能力就會(huì)變小。

1.3 粗糙度對(duì)于耐腐蝕性的影響

零件的耐腐蝕性，在某種程度上來講，完全是取決于零件的表面粗糙度。零件表面的粗糙值越大，其抗腐蝕性就越差。

1.4 粗糙度直接影響了配合質(zhì)量

零件表面的配合質(zhì)量受粗糙度的直接影響。如果粗糙值大，就會(huì)使得磨損變得越來越大，進(jìn)而間隙變大，這就不符合所規(guī)定的配合性質(zhì)要求。對(duì)于過盈配合來講，在裝配中，一些表面的凸峰被擠平，這就導(dǎo)致了過盈量也隨之變小，最終使各配件之間的連接強(qiáng)度降低了很多。

2 影響機(jī)械加工粗糙度的原因

2.1 切削加工

刀具在進(jìn)行進(jìn)給作用的時(shí)候，會(huì)在表面留下切削層的殘留面積，這些面積的形狀，就是刀具幾何形狀的反映。如果想要使殘留面積高度降低，就要先使進(jìn)給量和主、右偏角縮小，然后使刀尖圓弧的半徑增加。同時(shí)，適當(dāng)使刀具的前角加大，會(huì)減小塑形變形的程度，而潤滑液的正確選擇，以及提高刃磨質(zhì)量，都是降低塑性變形和抑制刀瘤產(chǎn)生的方法，同時(shí)還是減小粗糙度值的必要措施。

2.1.1 零件的性質(zhì)

塑性材料在加工的過程中，由于刀具對(duì)金屬的擠壓所產(chǎn)生的變形，加上零件分離時(shí)候的撕裂作用，就使得零件表面的粗糙度增加。零件的韌性越好，就會(huì)帶動(dòng)金屬的塑性變形越大，也會(huì)使加工表面變得更加粗糙。在對(duì)脆性材質(zhì)加工時(shí)，切屑都已經(jīng)成碎粒，其崩濺的碎片一旦落到了加工的表面，那么就會(huì)留下非常多的小坑，使表面變得非常粗糙。

2.1.2 零件表面受到磨削加工影響而變粗糙的原因

在正面切削的時(shí)候，零件表面粗糙度形成的過程完全一樣，幾何因素和金屬表面自身的塑性變形都將形成磨削加工時(shí)候表面的粗糙度。

2.1.3 加工表面層時(shí)候，物理機(jī)械性能的原因

在切削時(shí)，零件會(huì)受到切削力和切削熱的兩種作用，因此造成了金屬表面物理機(jī)械性能的變化，這其中最突出的就是金屬表面層的微硬度發(fā)生變化。

2.2 金屬表面層的冷作硬化

2.2.1 冷作硬化和評(píng)定參數(shù)

進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)，由于切削力而產(chǎn)生的塑性變形，就會(huì)導(dǎo)致品格扭曲，嚴(yán)重的甚至?xí)?dǎo)致畸形，顆粒之間也會(huì)發(fā)生剪切滑移的現(xiàn)象，從而品粒被拉長以及纖維化，這些都是能夠使金屬表面層提高硬度和強(qiáng)度的因素，種種這些，我們統(tǒng)稱為冷作硬化。

金屬表面層的強(qiáng)化所產(chǎn)生的后果，是加大金屬變形的阻力，當(dāng)金屬的塑性變形變小時(shí)，物理性能也隨之發(fā)生一定的變化。被冷作硬化后的金屬，處在高能的位置，所以狀態(tài)十分不穩(wěn)定，可是只要一有機(jī)會(huì)，不穩(wěn)定的狀態(tài)就會(huì)向著穩(wěn)定的狀態(tài)方向轉(zhuǎn)化，這種現(xiàn)象，我們就稱為硬化。

2.2.2 冷作硬化的產(chǎn)生因素

當(dāng)切削刃鈍圓的半徑變大的時(shí)候，金屬表面的擠壓作用也會(huì)變的更強(qiáng)，這就促使金屬表面塑性變形的形成，進(jìn)而使冷作硬化加強(qiáng)。如果刀具后刀面的磨損程度發(fā)生變化，那么被加工的零件和后刀面之間的摩擦也會(huì)隨之發(fā)生相應(yīng)的變化，同時(shí)塑性變形變大，這些因素都會(huì)使冷硬加強(qiáng)。當(dāng)切削的速度加快的時(shí)候，刀具和零件間相互作用的時(shí)間會(huì)減少，從而使得塑性變形的擴(kuò)展深度和冷硬層深度都會(huì)隨之變小。提升了切削的速度，切削熱在零件表面作用所用的時(shí)間就會(huì)縮短，這就使得冷硬程度相對(duì)加大。

2.3 金屬表面層材料的金相組織變化

經(jīng)過切削熱使得被加工的零件溫度上升，金屬表面層的金相組織也發(fā)生了相應(yīng)的變化。被磨的零件表面成溫度，大大超過了相變溫度，這時(shí)候，金屬的表面層就會(huì)發(fā)生金相組織變化，從而降低金屬表層的強(qiáng)度，同時(shí)產(chǎn)生殘余應(yīng)力，嚴(yán)重時(shí)將會(huì)產(chǎn)生裂痕，我們稱這種現(xiàn)象為磨削燒傷。

通常情況下，在磨削淬火鋼時(shí)會(huì)有三種不同的燒傷情況：

首先是回火燒傷。這種情況是指在磨削區(qū)的溫度還處在淬火鋼溫度之下，但是又超過了馬氏體的溫度，這時(shí)候金屬表面層的馬氏體組織，就會(huì)變成回火組織，因此，我們稱這種情況叫做回火燒傷。

第二是淬火燒傷。這種情況所指的是磨削區(qū)的溫度在相變溫度之上，再加上冷卻液的配合作用，在金屬的表面層會(huì)發(fā)生第二次的淬火，也就是說，在金屬的表面層會(huì)出現(xiàn)二次淬火馬氏體組織，其硬度大大超過了起初的回火馬氏體，而在其下層，由于冷卻的時(shí)間較長，會(huì)使硬度對(duì)于開始時(shí)候的回火馬氏體，這種現(xiàn)象叫做淬火燒傷。

最后是退火燒傷。這種情況是說磨削區(qū)的溫度雖然超過了相變溫度，可磨削區(qū)還沒有使用冷卻液，這時(shí)候金屬表面層會(huì)出現(xiàn)退火組織，從而使表面層的硬度大幅度下降，這種現(xiàn)象我們稱為退火燒傷。

改變磨削燒傷的方法途徑有兩個(gè)：第一，是磨消熱的減少；第二是冷卻條件的完善。

2.4 表面層的殘余應(yīng)力產(chǎn)生的原因

①在進(jìn)行切削的同時(shí)，金屬表面層在受到加工時(shí)，內(nèi)部會(huì)發(fā)生塑性變形，這就增加了金屬表面層的比容，由于塑性變形只會(huì)發(fā)生在金屬的表層之中，而且金屬表層的比容增加，體積也會(huì)隨著發(fā)生膨脹，這些原因都會(huì)使金屬的表層產(chǎn)生殘余應(yīng)力。②切削熱在進(jìn)行切削加工的時(shí)候會(huì)大量產(chǎn)生。③金相組織相互之間有著不同的密度，他們都擁有各自的比容，金屬的表面只要是金相組織發(fā)生變化，那么就會(huì)受到基體的阻礙，最終形成殘余應(yīng)力。

3 如何提升加工表面的質(zhì)量

正確的選擇刀具的幾何形狀，利用大的前后角，而且要盡量縮小切削刀刃口半徑；在使用刀具的同時(shí)，要正確對(duì)后刀面磨損寬度限制；正確選擇切削用量，用較高的切削速度和小的進(jìn)給量；在加工的時(shí)候，采用切削液等等，都可以減少加工零件表面成的變形強(qiáng)化。同時(shí)，在生產(chǎn)過程中，經(jīng)常利用擠孔、噴丸強(qiáng)化和金剛石亞光等方法，進(jìn)行表面層材質(zhì)的完善。通過這些措施的合理應(yīng)用，可以很快加強(qiáng)加工零件表面的質(zhì)量，從而提升其工作性能及可靠性。

4 結(jié)語

零件的表面存有殘余應(yīng)力的時(shí)候，疲勞強(qiáng)度就會(huì)有所下降，特別是有著應(yīng)力集中，或者是具有腐蝕性介質(zhì)的零件，會(huì)有更為突出的影響，而殘余應(yīng)力產(chǎn)生的因素更加復(fù)雜。除此之外，在生產(chǎn)過程中，經(jīng)常利用擠孔、噴丸強(qiáng)化和金剛石亞光等方法，進(jìn)行表面層材質(zhì)的完善。從而提高產(chǎn)品自身的可靠性及工作性能。

參 考 文 獻(xiàn)

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