基于機(jī)械加工工藝對(duì)零件表面完整性的影響分析

摘 要：近年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，針對(duì)產(chǎn)品的使用性能，人們也提出了越來(lái)越高的要求，但產(chǎn)品的重要部件在高溫、高壓以及高速條件下運(yùn)行，會(huì)存在表面缺陷導(dǎo)致器件的工作性能受到影響?；诖?，文章在研究機(jī)械加工工藝對(duì)零件表面完整性基礎(chǔ)上，提出了全面分析法。文章首通過(guò)文章分析，為相關(guān)人員進(jìn)行零件的表面完整性提供借鑒。

關(guān)鍵詞：機(jī)械加工工藝；零件；表面完整性；影響

1 概述

近年來(lái)，科學(xué)技術(shù)以及生產(chǎn)力快速發(fā)展，高強(qiáng)度鋼、高溫合金等材料加工成的機(jī)械零件在宇航、汽車等行業(yè)應(yīng)用日益增多。但這些零件的工作條件極為惡劣，譬如高溫、高壓、重載等，這導(dǎo)致零件的機(jī)械表面加工質(zhì)量對(duì)器件性能的影響不斷增加。為此，加工過(guò)程中不僅需要確保零件的尺寸和精度，還要確保其表面完整性。表面完整性主要對(duì)器件在加工表面層在加工過(guò)程的物理機(jī)械性能變化進(jìn)行鑒定、控制，主要有表面粗糙度、表面微觀形貌等。實(shí)踐表明，許多重要零件結(jié)構(gòu)損耗都是從表面之下幾十微米開(kāi)始的，因此，在加工過(guò)程中對(duì)零件表面加工的表面完整性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)至關(guān)重要。文章在研究機(jī)械加工工藝對(duì)零件表面完整性基礎(chǔ)上，提出了全面分析法。文章首先概述了零部件表面完整性，在此基礎(chǔ)上分析了機(jī)械加工工藝對(duì)零部件表面完整性的影響。希望通過(guò)文章分析，為相關(guān)人員進(jìn)行零件的表面完整性提供借鑒。

2 零部件表面完整性概述

對(duì)零部件的表面完整性進(jìn)行分析，首先要了解零部件的表面完整性判定要素，對(duì)零部件的表面完整性進(jìn)行判定主要有兩個(gè)要素，即：加工表面幾何特性，有表面粗糙度以及表面缺陷兩種；加工表面的材料性能，既有對(duì)表層塑性變形、加工硬化等的物理表征，也有對(duì)表面銹蝕、光學(xué)等的特殊性能表征。

基于零件的表面完整性評(píng)價(jià)，其指標(biāo)有五種，即：表面的紋理形貌，有表面粗糙度、波度以及紋理；表面缺陷，有加工產(chǎn)生的毛刺、撕裂、皺折、飛邊、宏觀的裂紋等；微觀組織以及表面冶金學(xué)、化學(xué)特征，主要表征金相組織、微觀裂紋以及表層化學(xué)性能等；表面的力學(xué)性能，包括硬度、殘余應(yīng)力的大小與方向、深度等；表面的其他工程技術(shù)，包括電子性能變化、光學(xué)性能變化等。

3 機(jī)械加工工藝對(duì)零部件表面完整性的影響分析

為分析機(jī)械加工工藝對(duì)零部件表面完整性的影響，文章總結(jié)了幾種常用的加工工藝，即：刀具、切削、表面光整加工技術(shù)、零部件制造過(guò)程、原材料選擇工藝等，下面進(jìn)行詳細(xì)分析。

3.1 刀具對(duì)零部件表面完整性的影響

刀具在整個(gè)機(jī)械加工中，對(duì)零部件表面完整性影響最大，在刀具影響中，切削加工嚴(yán)重對(duì)零件的的表面粗糙度影響最為嚴(yán)重，為降低表面粗糙度，可以通過(guò)增大刀具前角，減少切削塑性度實(shí)現(xiàn)。零件表面在成形中，被加工工件所形成的廓形屬于刀具復(fù)印所產(chǎn)生的刃形，或者屬于切削刃在切削中形成的包絡(luò)線。在零件加工過(guò)程中，可以通過(guò)利用刀具保證零件上的點(diǎn)線面的實(shí)際與理論位置完美融合。

3.2 切削對(duì)零部件表面完整性的影響

零部件在進(jìn)行切削加工時(shí)，無(wú)可避免會(huì)由于振動(dòng)，使刀痕與刀具以及刀痕與工件之間產(chǎn)生摩擦，進(jìn)而在已加工表面造成微小峰谷。零件的表面粗糙度則為零部件表面的微小峰谷的高低程度，也被稱為微觀的不平度。以高速度對(duì)塑性材料進(jìn)行切削加工，可以降低進(jìn)給量，提高表面的光潔度。零件表面類型以及要求不同，所采用的加工方式也存在很大差別。切削包括車削加工、鉆削加工等多種，科學(xué)選擇切削加工技術(shù)，可以有效降低零部件的表面粗糙度。

3.3 機(jī)械加工工藝對(duì)表面光整加工技術(shù)的影響

對(duì)機(jī)械加工工藝表面進(jìn)行光整加工，可以有效提高零部件的表面完整性。對(duì)于零部件來(lái)講，在得到規(guī)定的尺寸精度和幾何精度前提下，為了獲得較高的零件表面質(zhì)量，可以通過(guò)多種加工模式進(jìn)行，這些加工模式則是表面光整加工技術(shù)。光整加工可以極大改善表面的形貌，也會(huì)極大增強(qiáng)表面的加工紋理。對(duì)于磨具來(lái)講，可以通過(guò)碰撞、滾壓以及擠壓零件表面的方式極大增厚表面的變質(zhì)層，進(jìn)而增強(qiáng)零件的耐磨特性。光整加工主要通過(guò)對(duì)去除或鈍化微觀表面的尖峰、毛刺以及尖角的模式，增強(qiáng)零件的整潔度。此外，光整技術(shù)也可以通過(guò)一次性對(duì)零件的整體表面的每道工序加工，進(jìn)行老工藝的優(yōu)化調(diào)整。

3.4 零部件制造過(guò)程中的機(jī)械設(shè)備的質(zhì)量

對(duì)機(jī)械加工來(lái)講，產(chǎn)品質(zhì)量以及經(jīng)濟(jì)價(jià)值與機(jī)械設(shè)備、工序使用設(shè)備、刀具、量具以及輔助工具的質(zhì)量密切相關(guān)。其中，保證產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)則是提高零件的加工質(zhì)量。零件的表面完整性參數(shù)有三個(gè)方面，即：幾何參數(shù)、幾何形狀以及相互位置。零部件質(zhì)量的關(guān)鍵則是機(jī)械設(shè)備的優(yōu)良，零件的表面完整性則與機(jī)械設(shè)備的好壞也密切相關(guān)，質(zhì)量較好的機(jī)械設(shè)備可以很好避免表面粗糙、毛刺、飛邊以及宏觀裂紋等缺陷的產(chǎn)生。由于機(jī)械加工具有多方面因素，會(huì)對(duì)工藝系統(tǒng)造成影響，產(chǎn)生多種原始誤差，因此，為增強(qiáng)零件的表面完整性，從理論角度考慮，可以通過(guò)理想加工原理以及完全準(zhǔn)確的操作方式獲得表面狀態(tài)極佳的零件表面完整性。但在具體實(shí)踐過(guò)程中，完全正確的加工原理的實(shí)現(xiàn)極其困難，主要原因在于工藝系統(tǒng)本身所具有的結(jié)構(gòu)影響以及機(jī)械設(shè)備所產(chǎn)生的作用影響。

3.5 機(jī)械加工工藝中原始材料的選擇技術(shù)

機(jī)械加工工藝當(dāng)中，最為重要的因素則為原材料的選擇，對(duì)于原材料，在進(jìn)行選擇時(shí)，既要考慮成本因素，還要考慮經(jīng)濟(jì)效率，此外還要考慮產(chǎn)品質(zhì)量。對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的把控，主要依據(jù)零部件的表面完整性。在進(jìn)行原材料選擇當(dāng)中，我們選擇了具有典型意義的原材料，并進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，在此基礎(chǔ)上，分析各種材料零部件所具有的性能，進(jìn)而指出，在零部件中，部件加工商在材料選擇中需要注意的事項(xiàng)，進(jìn)而通過(guò)獲得優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、且能耗極低的零部件產(chǎn)品。

3.6 設(shè)定科學(xué)合理的工藝路線

在機(jī)械加工工藝的設(shè)定工藝中，最關(guān)鍵步驟則為設(shè)定科學(xué)合理的工藝路線。為設(shè)定合理的零部件加工工藝路線，首先我們需要分析現(xiàn)今存在的可供選擇的加工方法，并可以依據(jù)零部件的所需要的具體要求，選擇合理的工藝路線。在此基礎(chǔ)上，我們還了解各表面的加工順序以及熱處理所產(chǎn)生的問(wèn)題以及所對(duì)應(yīng)的工藝安排。設(shè)定科學(xué)合理的工藝路線，需要堅(jiān)持的原則為：依據(jù)先面后孔原則對(duì)工藝路線進(jìn)行劃分，最后依據(jù)光整加工原則進(jìn)行工藝路線設(shè)計(jì)。在進(jìn)行機(jī)械零部件工藝路線設(shè)定是首先需要了解設(shè)計(jì)者所提出的技術(shù)需求，需要注意的是技術(shù)要求所需要的熱處理以及材料性能，應(yīng)在毛坯當(dāng)中進(jìn)行。對(duì)于表面有處理要求的，可以在機(jī)械加工結(jié)束自后，在進(jìn)行處理。科學(xué)設(shè)定工藝路線，可以有效增強(qiáng)加工工藝，提高零部件的表面完整性，促使所產(chǎn)生的產(chǎn)品滿足生產(chǎn)發(fā)展需求。

4 結(jié)束語(yǔ)

機(jī)械加工工藝在我國(guó)具有較好的發(fā)展前景，歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家紛紛看好中國(guó)市場(chǎng)，也紛紛在各個(gè)大城市、沿海城市設(shè)立辦事處以及代理商，這便為我國(guó)的機(jī)械制造業(yè)造成了巨大壓力和調(diào)整。表面完整性與整個(gè)零部件質(zhì)量相關(guān)的因素密切相關(guān)，因此，在機(jī)械加工工藝的各環(huán)節(jié)，各種技術(shù)應(yīng)該有效使用以及合理搭配極為重要。文章在研究機(jī)械加工工藝對(duì)零件表面完整性基礎(chǔ)上，提出了全面分析法。文章首先概述了零部件表面完整性，在此基礎(chǔ)上分析了機(jī)械加工工藝對(duì)零部件表面完整性的影響。希望通過(guò)文章分析，為相關(guān)人員進(jìn)行零件的表面完整性提供借鑒。

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