試析機械加工表面質(zhì)量的影響因素與改善方式

蒙 勝

（應(yīng)用光學研究所，西安 710065）

1 機械加工表面質(zhì)量的影響與因素

加工產(chǎn)品表面粗糙度是指加工表面具有的較小間距和微小峰谷的不平度，表面粗糙度一般是由所采用的加工方法和其他因素所形成的。零件表面經(jīng)過加工后，其兩波峰或兩波谷之間的波距很小，用肉眼是難以區(qū)別的，所以表面粗糙度屬于微觀幾何形狀誤差，表面粗糙度越小，則表面越為光滑。

除此之外，對零件質(zhì)量起到主要影響作用的就是加工表面的幾何形狀特征。加工表面的幾何特征是介于宏觀幾何形狀誤差與微觀幾何形狀誤差之間的、具有周期性的幾何形狀誤差。該幾何誤差通常由于零件加工過程中，機床、刀具或者工件系統(tǒng)強烈振動等因素造成的。目前，對于該誤差我國機械加工制造行業(yè)還沒有相應(yīng)的標準文件予以規(guī)范。表面幾何形狀最主要的表現(xiàn)方式就是加工產(chǎn)品的紋理呈現(xiàn)，加工紋理是指加工產(chǎn)品表面刀紋的具體走向，其主要受機械加工方法的影響、此外，在進行加工的過程中，一部分零件對于加工紋理的方向有著特殊的要求。

對零件在使用過程中所遭遇的磨損階段進行分類，可分為初期磨損時期、正常磨損時期以及劇烈時期，不同時期對零件的實際磨損程度是不同的，這也造成了機械加工的表面本身粗糙程度存在差別。此外，機械加工質(zhì)量好壞的另一個體現(xiàn)方式便是該零件投入使用的時間問題。部分機械加工表面粗糙值較低，導(dǎo)致潤滑油劑難以在零件停留，使得機械運行中，零件之間缺少潤滑劑而發(fā)生摩擦，導(dǎo)致零件表面損害情況嚴重。所以，在零件制造的工作最初階段，就應(yīng)對于零件各部分數(shù)值進行提前運算，針對參考數(shù)值進行合理估評和計算，使零件設(shè)計的更加合理，且易于實際應(yīng)用。

2 刀具對于機械加工表面質(zhì)量的影響及改善措施

在零件加工過程中，零件表面加工是整體機械加工流程的最后一步。在此項工作中，加工刀具的幾何形狀會對于零件表面產(chǎn)生重要的影響，刀具表面的最終呈現(xiàn)結(jié)果反應(yīng)出了刀具形狀以及存在的缺陷，可以說零件表面殘留面積具體情況是由該零件進行操作過程中的進給量數(shù)值、主偏角數(shù)值和副偏角數(shù)值共同決定的。所以，要想最大限度地降低零件表面殘存面積，需要優(yōu)化上述三項數(shù)值。除此之外，刀具尖端圓弧半徑也需要進行優(yōu)化處理，從而使零件表面刀具殘存面積得到進一步減少。值得注意的是，在具體操作過程中，刀具的前角是指是極為重要的把控點，這一角度數(shù)值對于零件表面刀具殘留情況起著至關(guān)重要的作用。

3 冷作硬化對于機械加工表面質(zhì)量影響與改善方式

金屬材料在常溫或在結(jié)晶溫度以下的加工產(chǎn)生強烈的塑性變形，使晶格扭曲、畸變，晶粒產(chǎn)生剪切、滑移，晶粒被拉長，這些都會使表面層金屬的硬度增加，減少表面層金屬變形的塑性，稱為冷作硬化。冷作櫻花直接導(dǎo)致零件內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，進而對金屬的硬度和強度產(chǎn)生影響。目前，金屬通過冷作硬化會金屬的指標強化，如屈服點、硬度等指標提高，金屬經(jīng)過冷作硬化處理之后，其強度和硬度明顯加強，其內(nèi)部狀態(tài)也會相應(yīng)呈現(xiàn)出高能位狀態(tài)，且該狀態(tài)是具有極大的不穩(wěn)定性的，而此種狀態(tài)下的金屬變的穩(wěn)定的過程，就是金屬弱化現(xiàn)象的具體表現(xiàn)。對金屬冷作硬化結(jié)果起到影響作用的因素主要分為三方面，即硬化程度、顯微硬度情形以及硬化層所具有的深度情形。

4 金相組織對機械加工表面質(zhì)量的影響與改善方式

在金屬零件加工過程中，溫度變化與金相組織有著密切的聯(lián)系，當外接溫度與金屬表面溫度存在溫差時，金相組織會發(fā)生相應(yīng)改變。在此過程中，相關(guān)人員應(yīng)對該部分溫度進行控制，盡可能避免由于溫度較低導(dǎo)致零件強度和硬度未達到標準的情況出現(xiàn)。

此外，溫度的變化，對于制作過程中金屬內(nèi)部殘余應(yīng)力的數(shù)值也有較大的影響。若溫度的控制不當，輕則會對金屬零件質(zhì)量產(chǎn)生不良影響，重則會導(dǎo)致零件表面裂紋出現(xiàn)，是之成為廢品。此外，在零件制造過程中，可利用脹孔、滾壓等工藝進行冷制造，這樣不僅能夠有效降低零件表面產(chǎn)生的損耗，還能增加零件穩(wěn)定性與使用壽命。

5 提高表面質(zhì)量的新工藝方法

首先，工件涂鍍、工件粘接前進行噴砂處理，把工件表面的銹皮等污物進行清除，這是保證工件表面加工順利的重要基礎(chǔ)。鑄造件毛面后，進行熱處理，將工件表面的一切污物，如氧化皮、油污等殘留物進行清理。

其次，進行毛刺清理與表面美化噴砂處理，該工藝能清理工件表面微小毛刺，并使工件表面更加平整，消除了毛刺的危害，提高了工件檔次。此外，通過噴砂能在工件表面交界處打出很小的圓角，使工件顯得更加美觀、更加精密。同時，噴砂工藝還能在零件表面產(chǎn)生均勻細微的凹凸面，使?jié)櫥偷玫酱鎯?，從而改善零件潤滑環(huán)境，減少噪聲，提高機械使用壽命。

最后，通過珩磨工藝，對工件進行精細加工。珩磨工藝是用鑲嵌在珩磨頭上的油石對精加工表面進行的精整加工。珩磨與孔表面的接觸面積較大，加工效率較高，可滿足不同零件加工需求，如不銹鋼工件、塑膠的打磨，玉器的磨光，木制家具表面亞光化，磨砂玻璃表面的花紋圖案，以及布料表面的毛化加工等。

6 結(jié)語

機械零件表面質(zhì)量等級，直接決定了該零件的實際使用壽命，并影響了所處機械的操作精準和安全性。因此，相關(guān)工作人員，要盡可能的在合理數(shù)值內(nèi)降低機械加工表面粗糙系數(shù)，使生產(chǎn)出的零件具有優(yōu)良的性能，保證零件在使用周期內(nèi)能夠發(fā)揮最大的功能作用。