影響機械加工表面質量的因素及控制措施分析

馬莉 河北工業(yè)職業(yè)技術學院宣鋼分院

當今社會科學技術日新月異，不僅提升了社會經濟發(fā)展水平，而且推進了工業(yè)現(xiàn)代化進程，也促進了機械加工業(yè)的發(fā)展，但同時人們對工件產品質量也提出了更高的要求。工件產品質量通常包括兩個方面，一個是產品精度，另一個是產品粗糙度，即產品表面質量。工件產品表面質量在很大程度上體現(xiàn)了產品耐磨、耐侵蝕和耐破損的能力，直接影響產品的使用壽命。為延長工件產品的使用壽命和提高使用性能，使其達到較高的質量標準，我們需要對影響機械加工表面質量的因素進行科學分析，并采取針對性措施控制這些影響因素，盡可能減少工件產品表面質量問題。

1 工件產品質量對使用性能的影響

1.1 對耐磨損性的影響：工件產品在作業(yè)過程中出現(xiàn)磨損屬于正?，F(xiàn)象，但如果磨損程度較大，影響產品正常使用壽命，那么主要還是由于產品表面過于粗糙或者過于光滑造成的。因此，產品表面粗糙度是決定其磨損程度的重要因素。如果產品表面十分粗糙，作業(yè)過程中摩擦力就會很大，摩擦力越大，磨損程度越嚴重；如果產品表面十分光滑，作業(yè)過程中潤滑油的作用就不能有效發(fā)揮，同樣磨損程度也會很嚴重。

1.2 對抗疲勞性的影響：機械加工過程中，受多種因素影響工件產品表面會出現(xiàn)一定的質量問題，工件產品作業(yè)過程中也容易出現(xiàn)各種問題，其中疲勞強度方面的危害尤為嚴重，在交變荷載的情況下，表面直線與產品表面會產生不同程度的硬化層，對產品表面造成破壞，影響產品使用壽命和工作效率。因此，工件產品表面粗糙程度與金屬抗疲勞能力呈正相關，同時，工件產品表面越粗糙，相互接觸面積也會越大，產生的摩擦力也會增加很多。

1.3 對抗腐蝕性的影響：工件產品的抗腐蝕性能不僅與產品使用的材料有關，還與產品的表面質量有關。如果產品的制作材料選擇不合理或者成分配比不科學，勢必會影響產品的抗腐蝕性能。而如果產品的表面質量不達標，作業(yè)過程中磨損程度就會增大，磨損程度越嚴重，就會大大增加腐蝕性物質在產品表面附著的機率，加速產品腐蝕的進度。同時，產品被腐蝕后，又會加劇磨損程度。

1.4 對配合質量的影響：工件產品作業(yè)過程中，如果本身存在產品表面質量問題，那么與其他設備的匹配程度就會降低，也就是說設備之間的配合默契度會下降，配合質量難以提高。同時，配合質量還與產品安裝的間隙有關，如果產品安裝間隙設置適中，配合質量也高，說明產品整體質量達標，而如果產品安裝間隙設置適中，配合質量卻不高，說明產品表面質量存在問題，呈現(xiàn)出過于粗糙或者過于光滑的態(tài)勢。

2 影響機械加工表面質量的主要因素

2.1 表面粗糙度的影響因素：（1）切削加工的影響：機械加工過程中，加工人員需要采用刀具對加工零件進行切削，切削過程中由于進給動作會產生一系列殘留面積，使得零件表面變得更加粗糙。同時，零件被刀具擠壓發(fā)生塑性變形，使得刀具不能按既定線路對零件切屑，增大了刀具與零件的接觸面積，也就是說擴大了零件的表面粗糙面積，零件性質越好，表面粗糙面積也會越大。另外，切削過程中產生的切削熱和切削力也會使加工零件發(fā)生塑性變形，使其物理性能發(fā)生改變。（2）磨削加工的影響：加工零件在完成切削加工之后，需要對其進行磨削加工，而磨削加工最主要的工具是砂輪，砂輪的力度、硬度、修整度、運轉速度等都會對零件表面的粗糙程度造成影響，而且磨削徑向進給量、冷卻潤滑液、光磨次數(shù)等同樣會影響零件表面粗糙程度。

2.2 物理機械性能的影響因素：（1）冷作硬化的影響：切削過程中產生的切削力使加工零件發(fā)生塑性變形，導致零件內部扭曲、破碎，零件表面的強度和硬度進一步加劇，造成表面冷作硬化。因此，隨著切削刃鈍圓半徑不斷增大，發(fā)生塑性變形的機率也會增大，進一步加劇了零件表面冷作硬化程度。（2）材料金相組織變化的影響：切削過程中產生的切削熱會對加工零件表面溫度產生影響，使得零件表面金相組織發(fā)生變化，影響零件的物理性能。磨削過程中產生的熱能會對加工零件表面造成燒傷，分為淬火燒傷、退火燒傷、回火燒傷三種類型，可以通過改善冷卻條件以減少磨削燒傷現(xiàn)象的發(fā)生。（3）殘余應力的影響：切削過程中發(fā)生的塑性變形會使加工零件表面比容不斷增大，加之切削熱、材料密度的影響，都會產生殘余應力，對零件的物理機械性能造成影響，加工人員需采取特定措施消除決殘余應力的影響。

3 控制影響機械加工表面質量因素的有效措施

3.1 對刀具和切削參數(shù)的控制：切削過程中，科學、合理的選擇刀具和切削參數(shù)可以提升加工零件質量。但如果刀具選擇不合適或者切削參數(shù)選擇錯誤，零件表面的粗糙程度就會加劇。刀具的選擇不能僅憑價格，而要看工作效果，需要根據加工零件材料的特性，選擇匹配的加工刀具，然后再考慮經濟成本控制。切削參數(shù)的選擇包括切削刀具的角度，切削的速度、深度以及進給速度等，這就需要在切削工作進行前對前角角度進行有效控制，避免積屑瘤的形成。另外，還需要選擇合適的切削液，盡可能減少加工零件與刀具間的摩擦力，降低切削溫度和切削力。

3.2 對加工流程的控制：加工工藝流程是影響加工零件表面質量的主要原因，科學合理的加工工藝流程有利于加工工序順利進行，也是保證零件表面質量的重要措施。在實際操作中，加工人員應針對不同的加工零件、不同的材質合理制定加工流程，以降低因流程錯誤導致的零件質量不過關。同時還應重視加工零件的定位和固定工作，要盡可能做到設計基準與定位基準重合，并時刻關注加工過程中是否出現(xiàn)零件松動情況，以避免問題的發(fā)生。

3.3 對殘余應力和熱縮性變形的控制：由以上分析可知，殘余應力和熱縮性變形都會對加工零件表面質量造成影響。因此，對殘余應力和熱縮性變形的控制尤為必要。加工人員在選擇加工方法時，應綜合考慮加工零件的工作環(huán)境和可能遭受的破壞形式。如采用冷壓制造工藝進行零件加工，以控制殘余應力和熱縮性變形的發(fā)生，從而提高零件的穩(wěn)定性和質量。

3.4 對原始誤差的控制：機械加工過程中，誤差是客觀存在的，任何誤差都會對工件產品質量造成影響。為了盡可能降低原始誤差，需要引進先進的加工設備和采用先進的加工工藝技術，同時還需要對加工人員進行技能培訓，不斷提高加工人員的職業(yè)素養(yǎng)和技能水平，以降低原始誤差對加工零件表面質量的影響。

4 結語

總之，科技發(fā)展促進了機械加工業(yè)的發(fā)展，但同時對工件產品的質量要求也更加嚴格。為保證工件產品的質量，需要對刀具和切削參數(shù)、加工流程、殘余應力和熱縮性變形、原始誤差等各個方面加以控制，最大限度地減少問題產品的數(shù)量，不斷提升產品的耐磨性、抗疲勞性、抗腐蝕性等使用性能，以保證產品在作業(yè)周期內的安全性、穩(wěn)定性和有效性，在為機械加工企業(yè)帶來經濟效益的同時，也會提升社會效益。