机加工表面质量及其控制措施

机加工表面质量及其控制措施

发表时间：2018-10-25T10:44:49.033Z 来源：《防护工程》2018年第13期作者：刘鹏举

[导读] 机械产品的使用性能的提高和使用寿命的增加与组成产品的零件加工质量密切相关，零件的加工质量是保证产品质量基础

刘鹏举

中国航发哈尔滨东安发动机有限公司黑龙江哈尔滨 150066

摘要: 机械产品的使用性能的提高和使用寿命的增加与组成产品的零件加工质量密切相关，零件的加工质量是保证产品质量基础。本文首先阐述了可能造成机械加工表面问题的几个重要因素，接着论述了几项有效地控制措施，促进工件表面质量的进步。

关键词: 机械加工；表面质量；控制措施

随着机械行业在社会中占得地位比重逐渐增大，人们对机器使用性能等个个方面的要求也越来越高，当零件在高速、高压、高温等条件下工作，缺陷的出现直接影响零件表面，使零件在工作的性能上达不到原有的标准，进一步加速零件失效，这一切情况与加工表面的质量关系很大。加工表面质量将直接影响到零件的使用性能，因而表面质量问题越来越受到各方面的重视。

1机械加工表面质量的影响因素

在通过刀具进行工件制作时，工件表面一定会存在残留的切削部分，一般来说其形状复印了刀具的几何图形。在进行塑料部件的加工时，在刀具的作用下会出现变形，其中产生的撕裂作用会增大粗糙的程度。如果加工材料的韧性非常好，那么金属更容易出现塑变，表面的粗糙程度也就越大。在进行脆性金属加工的时候，由于其切削的碎屑呈颗粒状，迸溅的过程会使工件的表面出现麻点。磨削加工方式也会造成表面粗糙度的增加，同切削造成的表面粗糙相似，磨削加工造成的粗糙问题也是几何原因以及塑变造成的，其中砂轮的坚硬度、颗粒度以及工作时的速度和半径都是重要的影响因素。

在进行工件的加工时，由于受到切削力的作用，导致塑性变形的出现，品格出现改变，最终出现工件表面的金属在硬度和强度方面增强的结果，这个作用的过程就叫做冷作硬化。一旦表层出现强化现象，金属发生变形的难度就会加大，随之而来的是金属物理性和塑性的变化。出现冷作硬化情况的部件呈现出一种不稳定的情况，金属从不稳定的状态向相对稳定的转化的过程就叫做弱化。温度的情况直接决定着弱化的程度，由于加工过程中，力和热同时作用于工件，所以工件的表面质量是由弱化和强化两种作用共同作用的结果。

在切削的过程中，如果产生的热量使工件表面承受高于相变的温度时，表面金属的内部组织就会遭到破坏，轻则出现表面金属硬度和强度下降的情况，重则导致表面裂纹的出现，这也就是常说的磨削烧伤。一般来说，可能造成的磨削烧伤有三种，第一种是回火烧伤，进行磨削部分的温度在马氏体转变温度和相变温度之间，工件表面受热转化为回火组织，表面的硬度较正常低。第二种是淬火烧伤，在切削表面温度高于相变温度的情况下进行急冷作用操作，会导致加工表面二次淬火的发生，结果是金属表面由二次淬火马氏体组织构成，硬度相对来说比较高，但是由于位置在表层比较靠下，所以需要的冷却时间比较长。第三种是退火烧伤，与淬火烧伤不同，退火烧伤发生在表面温度高于相变温度，但是无冷却液加进来的情况下，金属表面的温度会急速的降低，产生出退火组织。要想尽量减少磨削烧伤带来的损失，就要从根源上减少磨削热的产生，比较有效的办法是，对产生磨削热的因素进行有目的的避免，还有就是进行冷却工序的完善，让工件最少量的受到热量的影响，再有就是进行磨削用砂轮的选用，对切削用量进行合理的调控也能够减少磨削对工件表面质量产生的影响。

残余应力也会对工件表面的质量产生影响。在进行切削加工时，金属表面的塑性变化会带来金属表面比容的增加，由于只有在表层部位才会出现塑性变形，一旦比容变大就会出现表层金属体积的加大，这样的变化会受到里层金属的抵抗，所以表层就会存在残余应力，相对的里层会出现残余拉应力。还有一种情况就是由于切削热的大量存在导致残余应力的产生。第三种情况是由于金相组织的不同，所以金属之间的比容和密度也存在着差异，一旦表层金属出现变化，一定会致使其他金相组织的金属受到影响，残余应力也会存在。在实际的加工过程中，如果零件表面存在一些微观上的裂痕，那么在受到拉应力的作用后，可能会使裂痕扩大，严重的甚至会出现零件的开裂。

2 改善表面物理力学性能的加工方法

提高机械加工工件表面质量的有效方法

1）制订科学合理的工艺流程可以保证工件表面的质量。科学合理的工艺流程是加工工件最有效的方法。我们在指定合理科学的工艺流程过程中，为加工零件的表面质量能否符合标准要求提供了合理的科学依据；

2）加工质量最关键的是如何选择正确的切削参数。合理选择切削参数能彻底抑制积屑瘤的不断形成，降低加工过程中残留的面积高度，从而有效保证工件本身的质量。切削参数的选择包括对切削刀具角度的确定、切削速度的确定、切削深度及进给速度的确定等。主偏角、副偏角及刀尖圆弧半径对零件表而粗糙度都有直接影响。在进给量一定的情况下，减小主偏角和副偏角，或增大刀尖圆弧半径，可减小表面粗糙度。另外，适当增大前角和后角，可减小切削变形和前后刀面间的摩擦，抑制积屑瘤的产生也可减小表面粗糙度；

3）保证加工工件表面质量的必要条件是如何正确选用切削液。运用正确的切削液能改善刀具与加工工件两方间的摩擦系数，能够降低在切削工作中与切削力之间的温度，使道具磨损程度大大降低，从而保证加工过程中工件质量；

4）最终工序加工方法的选择直接影响工件表面质量，最终工序的加工方法的选用能够保证该零件主要工作表面的具体工作条件与破坏形式。

3 机械加工表面质量的控制措施

良好的工艺流程是机械零部件顺利生产和加工的基础，是保证零件表面质量的重要科学依据，只有指定出合理的工艺流程，才能实现机械加工工件质量上的提高。对于好的工艺流程来说，首先在保证质量的前提下，时间上是越短越好，尽量在短的时间内完成生产能够减少一些不必要的热量和应力的产生。其次，要进行准确的定位，要使设计的基准和定位的基准最大限度的达到吻合。

合理的切削参数是工件表面质量的重要保证，我们知道如果切削参数设计的合理，就能达到减少积屑瘤产生的效果。合理的切削参数理论上来说，能够在高度上减少表面残留面积，进而使工件表面的质量得到提高。我们在进行切削参数的选取工作时，应该充分考虑到运用刀具进行切削时最有利的速度、角度以及深度等因素，还要对最佳的进给速度进行的相应的研究。大量经验表明，在进行塑性材料的加工时，刀具在前角较大的情况下，切割产生的积屑瘤会减少，根本原因是刀具前角的加大，导致切削能力的降低，进而产生的变形也随之