浅淡机械加工表面质量的影响因素

浅淡机械加工表面质量的影响因素

戚阳

泰州永安港务有限公司  江苏省泰州市  225321

摘要:文章重点介绍了影响机加工表面质量的因素，分析影响加工表面质量的各种工艺因素，提出了改善机加工表面质量的措施。这些措施可以在一定程度上指导技术实践，改善零件的表面质量和性能，对于机械工程的未来发展有很好的参考价值。

关键词：表面质量；粗糙度；机械性能；切削参数

零件表面层的质量在很大程度上决定了产品的可靠性和耐用性。研究加工表面质量的目的是为了控制加工过程，提高产品质量和增加产品可用性。因此，研究机械加工表面的质量对机械工程的高质量发展具有重要的理论和实践价值。

1 机械加工表面质量对零件使用性能的影响

1.1 表面质量对零件耐磨性的影响

耐磨性是零件的重要性能指标。耐磨性的关键在于确定摩擦零件的材料，润滑条件和加工精度以及这些新零件的表面质量。工件的表面粗糙度越大，实际接触面积越小。此时，结合一定的人工外力，在波峰的接触部分中产生大的压应力，从而减小了工件的面积，这样就使得零件接触表面的磨损加剧严重。

1.2 表面质量对零件疲劳强度的影响

由于交变应力，表面粗糙度的谷很可能引起应力集中，并且应力集中产生疲劳线。表面上的疲劳图案越深，表面粗糙度值越大，图案基部的半径越大，承受疲劳损伤的能力越差。[1]表面层的残余拉应力会引起疲劳裂纹的扩展并加速疲劳损伤，而表面层的残余应力则可以防止疲劳裂纹的发生并延迟疲劳裂纹的发生。

1.3 表面质量对零件耐腐蚀性能的影响

表面粗糙度决定着零件的耐蚀性。因为表面越粗糙，表层的凹谷就越大，其中可以残留、聚积更多的腐蚀性物质，使零件发生化学腐蚀和电化学腐蚀，那么抗蚀性就越差。[2]同时表面残余拉应力会腐蚀开裂，零件的耐磨性也就降低。

1.4 表面质量对零件其他性能的影响

减小表面粗糙度可以减少泄漏、提高密封性能，针对间隙密封的液压缸、滑阀来说是非常好的事情。当零件需要更高的接触刚度时，必须降低工件的表面粗糙度。如果零件需要滑动，则可以减小表面粗糙度，减小摩擦系数，减少热量的产生和功率损失。为了保持工件的原始精度，必须控制表面层的残余应力，以防止零件在使用过程中进一步变形。

2影响工件表面质量的因素

2.1 工艺系统的振动对工件表面质量的影响

除了刀具的切削刃与工件表面之间的名义切削运动外，加工系统还经常在加工过程中振动，这是正常的周期性运动。然而，这种类型的振动干扰并破坏了加工系统的各种成形运动，从而降低了加工表面的质量，增加了表面粗糙度的值，并使振动线出现在加工表面上。

2.2刀具几何参数、材料和刃磨质量对表面质量的影响

在工具的几何参数中，二次偏转角，前偏转角和刀尖的圆弧半径对表面粗糙度影响最大。因此，在一定条件下，减小二次偏转角，主偏转角和刀尖圆弧的半径可以减小表面粗糙度。[3]但是，必须加以区别：在相同的加工条件下，高速钢工具的表面粗糙度要比硬质合金工具高，而硬质合金工具也要比金刚石和立方氮化硼工具低。金刚石基和铁基材料具有很高的亲和力，并且铁基材料无法加工。同时，在加工过程中必须考虑到刀具的正面和侧面的粗糙度以及切削刃本身会影响工件的表面粗糙度，因此，需要选择合理的刀具。

2.3切削液对表面质量的影响

切削液的冷却和润滑在减少切削过程中的界面摩擦方面起着重要作用。它可以有效降低切削区域的温度，减少切削液金属表面的塑性变形程度，并抑制肿瘤和鳞屑的形成。[4]因此，有必要针对生产中的各种材料适当地选择切削液，这可以大大降低工件的表面粗糙度。

2.4工件材料对表面质量的影响

在加工塑料材料时，该工具会在加工工件时使金属塑性变形。在切碎过程中将切屑与工件分开的撕裂效果越大，大型结构的晶粒尺寸和表面粗糙度值越大。工件材料的可塑性和韧性越好，变形越大，加工的表面越粗糙。材料的可塑性和韧性越差，变形越小，晶粒结构越小，工件的表面粗糙度越低。当使用制作的材料是脆性材料时，木片为颗粒形式。当切屑掉落时，会在加工表面上留下许多凹坑，使表面变粗糙。所以在切割之前对材料进行淬火和回火或正火处理，以获得均匀且细小的晶粒结构和更高的硬度，可以降低待加工机器的表面粗糙度。

2.5切削速度对表面粗糙度的影响

通常，低速车削用于粗加工，高速车削用于精加工。当以中等速度切割塑料时，很容易产生堆叠的边缘，并且由于大的塑性变形，加工零件的表面粗糙度也非常大。因此，通常以低速或高速切割塑料。

2.6表面层冷作硬化的影响

在切削刃的挤压作用下，表面金属的塑性变形增加，这导致冷硬度的增加。工具侧面的磨损增加，侧面与加工表面之间的摩擦增加，塑性变形增加，这导致冷容量的增加。随着切削速度的增加，工具和工件的暴露时间缩短，并且切削热的暴露时间也缩短，从而塑性变形的扩展深度减小并且冷却层的深度减小。同时，冷却程度增加。

3提高机械加工工件表面质量的措施

3.1 刀具方面

在切削过程中，表面金属的物理和机械性能会在切削力和工件的切削热的作用下发生相应的变化。主要变化是表面金属的显微硬度变化，金相组织的变化以及残余应力的产生。磨削中的塑性变形和切削热比切削刀片更严重。因此，机械表面层的三个物理和机械性能在研磨后发生显着变化。为减少残留面积和表面粗糙度，工具应使用较大的刀尖半径，较小的二次偏斜角，合适的刮水片或宽刃精密刨床，精密车床等。并且应该选择工件。工具的材料与材料兼容，并且不要使用磨损严重的工具。

3.2 工件材料方面

在工件材料的特性中，材料的可塑性和金相结构会影响工件的表面粗糙度。与可塑性高的低碳钢和低合金钢相比，需要预先进行归一化以降低可塑性，并且切削后可获得较低的粗糙度。加工脆性材料时,由于它本身有脆性特质，切屑过程中产生都是碎粒状,所以会在工件加工表面留下许多麻点,使表面粗糙。

3.3 切削条件方面

切削参数：塑料材料需要高速切削，以减少切削变形，防止积屑瘤形成并降低表面粗糙度。较高的切割速度可以防止堆积。顶边并降低进给速度，同时使用高效切削液来提高加工刚性，并提高机床的动态稳定性，以达到良好的表面质量。由于材料的脆性，它们不需要很高的切削速度和切削速度，对表面非常敏感。粗糙度几乎没有影响。

3.4 加工方法方面

通过实验确定铣削参数。在试磨过程中，检查工件表面是否有热损伤，腐蚀和变形，以调整磨削参数，并在反复试磨后最终确定。此外，可以在研磨过程中连续测量研磨区的温度，并可以设置研磨参数。通过选择合适的切削参数，可以有效防止积屑瘤的积累，可以减少理论结构中的剩余加工面积，并可以确保加工工件的表面质量。为增强冷却作用，同时也为了增强了对砂轮的冲洗作用，使砂轮不易堵塞，可以使用高压大流量法。用一块带空气挡板的喷嘴，在磨削部位反复喷洒磨削液，以达到减轻高速回转砂轮表面处的高压附着气流作用产生的高热。外部增加冷却环境，例如磨削液雾化法，雾化法可以使外部周围降温并带走大量磨削热。添加内部研磨液以冷却砂轮，并将经过严格过滤的研磨液通过砂轮中带有径向小孔的孔直接倒入研磨区域。

4 结论

为了在生产实践中采用最合适的技术措施，需要了解和掌握影响被加工表面质量的因素，并提出与工件材料的性能和要求相对应的更合适、更经济的措施。以减少由零件的表面质量缺陷引起的制造质量问题，改善机械产品的性能、寿命和可靠性。

参考文献

[1]于杰.浅谈机械加工工艺对加工精度的影响[J].中国设备工程,2021(08):92-93.

[2]李厚永,蔡强.浅析机械加工零件的热处理加工技术[J].中国设备工程,2021(08):125-126.

[3]陈沿宏,徐一刚,马强.机械模具数控加工制造技术及其应用[J].轻工科技,2021,37(05):46-47.

[4]吴克兵.机械加工工艺对零件加工精度的影响研究[J].造纸装备及材料,2021,50(02):94-96.