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影響機械加工表面質(zhì)量的因素及改進(jìn)策略分析論文
隨著(zhù)科技的發(fā)展進(jìn)步，機械行業(yè)不斷進(jìn)行技術(shù)的革新，生產(chǎn)制造中應用的設備以及儀器在不斷升級，因此對機械零件的表面加工質(zhì)量提出了更高的要求。
零件在機械裝配中扮演著(zhù)重要的角色，因此零件的質(zhì)量將直接關(guān)系到相關(guān)機械生產(chǎn)線(xiàn)的正常有效運行，所需的機械零件合格與否以及使用性能的好壞都很大程度上依賴(lài)于零件機械加工表面的質(zhì)量，高質(zhì)量的表面質(zhì)量能夠保證機械零件的使用性能，保證較高的耐磨性和抗疲勞性，具有良好的可靠性和較長(cháng)的壽命，從而不斷提高機器設備的使用壽命。
1 機械加工表面質(zhì)量概念及要求。
在對金屬坯料等進(jìn)行機械加工后就會(huì )自然存在一個(gè)表面層，即機械加工表面。對機械加工表面的質(zhì)量進(jìn)行評價(jià)可以從兩個(gè)方面進(jìn)行評判：一是加工后的機械表面與所要求表面標準之間所存在的幾何形狀誤差，一般用粗糙度的概念進(jìn)行衡量；二是金屬被機械加工后表面的組織性能和力學(xué)物理性能是否符合預先制定的標準。表面粗糙度的概念是對金屬表面在切削和切割工具的振動(dòng)摩擦等產(chǎn)生微小的波峰波谷進(jìn)行定量的描述。組織性能是指在被加工過(guò)的金屬表面會(huì )發(fā)生微觀(guān)組織變化，是因為在機械切削過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生較高的熱量，這個(gè)溫度達到金屬熱處理的溫度，即發(fā)生金屬表面退火，進(jìn)行組織發(fā)生轉變。力學(xué)物理性能指的是經(jīng)過(guò)機械加工表面的機械力學(xué)性能，切削變形和切削熱的存在會(huì )使表面存在殘余應力，如不進(jìn)行熱處理或時(shí)效改變，就會(huì )容易在被加工表面產(chǎn)生微裂紋，在今后的使用過(guò)程中因疲勞損傷而導致壽命降低，造成損失[1].
在進(jìn)行金屬表面的機械加工的過(guò)程中要求進(jìn)行零件加工時(shí)保證零件的參數與圖紙要求一致；要求嚴格按照所需加工零件的公差要求進(jìn)行加工，盡量保證所加工零件的表面精度要求遵循零件的熱處理技術(shù)要求，保證零件的表面硬度和機械性能達標。
2 影響機械加工表面質(zhì)量的因素。
根據對金屬零件機械加工表面的評判標準，可以從以下幾個(gè)方面對影響表面質(zhì)量的因素進(jìn)行歸納。
2.1 影響表面粗糙度的因素。
�。�1）材料的性能影響粗糙度。材料性能的好壞直接影響到機械加工的效果。比如使用經(jīng)過(guò)熱處理工藝的材料具有較好的耐磨性，在零件的機械加工過(guò)程中，不會(huì )輕易達到磨損極限發(fā)生急劇磨損的現象；使用脆性較高的材料，在后續的加工中切削廢屑會(huì )崩碎成碎粒狀，在崩碎的過(guò)程中就會(huì )在加工的表面積留很多的凹點(diǎn)，使加工表面變得粗糙；使用韌性較高的材料時(shí)，由于材料在被加工的過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生加大的塑性變形，使加工表面微小的波峰波谷間的距離變大，即粗糙度越大，被加工表面不容易達不到精度的要求[2].
�。�2）切削加工影響粗糙度。切削加工的加工速度、進(jìn)給量、刀具的半徑以及主偏角和副偏角都會(huì )影響加工之后表面的質(zhì)量。比如在進(jìn)行塑性較好的材料時(shí)，可以適當提高加工速度，減少進(jìn)給量，就可以提高機械加工表面的光整程度，得到較好的表面質(zhì)量，相反則不是。
�。�3）磨削加工影響粗糙度。首先從簡(jiǎn)單的幾何上進(jìn)行分析，就會(huì )發(fā)現在磨削加工中，砂輪上磨粒的大小和形狀就會(huì )與機械加工后加工表面的波峰波谷的大小是有關(guān)系的。在磨削中在材料表面會(huì )產(chǎn)生很多的磨削溝槽，如果這些劃痕分布不均勻且不等高，就會(huì )使粗糙度的值很大[3].
2.2 影響機械加工表面性能的因素。
�。�1）加工表面產(chǎn)生冷作硬化。在對材料進(jìn)行機械加工的工序過(guò)程中，產(chǎn)生塑性變形是由于晶格的扭曲變形。冷作硬化是指在晶粒之間產(chǎn)生剪切滑移就會(huì )使晶粒產(chǎn)生被拉長(cháng)或纖維化甚至會(huì )破碎的現象，從而使加工表面的強度和硬度得到提高。在后續的加工中，由于冷作硬化的存在就會(huì )使加工表面變形阻力逐漸增大，但塑性會(huì )變小，加工表面又會(huì )在表面溫度高低的變化下逐漸表現為表面狀態(tài)的穩定，即出現不同程度的弱化[4].機械加工表面的性質(zhì)就是在這樣強化弱化中產(chǎn)生的綜合結果狀態(tài)，冷作硬化的評判依據可以是加工表面顯微硬度的大小或硬化層的厚度等。加工表面的冷作硬化受很多因素的影響，比如在加工時(shí)擠壓力越大塑性變形越大產(chǎn)生的冷作硬化程度越強；當切削的速度越慢也就是刀具和表面材料的接觸時(shí)間會(huì )長(cháng)，這時(shí)候產(chǎn)生的冷作硬化層也就越深等。
�。�2）金相組織性能發(fā)生變化。在切削或磨削中都會(huì )產(chǎn)生大量的熱，當這種切削熱和磨削熱的溫度超過(guò)加工材料的相變溫度之后就會(huì )在加工表面發(fā)生金相組織的改變。尤其是在磨削過(guò)程中，金相組織發(fā)生轉不變的同時(shí)加工表面的強度硬度也會(huì )隨之降低，當達到極限條件時(shí)就會(huì )產(chǎn)生微裂紋，稱(chēng)之為磨削燒傷。因此在機械加工的時(shí)候應有效控制切削熱和磨削熱的產(chǎn)生，做好加工表面的冷卻措施，并且使用恰當的切削量，進(jìn)給速度等使大量的熱被散出，很少數的熱傳入到工件中。
�。�3）表面殘余應力。在機械加工過(guò)程中在加工區域中產(chǎn)生大量的熱等因素都會(huì )產(chǎn)生殘余應力，尤其是當切削熱或磨削熱過(guò)高使得部分表層發(fā)生金相組織的改變，又由于不同金相組織的密度比容等不同，就會(huì )使已發(fā)生改變的金屬組織受到未發(fā)生改變的金相組織的阻礙，就會(huì )產(chǎn)生殘余應力。
3 改善機械加工表面質(zhì)量的對策。
3.1 恰當處理工程材料。
在機械加工過(guò)程中，影響加工表面性質(zhì)的主要就是材料的塑性和微觀(guān)組織。在對塑性較強的低碳合金或低合金材料進(jìn)行加工時(shí)，提前一定要對材料進(jìn)行一下熱處理，使材料能夠在較合適的金相狀態(tài)下進(jìn)行加工，以保證加工后表面的光整度。
3.2 選擇恰當的切削條件。
當切削的速度較高時(shí)，就會(huì )很好地避免積削瘤的產(chǎn)生，再加上好的切削液和恰當地選擇加工時(shí)的實(shí)際進(jìn)給量，就可以增大加工表面的剛度，提高機床工作時(shí)的穩定性，這樣可以提高加工表面的質(zhì)量。
3.3 選擇恰當的加工方法。
選擇加工方法時(shí)，要注意以下幾個(gè)方面，首先選擇的重要依據就是使用該加工方法加工出來(lái)的零件精度較高；再者由于加工零件時(shí)的速度問(wèn)題，加工時(shí)徑向的進(jìn)給量要小，砂輪的轉動(dòng)速度要大[5].還有零件表面修整時(shí)，使用砂輪的磨粒性要高，以便獲得更好的磨削效果。使用合適的磨削液來(lái)得到粗糙度較低的零件表面。
3.4 有效控制殘余應力。
有效控制殘余應力將有效改善機械加工表面的質(zhì)量。在加工中選擇刀具時(shí)，采用前角和后角較大的刀具，并且在進(jìn)行刃磨的時(shí)候要注意盡可能縮小切削刃口的半徑；在一定寬度范圍內允許磨損；確定切削用量的時(shí)候，采用較高的轉速和較小的進(jìn)給量；表面加工時(shí)，使用恰當的切削液強化表層的變形；如果零件的表面還存在殘余應力，就會(huì )嚴重降低應力相對集中的零件；因此要盡可能消除殘余應力 .
4 總結。
在工程材料的機械加工過(guò)程中雖然加工表面的質(zhì)量好壞只與表面薄薄的一層材料有關(guān)，表現為表面的粗糙程度和機械性能和微觀(guān)組織性能的變化，但在機械裝備以及機械設備的長(cháng)期使用中發(fā)現，機械加工過(guò)表面的質(zhì)量好壞是影響機械零件壽命長(cháng)短的一個(gè)重要因素。本文上述對機械加工表面質(zhì)量的影響因素進(jìn)行深入的分析就是為了掌握不同工藝對表面質(zhì)量的影響規律，并對這些影響因素進(jìn)行有效地控制，改善加工表面的質(zhì)量，不斷提高機械加工產(chǎn)品的質(zhì)量和使用性能，促進(jìn)機械加工的改進(jìn)，充分發(fā)揮機械加工在機械行業(yè)的優(yōu)勢。
參考文獻：
[1] 余志娟。 機械加工表面質(zhì)量及影響因素探析[J]. 裝備制造技術(shù)，2009,（6）：155~157.
[2] 崔會(huì )彬。 影響機械加工表面質(zhì)量的因素及采取的措施[J]. 中國機械，2015,（8）：23~24.
[3] 劉佳城，高廣明，張天宇，等。 淺談?dòng)绊憴C械加工表面質(zhì)量的因素[J]. 企業(yè)文化（下旬刊），2014,（11）：207~207.
[4] 雷鳴雨。 影響機械加工表面質(zhì)量的因素與應對措施[J]. 中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2015,（5）：46~46.
[5] 趙超。 影響機械加工表面質(zhì)量的因素及改進(jìn)措施[J]. 城市建設理論研究（電子版），2015,（19）。
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