爱华网1.前言 零件的表面质量是机械加工质量的重要组成部分，表面质量是指机械加工后零件表面层的微观几何结构及表层金属材料性质发生变化的情况。机器的失效是个别零件的失效造成的，其根本原因是零件丧失了其应具备的使用性能，而研究与生产实践表明，零件的失效大都从表面开始，零件表面质量的高低是决定其使用性能好坏的重要因素。因此，分析机械加工过程中影响加工表面质量的各种工艺因素，改善表面质量、提高产品使用性能具有重要的意义。 2.影响机械加工表面质量的因素分析 A.影响表面粗糙度的因素 切削加工影响表面粗糙度的因素:切削加工具几何形状的复映。刀具相对于工件作进给运动时，在加工表面留下了切削层残留面积，其形状是刀具几何形状的复映。减小进给量、主偏角、副偏角以及增大刀尖圆弧半径，均可减小残留面积的高度。此外，适当增大刀具的前角以减小切削时的塑性变形程度，合理选择润滑液和提高刀具刃磨质量可以减小切削时的塑性变形和抑制刀瘤、鳞刺的生成，也是减小表面粗糙度值的有效措施。材料的性质。加工塑性材料时，由刀具对金属的挤压产生了塑性变形，加之刀具迫使切屑与工件分离的撕裂作用，使表面粗糙度值加大。工件材料韧性愈好，金属的塑性变形愈大，加工表面就愈粗糙。加工脆性材料时，其切屑呈碎粒状，由于切屑的崩碎而在加工表面留下许多麻点，使表面粗糙。切削用量。加工脆性材料时，切削速度对于粗糙度影响不大；加工塑性材料时，积屑瘤对粗糙度影响很大。一般切削深度ap对于粗糙度影响不大，但太小时，有可能吃不住刀，摩擦严重。 磨削加工影响表面粗糙度的因素:磨削加工表面粗糙度的形成也是由几何因素和表面金属的塑性变形来决定的。影响磨削表面粗糙的主要因素有：砂轮的粒度砂轮的硬度砂轮的修整磨削速度磨削径向进给量与光磨次数工件圆周进给速度与轴向进给量冷却润滑液。 B.影响加工表面层物理机械性能的因素 影响表面层冷作硬化的主要因素:切削刃钝圆半径增大，对表层金属的挤压作用增强，塑性变形加剧，导致冷硬增强。刀具后刀面磨损增大，后刀面与被加工表面的摩擦加剧，塑性变形增大，导致冷作硬化增强。切削速度增大，刀具与工件的作用时间缩短，使塑性变形扩展深度减小，冷硬层深度减小。切削速度增大后，切削热在工件表面层上的作用时间也缩短，将使冷作硬化程度增加。迸给量增大，切削力也增大，表层金属的塑性变形加剧，冷作硬化作用加强。工件材料的塑性愈大，冷硬现象就愈严重。 影响表面层材料金相组织的因素:当被磨工件表面层温度达到相变温度以上时，表层金属发生金相组织的变化，使表层金属强度和硬度降低，并伴有残余应力产生，甚至出现微观裂纹，这种现象称为磨削烧伤。在磨削淬火钢时，可能产生以下三种烧伤：回火烧伤。如果磨削区的温度未超过淬火钢的相变温度，但已超过马氏体的转变温度，工件表层金属的回火马氏体组织将转变成硬度较低的回火组织（索氏体或托氏体），这种烧伤称为回火烧伤。淬火烧伤。如果磨削区温度超过了相变温度，再加上冷却液的急冷作用，表层金属发生二次淬火，使表层金属出现二次淬火马氏体组织，其硬度比原来的回火马氏体的高，在它的下层，因冷却较慢，出现了硬度比原先的回火马氏体低的回火组织（索氏体或托氏体），这种烧伤称为淬火烧伤。退火烧伤。如果磨削区温度超过了相交温度，而磨削区域又无冷却液进入，表层金属将产生退火组织，表面硬度将急剧下降，这种烧伤称为退火烧伤。 产生残余应力的原因:切削时在加工表面金属层内有塑性变形发生，使表面金属的比容加大，由于塑性变形只在表层金属中产生，而表层金属的比容增大，体积膨胀，不可避免地要受到与它相连的里层金属的阻止，因此就在表面金属层产生了残余应力，而在里层金属中产生残余拉应力。切削加工中，切削区域会有大量的切削热产生，不同金相组织具有不同的密度，亦具有不同的比容，如果表面层金属产生了金相组织的变化，表层金属比容的变化必然要受到与之相连的基体金属的阻碍，因而就有残余应力产生。 3.提高机械加工工件表面质量的对策
制订科学合理的工艺规程是保证工件表面质量的基础。.科学合理的工艺规程是加工工件的方法依据。只有制订了科学合理的工艺规程，才能为加工工件表面质量满足要求提供科学合理的方法依据，使加工工件表面质量满足要求成为可能。对科学合理的工艺规程的要求是工艺流程要短，定位要准确，选择定位基准时尽量使定位基准与设计基准重合。如果定位基准与设计基准不重合时，定位基准尽量选择质量高的面作为基准；若一个面上有好几个设计基准时，以起主要作用的设计基准为定位基准，必要时还需添补必要的工艺凸台或工艺孔来保证加工工件表面质量满足要求；一次装卡能加工完的面，尽量一次加工完成，有条件时尽量使用专用夹具。 合理的选择切削参数是保证加工质量的关键。选择合理的切削参数可以有效抑制积屑瘤的形成，降低理论加工残留面积的高度，保证加工工件的表面质量。切削参数的选择主要包括切削刀具角度的选择、切削速度的选择和切削深度及进给速度的选择等。试验证明，在加工塑性材料时若选择较大前角的刀具可以有效抑制积屑瘤的形成，这是因为刀具前角增大时，切削力减小，切削变形小，刀具与切屑的接触长度变短，减小了积屑瘤形成的基础。 合理的选择切削液是保证加工工件表面质量的必要条件。选择合理的切削液可以改善工件与刀具间的摩擦系数，可降低切削力和切削温度，从而减轻刀具的磨损，以保证工件的加工质量。 零件主要工作表面最终工序加工方法的选择至关重要。零件主要工作表面最终工序加工方法的选择至关重要，因为最终工序在该工作表面留下的残余应力将直接影响机器零件的使用性能。选择零件主要工作表面最终工序加工方法，须考虑该零件主要工作表面的具体工作条件和可能的破坏形式。 总之，零件的表面质量与其使用性能密切相关，零件的使用性能是以保证机器正常工作为前提的设计要求，因此在加工工件过程中，我们还应从经济效益等多方面考虑，才能既保证工件表面的加工质量，又避免增大零件的制造成本，造成不必要的损失。 参考文献 [1]李淑英.谈机械加工中表面质量的控制[J].科技创新导报，2011.23 [2]孙善乾.机械加工表面质量分析与研究[J].赤峰学院学报(自然科学版)，2007.02 [3]姜维杨,胡立春.浅论影响金属零件加工产品表面质量的因素[J].商品储运与养护，2007.03
