影响机械加工表面质量的因素分析

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随着工业技术的进步，机器的使用要求越来越高，其不仅要求机械精准性加工，而且要求其表面具备抗磨损、抗腐蚀、抗疲劳等高质量标准，而从机器故障发生的原因来看，很大部分由于机械表面质量因素造成的，这不但影响了机械零件的工作性能、使用寿命，而且对生产加工产生重大经济性、安全性的影响。所以，在机械加工中，要通过对其质量影响因素的分析，来进行表面质量的控制，-，表面粗糙度的影响因素1、工件材料工件材料的刚硬性或柔韧性是影响表面粗糙度的材料l生因素，不同塑性材料，由于其韧性不同，其表面粗糙度就不同。-般来说，韧眭较强，刀具对材料的压力值增大，同时在切屑剥落时的扯拽力量的共同作用下，往往引起加工变形，造成表面加工的严重粗糙；材料韧性越好，金属的塑性变形就越大，而表面粗糙度就越高。材料脆性较高时，切削时出现碎粉屑，其崩碎在加工表面，往往形成- 些麻点，造成表面粗糙。

2、切 削加工刀具几何形状往往影响着表面质量。在加工过程中，通过各种形状的刀具，其在外体作业时，会有残痕，其复映出刀具形状，这就造成表面出现花纹或是条纹，降低了表面光滑度。针对其问题，则可以采用高速度切削塑性材料的方式来减续给量，提高表面光滑度；减小主偏角、副偏角和增大刀尖圆浑径的方式，来减少残留面积的高度；可以用增大刀具前角的方式来减少切削时的塑性变形。

切削液对加工起到冷却、润滑的作用，其以降低切削区的温度，减少刀具和工件之间的摩擦力来实现机械加工表面质量的提高。所以，在进行加工时，要以合理的润滑液减少刀具与机械表面的摩擦，提升刀具刃磨质量的同时，来抑制刀瘤、鳞刺等现象的发生，以提升加工表面的光洁度。

3、磨削加工磨削加工是表面加工质量的修复阶段，也是表面质量的最后确定阶段，其同表面粗糙度的形成-样，同是由于刀具几何因素和金属塑性变形引起，而其影响因素主要有砂轮粒度、砂轮强度、砂轮的修整、磨削速度、磨削径向进给量和光磨次数等。

二.加工表面层物理机槭性能的影响因素由于加工过程中切削力和切削热的作用，造成机械金属表面硬度的微小变化，与此同时，产生金相变化和残余应力；而磨削加工过程中的塑性变形和切削热对表面造成的影响更为显著，所以，在其过程后，其物理机械性能的变化往往增大，这就要求对其进行表面质量控制。

1、表面层冷作硬化影响加工表面冷作硬化的因素主要在于切削因素、工件材料以及刀具几何参数这几个方面，具体来看，主要体现在：由于刀具几何参数作用下，随着切削刃钝圆半径的增加，表面金属所受挤压就越大，进而加剧塑性变形，而导致冷硬增加，刀具使用中，后刀面的磨损增加的情况下，其与被技工表面的摩擦力就会增加，造成塑性变形增加，引起冷硬增加强，而在刀具前角增大的情况下，可以减少塑性变形，降低冷硬程度。从刀削用量来看，切削速度越快，刀具与工件的作用时间就越短，造成的塑性变形扩展深度也就越小，这就能够降低冷硬层深度，而随着切削速度的提升，切削摩擦程度逐渐变大，切削温度逐渐提升，在起作用下，促使冷硬程度下降，就进给量来看，进给量大，表层金属的塑性变形加快，冷硬作用强化，反之，或造成刀具对工件的挤压增加，就会提升冷硬程度。而在工件材料方面，其塑性对其产生影响，表现在塑性越大，冷硬现象越明显。

在这几种因素的作用下，加工表面冷作硬化出现不同的特征，如因切削力作用而产生塑性变形的情况下，使得表面扭曲变形，甚至畸变，晶粒间产生剪切、滑移、被拉长、纤维化，以致于破碎。而金属强化后往往增加金属变形的阻力，这就减少了金属的塑性，引起物理性质的变化 当被冷硬的金属处于不稳定的情况下时，则会出现弱化现象，即为不稳定状态逐渐过渡到稳定状态，而起作用的大小与温度高低、温度的维持时间、金属表面冷硬强化程度有着直接关联，而在强化和弱化综合性作用的情况下，金属表面的性质发生变化。

2、表面层材料金相组织变化外层金属金相组织的变化受切削热量影响，当切削热量大于制作件本身相变温度时，表面层金相组织则会发生变化。 ，磨削烧伤。磨削烧伤是指，在被制作物的表层温度超出相恋限值，出现金相变化的情况下，降低物件表层金属强度和硬度，进而产生-定残余应力，甚至产生微观裂纹的现象。-般来说，在磨削淬火钢时会产生回火烧伤、淬火烧伤和退火烧伤三种烧伤，而造成磨削烧伤的根本性因素在于磨削热，所以，要实现磨削烧伤改善，必须通过降低磨削热能出现和降低加工件热量承受力的方式来实现，这要求合理选择砂轮和切削用量，以优化冷却条件。

3、表面层残余应力表面残余应力产生的原因：其-，塑性变形的影响。在进行切削加工时，由于切削加工的热量产生，使得切削区的热量增加，发生塑性变形，而塑性变形仅产生在在表层金属中，在表层金属比容增加，造成体积膨胀，而当切削过后，表面温度下降，其表层的冷缩变形自然会高于里层，这就会受到与其相连的里层金属的挤压或阻止，这就产生了表面层残余应力；这就引起表面残余应力的产生，而切削温度越高，则会引起表层的塑性变化越大，残余应拉力就会增加，甚至会发生裂纹现象；同时，在切削力的作用下，加工表面还受到冷塑性变形影响，而加之刀具对表层加工的挤压，使得表层金属向两边延伸，这就促使同时在里层金属中产生了残余压应力。其二，金相组织的影响○相组织由于种类不同其密度也不同，也具有差异性的比容，而表面层金属在产生金相变化的情况下，表层金属比容变化也就不可避免的受到与其相连的机体金属的阻止，这就产生了残余应力。

零件主要工作表面最终工序加工方法的选择：最终工序是对零件加工的最后审核和最后定位阶段，其不仅将以前的加工进行修整、美化，而且将-些瑕疵或是加工缺陷进行调整，而最终工序在机械表层加工表面所留下残余力则会直接影响机械零件的使用性能，这就决定了要强化另加工序加工方法的选择。其-，对零件表面进行分析，确定零件主要工作表面的各项制作要求，并按照制作要求进行加工，保证各项加工符合制作要求；对潜在的危害于零件表面工作的破坏因素进行分析，并采取应对性措施，以降低加工质量的危害性。其二，针对于因交变荷载作用而引起的零件表面局部裂痕，考虑到拉应力对裂痕的影响，则要进行零件抗疲劳、抗破坏加工工序方法的选择，使得加工工序适应于残余应拉力的要求，以提升加工表面的质量。

总结机械加工表面质量受切削因素、刀具几何参数、残余应拉力、金相组织变化等因素的影响，虽然起作用往往对加工表面产生细微的影响，但是，这也会影响加工表面的光洁度、变形度，甚至会产生表面层断裂等现象，进而影响机器零件的使用性能，所以，要关注机械加工表面质量，在分析各处影响因素的基础上，进行加工方式、加工用具、加工材料等各方面的选择和使用，以保证机械加工质量的实现。