浅谈影响表面加工的因素及控制措施

本资料包含pdf文件1个，下载需要1积分

虽然机械零件加工表面的各种缺陷仅存在于表面层，但是其却对零件的耐磨性、配合性质、抗腐蚀性和疲劳强度等使用性能有着不可忽视的影响，进而影响到机械的使用寿命。随着人们对产品品质要求的进-步提高，许多在高温、高压、重载等特殊环境下工作的重要零件，表面承受着巨大的应力和周围介质的腐蚀作用，零件表面的任何-处细微的缺陷都有可能导致零件的损坏。因此，研究机械加工表面品质及其影响因素，掌握其变化规律，对提高机械加工表面品质及产品使用性能具有重要的意义。

1 影响机械表面加工的因素及加工方法影响机械表面加工的因素主要表现在以下两个方面：-是，零件加工表面存在着表面粗糙度、波度等表面几何形状误差；二是，由于加工过程中的产生表面塑性变形，引起的冷作硬化现象。

1.1表面粗糙度的影响表面粗糙度的大邪结构形状对机器零件的使用性能有很大的影响。表面越粗糙，实际有效接触表面面积与理论接触表面面积的比越低，即实际有效接触面积越小 ，单位压力越大，故易于磨损。但表面过于光滑时，会增加接触表面之间的分子吸引力，也会使摩擦系数增大，增加磨损。所以，要根据零件的技术要求，考虑各种加工方法的特点和应用范围，配合使用-步-步地提高工件表面的精度和降低表面粗糙度，以达到零件表面的最后要求。

1.2表面加工过程的影响在机械加工时，粗加工阶段，要切除大量的加工余量，为下道加工打好基础，因此这-阶段的主要问题是如何获得较高的生产率，而在精加工阶段，主要是保证各主要表面达到规定的品质要求。

切削是机械加工中的重要工序。影响工件材料切削加工性的因素有很多。

(2)工件材料强度越高，切削力就越大，切削时消耗的功也就越多，切削温度也随之升高，刀具也就容易磨损。

(3)切削强度相同的材料，当材料的塑性较强时，相应的切削力也较大，切削温度也较高，刀具易产生粘结和扩散磨损。

(4)此外，工件的热导率和化学成分也会对切削性造成影响。

1.3表面塑性变形(1)加工表面的冷作硬化评定参数：由于切削的作用，在表面加工的工序过程中，会出现导致晶格发生扭曲、畸变的塑性变形产生，出现金属的弱化、强化现象。而金属弱化作用的大小主要是通过温度高低、温度持续的时间强化来控制的。

冷作硬化的影响因素：在切削刃钝圆的半径增大时，冷作硬化强度与加工表层金属的挤压力成正比，与塑性的变形也成正比；冷硬层深度则是与切削的速度成反比，与刀具和工件表面相互作用的时间成正比，与塑性变形的扩展深度成正比。

收稿日期 ：2012-10-07作者简介：姚殿奎(1990-)，男，山东肥城人，本科，研究方向为机械设计制造及其自动化；金 海(199O-)，男，黑龙江桦川人，本科，研究方向为机械设计制造及其自动化；国国敬(1988-)，男，山东菏泽人，本科，研究方向为机械设计制造及其自动化。

181Equipment Manufacturing Technology No.1，2013(2)金相组织材料在表面层变化磨削烧伤：在零件的加工表面层的打磨温度高于预期的相变温度的时候，表层的金属强度和硬度都会降低，金相组织材料出现了变化，并伴随着-定的残余力出现，当达到-定程度，或者超过时，就容易出现微观裂纹，而这-现象即为磨削烧伤。

磨削烧伤的路径改善：磨削热是导致磨削烧伤的根源，要改善磨削烧伤需做到在允许的条件下，尽量降低切削热的产生，同时，也可通过改善加工表面的冷却条件，尽量避免较多的热量传入工件中。

(3)表面层残余应力零件加工表面残余应力产生的原因：零件进行切削时，金属体积的膨胀主要是由于表面金属的比容增大；切削加工的区域会有大量的切削热产生；不同金相组织的密度，比容也不-样，如果加工表面层金属发生了金相组织变化 ，那就会受到相连金属的阻碍，因此就会产生残余应力。

表层加工的最终工序方法选择：选择最终工序的加工方法是至关重要的，最终工序的选择会直接导致残余应力对加工零件的影响。在加工过程中，各影响因素并不是单独作用的，它们之间是相互影响的，如表 1所示，在其共同作用下，零件的表面加工品质最终呈现出-定的状态。因此，在考虑各因素的时候，要全面考虑，重点分析所加工零件的使用条件和范围，做出最有利于生产和实际的选择。

表 1 常见Jj"r情况硬化数据硬化层深度 h(um) 硬化程度N(%) 加丁方法 材料 平均值 最大值 平均值 最大值车削 3O-5O 200 2O 5O lo0精细车削 低碳钢20-60 40 8O 120端铣 4O-1o0 20o 4o6o 10o周铣 未淬硬中碳钢 40-80 l10 20 40 80钻孔、扩孔 18O-12O 250 60-702 提高表面jn-r-品质的控制措施2.1改善切削条件(1)切削过程中切屑和加工表面的塑性变形的程度就愈轻，粗糙度也可愈校(2)合理选择有效的切削液，提高冷却润滑效果，降低切削温度，避免表面烧伤现象产生，减小已加工表面的残余应力，也可抑制刀瘤和鳞刺的生成，减! 切削时的塑性变形。

2。2改善工件材料的切削加工性材料加工的难易程度不是-成不变的。在生产l82过程中，常常采用热处理的方法改善材料的切削加工性。

2.3正确的选择切削用量正确的选择切削用量，对提高切削效率，改善工件加工表面的品质，提高刀具的使用寿命有着重要的意义。

2.4选择正确的切削速度在粗车时，背吃刀量和进给量较大，故切削速度取得较低些；在精车时，背吃刀量、进给量都较小，所以切削速度选的大些。加工材料的强度及硬度较高时，应选较低的切削速度，反之则选择较高的切削速度。刀具材料的切削性能越好时，切削速度也选的越高。

2.5其他措施(1)选认适的刀具几何形状、材质，提高刀具刃磨品质。

(2)增强工艺系统刚度，提高机床的动态稳定性，可减少波度的产生，提高表面品质。

对于表面品质要求较高的零件，在工艺控制中可以采用超精加工、衍磨等光整加工方法作为最终加工工序，对于承受高应力，交变载荷的零件，可以采用喷丸、滚压、辗光等强化工艺降低表面参与应力和冷作硬化并降低粗糙度。

3 结束语综上所述，在加工过程中影响表面品质的因数是非常复杂的。为获得要求的表面品质，就必须对加工方法，切削参数进行适当的控制∝制品质表面常会增加加工成本，影响加工效率，所以对于-般的零件宜用正常的加工工艺保证表面品质，不必提出过高的要求。对于-些直接影响产品性能、寿命和安全的重要性的表面就要加以控制。