馬吉峰

摘 要：粗糙度的意思即是指經(jīng)過機械加工的金屬表面具有的微觀不平度，被加工物品的化學性、力學性、物理性同樣受到來自其被加工的質量的影響。機械設備的穩(wěn)定性、使用周期、適用程度，機械構件的損壞度、抗腐蝕、抗磨損度和其防止疲勞磨損的性能，這些因素都會對加工物品的外表質量產(chǎn)生很大的影響。掌握機械設備的技術方法對加工外部質量產(chǎn)生影響的作用規(guī)律，以致改善加工程序，對增強加工物品外表質量、增強機械設備的使用效果，有著非比尋常的意義。文章將針對影響機械加工外表質量的因素，進行分析和研究。

關鍵詞：外表質量；因素；方法

1 影響機械加工表面質量的因素

1.1切削加工

刀具幾何形狀的復映

進給運動時，切削之后殘留的印痕會留在作業(yè)層，復映出刀具的形態(tài)。為了達到降低外表粗糙程度的目的，可以采用增強刀刃的質量并使用潤滑液，這樣可以有效的減小塑性變形，同時防止抑制刀瘤、鱗刺的產(chǎn)生。另外，可以增加刀尖圓弧半徑、降低進給量、主、副偏角，進而減小殘留印痕的厚度。

工件材料的性質

被加工材料的外表粗糙程度跟材料的材質有關，材質呈現(xiàn)脆性，會在顆粒崩碎過程中出現(xiàn)麻點，材質呈現(xiàn)韌性，切削過程中扯拽的壓力大，導致加劇變形。

磨削加工影響表面粗糙度的因素

磨削加工時，砂輪的粒度、強度、磨削速度、拋光頻率、徑向和軸向進給量、圓周進給速度、以及冷卻潤滑油品的使用，都是影響磨削外表粗糙的主要因素。幾何因素和物品外層金屬塑性的變化同樣也對切削的粗糙程度有影響。

1.2 表面層材料金相組織變化

外層金屬金相隨著切削熱量的變化而改變。

磨削燒傷是指被加工物品的外層溫度超過了限值之后，金相變化就會出現(xiàn)，其硬度和強度隨之減弱，同時殘余應力或者微觀細痕的出現(xiàn)。淬火鋼進行磨削時，注意以下幾種燒傷：回火燒傷，即磨削區(qū)溫度處在淬火鋼相變溫度和馬氏體轉變溫度之間是，出現(xiàn)回火馬氏體組織就會轉變?yōu)橛捕绕偷幕鼗鸾M織（索氏體或者托氏體）的現(xiàn)象。淬火燒傷，即磨削區(qū)溫度超過相變溫度時遇有冷卻液，而出現(xiàn)的二次淬火，二次淬火馬氏體組織隨之出現(xiàn)，其硬度超過第一次的回火馬氏體，由于底部受涼較晚，硬度低于第一次的回火馬氏體（索氏體或者托氏體）的現(xiàn)象。退火燒傷，即磨削區(qū)的溫度超過相變溫度，加入冷卻液之前，外層金屬硬度迅速降低并產(chǎn)生退火組織的現(xiàn)象。

1.3表面層冷作硬化

物品加工過程中出現(xiàn)塑性變形，其質地發(fā)生異變、彎曲，其晶粒滾動過程中變長、纖維化、碎裂，導致加工件外層金屬的堅度、韌度變強，這一過程被稱為冷作硬化（也叫強化）。外層金屬的物理性質也發(fā)生變化，塑性變弱，直接導致變形困難。此時已經(jīng)強化的金屬轉變?yōu)楦吣芪划悜B(tài)體，進而轉變?yōu)榉€(wěn)定常態(tài)，這一變化被稱為弱化。

弱化的程度受到溫度的冷熱和持續(xù)時長的影響。由于加工過程中力能與熱能共同作用于金屬，所以強化和弱化的程度直接決定了被加工件的外層金屬的屬性。外層金屬的顯微硬度HV、硬化層深度h、硬化程度N是評定強化和弱化的三個重要標準。促使外層金屬的冷硬性增加的因素主要有：切削刃鈍圓半徑的增加、擠壓力量的增大、刀面磨損、阻力增強等等方面都會造成塑性的變化，切削的速度越快，切削時產(chǎn)生的熱量對金屬外層的影響越快，進給量變大，以及材料的本身塑性較大，都會產(chǎn)生嚴重的冷硬現(xiàn)象。

1.4 表面層殘余應力

產(chǎn)生表面殘余應力主要有三個方面的原因，一、切削引起的加工物品外層金屬的塑性變形和比容增加，導致外層金屬的體積迅速增大，然而被相鄰的內層金屬攔截，這樣不僅在外層金屬中產(chǎn)生了殘余應力，內層金屬也產(chǎn)生了殘余拉應力。二、切削熱能的增多。由于不同金相組織所具有的不同密度和不同比容，當外層金屬發(fā)生比容變化時，會被相鄰的本體金屬所阻止，由此也產(chǎn)生了殘余應力。加工物品最終工序的加工方法，對被加工零件的工作面有著至關重要的影響。由于交變載荷作用的拉力影響，表面存在的微觀裂痕會變大或者直接斷裂，所以選擇加工技術方法時，要考慮到制作需要和可能出現(xiàn)的破壞因素，應對殘余應力的影響，從而提升加工零件抵抗破壞和疲勞的程度。

2 提高加工表面質量的措施

經(jīng)過前面對影響機械加工表面質量因素的分析，已經(jīng)可以了解影響被加工件表面粗糙程度的具體原因，比如刀具的幾何參數(shù)、切削刃的形狀、刀具的材料、磨損的情況、切削的速度、進給量、切削液的使用、工件材料、工藝系統(tǒng)的鋼度、熱處理、機床精度等等。為提高機械加工的表面質量，根據(jù)加工要求，需通過有效的方法和措施，降低機械加工的表面粗糙程度。

2.1 制作件材料

制作件的材料具有的塑性、金相組織等特點，對加工的表面粗糙程度影響所占比重最大。所以其材料的選擇應當在其金相組織的狀態(tài)、晶粒度的大小和分布方面進行適合的選擇。低合金鋼的材料和低碳鋼的塑性較大，為取得較低的粗糙程度，必要的進行正火處理使其塑性降低。

2.2 刀具

選擇類似精刨刀、精車刀等具有比較大的刀尖圓弧半徑和比較小的副偏角、合適（=0）的修光刃、寬刃，可以有效的減少表面殘留面積，禁止使用已經(jīng)嚴重磨損的刀具，刀具的材質必須和加工零件的材質相適應，可以最有效的降低加工表面的粗糙程度。

2.3 切削條件

為減少積屑瘤，提高機械加工表面質量，可以采用增強加工機床的動態(tài)穩(wěn)定性、提高加工工藝系統(tǒng)的鋼度、使用高效率的切削液、同時降低進給量、以較快的速度對塑性材料進行切削等方法。

2.4 加工方法

通過使用精密、超精密、光整加工的方法，降低制作件速度，選用細粒度砂輪，采用較高的砂輪速度、較低的軸向進給速度，減小徑向進給量，砂輪的磨粒始終保持鋒利、維修保養(yǎng)砂輪使用過的表面，正確使用相宜的磨削液，這樣即可取得良好的磨削成效的同時，使得機械加工表面獲得較低的粗糙度。

2.5 減少加工表面層變形強化和殘余應力

為減小機械加工表面層的變形強化，必須對刀具的幾何形狀進行嚴謹?shù)倪x擇，包括對刀具角度和磨損寬度的選擇，刀具的前角和后角盡量較大，進行磨刃的過程中，注意保持切削刃的刃口半徑盡量減小。在進行切削過程中，為了降低刀具刀面寬度的磨損，可以通過合理的改變切削用量來實現(xiàn)，應當選取較低的進給量和保證較高的切削速度。切削過程中，通過合理使用切削液，可以有效的降低加工金屬表面層的強化變形。在應力集中或者具有腐蝕性環(huán)境中應用的加工零件的機械加工中，對殘余應力對制作件的疲勞強度的影響極為明顯，會降低制作件的疲勞強度，所以在機械加工過程中必須避免和減少殘余應力現(xiàn)象的出現(xiàn)。導致殘余應力現(xiàn)象出現(xiàn)的因素很多，而且復雜，一般為了減小殘余應力，可以采用降低切削溫度、減小塑性變形程度來實現(xiàn)。在實際機械加工過程中，為了保持被加工件的穩(wěn)定性、增長其使用周期、提升其使用性能，可以通過冷壓方法來對其表面層的材質進行加工，比如金剛石壓光、擠（脹）孔、滾壓和噴丸強化等等，都可以提升加工件的產(chǎn)品質量。

3 結束語

機械加工的表面質量，是整體加工工藝質量的一個重要檢測標準，一定程度上也代表了一個機械加工企業(yè)的工藝水平，在市場經(jīng)濟激烈競爭的體制下，提高機械加工表面質量的技術工藝，對于增強企業(yè)的核心競爭力、尋求更高的經(jīng)濟效益，有著不可替代的作用。

參考文獻

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