张诚

摘要：机械加工的表面质量，是整体加工工艺质量的一个重要检测标准，一定程度上也代表了一个机械加工企业的工艺水平，在市场经济激烈竞争的体制下，提高机械加工表面质量的技术工艺，对于增强企业的核心竞争力、寻求更高的经济效益，有着不可替代的作用。本文对机械加工表面质量问题进行了探讨。

关键词：机械；加工；表面质量；问题；措施

中图分类号：F407文献标识码： A

机械加工工件表面质量的好坏直接关系到机械零件的工作性能，只有工作性能良好的工件才能保证机械设备进行正常的运转。因此， 在机械加工中， 我们必须重点分析影响其表面质量的关键性因素，并积极采取行之有效的措施，加强对机械加工表面质量的控制与改进， 提高机械产品的性能， 促进机械制造行业的健康发展。

一、 机械加工表面质量问题及原因

1、 切削加工

切削加工是机械产品生产环节的重要加工手段，顾名思义，就是使用切割工具将备用的金属材料按照要求切割成生产所需要的形状样式、大小尺寸，以及控制零部件的表面质量等等。在切割过程中，切割角度，切割工具的形状都会对金属表面质量造成直接影响。机床加工生产中，机械震颤所带来的影响也是不可忽略的。有时候，金属材料的自身属性也决定着产品表面质量，加工一些韧性较好的材料时，要想是产品表面粗糙度降低，那就要尽量的减小金属的形变；而加工韧性较差的金属时，特别注意的是加工过程中产生的金属细屑，这些东西如果存留在金属表面，自然地也会增加产品的粗糙度。

2、 表面层冷作硬化

机械加工过程中因切削力作用产生的塑性变形，都会使表面层金属的硬度和强度提高，这种现象称为冷作硬化。经过不断的实践研究，如下几个方面是冷作硬化重要原因。切割工具的半径过大，导致金属表面受力过强，非弹性形变产生，金属表面硬度变强。当工具磨损程度加大时，工具与金属表面急剧摩擦，也可以导致冷硬增强。切割时速度过大，产生的热量在金属表面作用时间较短，也会不同程度上增强冷硬程度。

3、表面层材料金相组织变化

在进行金属切削时，金属表面温度会急剧升高，当温度超过规定数值的时候，金属表面的金相组织就会随之产生一些不必要的改变。其中磨削烧伤最为常见，主要可以分为回火、淬火以及退火烧伤三种。这种“烧伤”指的是在切割、打磨金属时，由于表面温度过高，是金属外层的金属强度和金属硬度变低，同时在金属表面出现一些肉眼看不见的细纹。其中回火烧伤是说，在淬火过程中，磨削部分的温度并没有高出金相组织变相温度，可是却高于了马氏体转换的温度。如此就不能产生正常的回火马氏体金属组织，而是转变为硬度不是很高的托氏体。而淬火烧伤是指温度已经大于了使金属相变的温度，金属在淬火、冷却加工以后出现的再次淬火的现象，使得金属产品本身硬度过大。最后一种是退火烧伤。出现淬火烧伤现象以后，不能及时的降低磨削部分的温度，这样金属表面就会产生一种新的组织，叫退火组织，也直接影响这产品的硬度。解决此类问题的方法也不少，究根结底烧伤的原因就是磨削区的温度太高，选择材质合适的磨削工具可以考虑，另外，做好加工过程中的降温工作也是有帮助的。

4、 表面层残余应力

表面残余应力产生的原因。一是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。二是切削加工中，切削区会有大量的切削热产生。三是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。

二、机械加工表面质量的控制措施

1、 合理选择刀具

选择刀具的材料性能应该与被加工材料有一定的协调搭配能力，这样能够有效的防止加工过程中刀具耗损较大，由于切削刀具直接接触工件表面，一旦切削刀具发生耗损，产品的表面质量难以得到保障；另外切削刀具的大小尺寸等几何参数务必要精确，安装后的切削角度调整问题，都要严格把关，争取最大限度的在此环节不影响产品表面工艺。

2、严格控制材料质量

零件表面质量与所选择的材料有着非常紧密的联系，为此，在选择加工材料时，应对加强这两个方面的控制。而针对低合金和低碳的钢材料，由于其自身具有较强的可塑性，为此，在零件加工的过程中，应通过“正火处理”，使其塑性能够得到控制，逐渐下降，同时针对金相组织，也因零件质量的不同，其要求也有所差异，故应更加深入地了解其组织状态和经理分布，提升对其了解程度，以便选择最佳的材料。

3、 综合运用加工技术

当前，较常使用的两大加工技术，主要分为：精密、超精密和光整加工；滚压、挤孔、喷丸强化、金刚石亚光冷压型加工。这两种加工主要特点为：前者在进行加工时，应选择最小的“径向进给量”，而在选择砂轮工作速度时，则以较大为最佳，与此同时，工件的速度也以较低为宜。此外，为了使零件表面加工质量更高，砂轮也应当尽可能地选择细粒砂轮，对砂轮表面也要进行适当的修整，以此来提升磨粒的锋利程度；后者是一种较为先进的处理技术，该技术可使零件表面质量得到有效提升，对提升机械产品质量也同样有着积极作用。

4、选择合理的切削参数

合理的切削参数能够抑制产生积屑瘤，进而降低了加工残留面积高度，确保加工工件表面质量。选择切削参数主要包含了选择切削刀具角度、切削速度以及进给速等。有实验表明，当加工塑性材料之时如果要采用较大前角刀具，就能够有效抑制形成积屑瘤。因增大了刀具前角，就能够降低切削力及切削变形，变短了刀具和切削接触长度，降低了形成积屑瘤的几率。

5、 切削条件

使用较快切削速度进行操作，能够有效降低塑性材料产生积屑瘤，有效减小进给量，采用高效的切削液增强工艺系统的刚度，加强机床动态的稳定性，能够得到有效的表面质量。

6、 减少加工表面层变形强化和残余应力

为减小机械加工表面层的变形强化，必须对刀具的几何形状进行严谨的选择，包括对刀具角度和磨损宽度的选择，刀具的前角和后角尽量较大，进行磨刃的过程中，注意保持切削刃的刃口半径尽量减小。在进行切削过程中，为了降低刀具刀面宽度的磨损，可以通过合理的改变切削用量来实现，应当选取较低的进给量和保证较高的切削速度。切削过程中，通过合理使用切削液，可以有效的降低加工金属表面层的强化变形。在应力集中或者具有腐蚀性环境中应用的加工零件的机械加工中，对残余应力对制作件的疲劳强度的影响极为明显，会降低制作件的疲劳强度，所以在机械加工过程中必须避免和减少残余应力现象的出现。导致残余应力现象出现的因素很多，而且复杂，一般为了减小残余应力，可以采用降低切削温度、减小塑性变形程度来实现。在实际机械加工过程中，为了保持被加工件的稳定性、增长其使用周期、提升其使用性能，可以通过冷压方法来对其表面层的材质进行加工，比如金刚石压光、挤（胀）孔、滚压和喷丸强化等等，都可以提升加工件的产品质量。

总之，机械加工的表面质量对于零件的耐磨性、抗腐蚀性及精度都有着重要的影响，而影响表面质量的因素又是多种多样的。因此在实际操作过程中，需要对症下药，制定出相应的防范性措施，从而提高机械加工的表面质量。

参考文献：

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[2] 闫德明.浅析影响机械加工表面质量的因素及措施[J].山西科技，2012，(01).

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