试析机械加工表面质量的影响因素与改善方式

蒙 胜

（应用光学研究所，西安 710065）

1 机械加工表面质量的影响与因素

加工产品表面粗糙度是指加工表面具有的较小间距和微小峰谷的不平度，表面粗糙度一般是由所采用的加工方法和其他因素所形成的。零件表面经过加工后，其两波峰或两波谷之间的波距很小，用肉眼是难以区别的，所以表面粗糙度属于微观几何形状误差，表面粗糙度越小，则表面越为光滑。

除此之外，对零件质量起到主要影响作用的就是加工表面的几何形状特征。加工表面的几何特征是介于宏观几何形状误差与微观几何形状误差之间的、具有周期性的几何形状误差。该几何误差通常由于零件加工过程中，机床、刀具或者工件系统强烈振动等因素造成的。目前，对于该误差我国机械加工制造行业还没有相应的标准文件予以规范。表面几何形状最主要的表现方式就是加工产品的纹理呈现，加工纹理是指加工产品表面刀纹的具体走向，其主要受机械加工方法的影响、此外，在进行加工的过程中，一部分零件对于加工纹理的方向有着特殊的要求。

对零件在使用过程中所遭遇的磨损阶段进行分类，可分为初期磨损时期、正常磨损时期以及剧烈时期，不同时期对零件的实际磨损程度是不同的，这也造成了机械加工的表面本身粗糙程度存在差别。此外，机械加工质量好坏的另一个体现方式便是该零件投入使用的时间问题。部分机械加工表面粗糙值较低，导致润滑油剂难以在零件停留，使得机械运行中，零件之间缺少润滑剂而发生摩擦，导致零件表面损害情况严重。所以，在零件制造的工作最初阶段，就应对于零件各部分数值进行提前运算，针对参考数值进行合理估评和计算，使零件设计的更加合理，且易于实际应用。

2 刀具对于机械加工表面质量的影响及改善措施

在零件加工过程中，零件表面加工是整体机械加工流程的最后一步。在此项工作中，加工刀具的几何形状会对于零件表面产生重要的影响，刀具表面的最终呈现结果反应出了刀具形状以及存在的缺陷，可以说零件表面残留面积具体情况是由该零件进行操作过程中的进给量数值、主偏角数值和副偏角数值共同决定的。所以，要想最大限度地降低零件表面残存面积，需要优化上述三项数值。除此之外，刀具尖端圆弧半径也需要进行优化处理，从而使零件表面刀具残存面积得到进一步减少。值得注意的是，在具体操作过程中，刀具的前角是指是极为重要的把控点，这一角度数值对于零件表面刀具残留情况起着至关重要的作用。

3 冷作硬化对于机械加工表面质量影响与改善方式

金属材料在常温或在结晶温度以下的加工产生强烈的塑性变形，使晶格扭曲、畸变，晶粒产生剪切、滑移，晶粒被拉长，这些都会使表面层金属的硬度增加，减少表面层金属变形的塑性，称为冷作硬化。冷作樱花直接导致零件内部结构发生变化，进而对金属的硬度和强度产生影响。目前，金属通过冷作硬化会金属的指标强化，如屈服点、硬度等指标提高，金属经过冷作硬化处理之后，其强度和硬度明显加强，其内部状态也会相应呈现出高能位状态，且该状态是具有极大的不稳定性的，而此种状态下的金属变的稳定的过程，就是金属弱化现象的具体表现。对金属冷作硬化结果起到影响作用的因素主要分为三方面，即硬化程度、显微硬度情形以及硬化层所具有的深度情形。

4 金相组织对机械加工表面质量的影响与改善方式

在金属零件加工过程中，温度变化与金相组织有着密切的联系，当外接温度与金属表面温度存在温差时，金相组织会发生相应改变。在此过程中，相关人员应对该部分温度进行控制，尽可能避免由于温度较低导致零件强度和硬度未达到标准的情况出现。

此外，温度的变化，对于制作过程中金属内部残余应力的数值也有较大的影响。若温度的控制不当，轻则会对金属零件质量产生不良影响，重则会导致零件表面裂纹出现，是之成为废品。此外，在零件制造过程中，可利用胀孔、滚压等工艺进行冷制造，这样不仅能够有效降低零件表面产生的损耗，还能增加零件稳定性与使用寿命。

5 提高表面质量的新工艺方法

首先，工件涂镀、工件粘接前进行喷砂处理，把工件表面的锈皮等污物进行清除，这是保证工件表面加工顺利的重要基础。铸造件毛面后，进行热处理，将工件表面的一切污物，如氧化皮、油污等残留物进行清理。

其次，进行毛刺清理与表面美化喷砂处理，该工艺能清理工件表面微小毛刺，并使工件表面更加平整，消除了毛刺的危害，提高了工件档次。此外，通过喷砂能在工件表面交界处打出很小的圆角，使工件显得更加美观、更加精密。同时，喷砂工艺还能在零件表面产生均匀细微的凹凸面，使润滑油得到存储，从而改善零件润滑环境，减少噪声，提高机械使用寿命。

最后，通过珩磨工艺，对工件进行精细加工。珩磨工艺是用镶嵌在珩磨头上的油石对精加工表面进行的精整加工。珩磨与孔表面的接触面积较大，加工效率较高，可满足不同零件加工需求，如不锈钢工件、塑胶的打磨，玉器的磨光，木制家具表面亚光化，磨砂玻璃表面的花纹图案，以及布料表面的毛化加工等。

6 结语

机械零件表面质量等级，直接决定了该零件的实际使用寿命，并影响了所处机械的操作精准和安全性。因此，相关工作人员，要尽可能的在合理数值内降低机械加工表面粗糙系数，使生产出的零件具有优良的性能，保证零件在使用周期内能够发挥最大的功能作用。