龔晶晶

摘 要：機械加工表面質(zhì)量一直是教學實習及生產(chǎn)研究探討的重要問題之一。本文介紹了機械加工表面質(zhì)量的內(nèi)涵，分析了它對零件使用性能的影響，重點討論了影響加工表面粗糙度的因素及其控制方法。對實習教學及工程實踐都有一定的指導作用。

關(guān)鍵詞：機械加工 表面質(zhì)量 表面粗糙度 改進措施

機械加工表面質(zhì)量是指零件在機械加工后的表面層的微觀幾何狀態(tài)誤差和物理、化學及力學性能，包括表面粗糙度、加工硬化及殘余應力三項內(nèi)容。它是衡量機械加工質(zhì)量的一個重要方面。一般來說，零件的破壞都是從表面層開始的。研究機械加工表面質(zhì)量就是為了掌握機械加工中各種工藝因素對其影響規(guī)律，來控制加工過程，最終達到改善表面質(zhì)量、提高產(chǎn)品使用性能的目的。

一、表面質(zhì)量對加工零件使用性能的影響

產(chǎn)品的性能，尤其是它的可靠性和耐久性，很大程度上取決于零件表面層的質(zhì)量。

1.影響耐磨性

（1）表面粗糙度對耐磨性的影響。表面粗糙度對零件表面磨損的影響很大。一般說表面粗糙度值愈小，其磨損性愈好。但表面粗糙度值太小，潤滑油不易儲存，接觸面之間容易發(fā)生粘接，磨損反而增加。因此，接觸面的粗糙度有一個最佳值，其值與零件的工作情況有關(guān)，工作載荷加大時，初期磨損量增大，表面粗糙度最佳值也加大。

（2）加工硬化對耐磨性的影響。加工過程由于強烈的塑性變形而產(chǎn)生冷作硬化的表面，也會使耐磨性提高，但超過一定的限度，過度硬化會使磨損加劇，耐磨性反而降低。

2.影響疲勞強度

（1）表面粗糙度對疲勞強度的影響。表面粗糙度對零件的疲勞強度也有較大的影響。表面越粗糙，則應力越集中，特別是在交變載荷作業(yè)下，產(chǎn)生和加劇疲勞以致?lián)p壞零件。

（2）殘余應力對疲勞強度的影響。加工或熱處理過程中表面層產(chǎn)生的殘余應力也會影響零件的疲勞強度。當殘余應力為壓應力時，可部分抵消工作載荷施加的應力，延緩疲勞裂紋的擴展，從而提高疲勞強度；當殘余應力為拉應力時，則容易使表面產(chǎn)生裂紋并擴展。

3.影響耐腐蝕性

（1）表面粗糙度對耐腐蝕性的影響。表面越粗糙，零件表面與腐蝕介質(zhì)的接觸面積就越大，越容易與潮濕空氣或腐蝕介質(zhì)發(fā)生化學反應，加劇腐蝕。

（2）表面應力對耐腐蝕性的影響。表面層在加工過程中若發(fā)生表面冷硬和金相組織變化則會產(chǎn)生內(nèi)應力，零件在應力狀態(tài)下工作就會發(fā)生應力腐蝕，如果有裂紋，則更會加劇腐蝕，因此表面內(nèi)應力會降低零件的抗腐蝕性能。

4.影響配合質(zhì)量

影響配合性質(zhì)最重要的因素是表面粗糙度。對于間隙配合，表面粗糙會使表面的峰谷迅速磨損從而使間隙增大，乃至破壞配合性質(zhì)；對于過盈配合，表面越粗糙，兩配合表面的峰谷越易被擠平，使有效的過盈量減小，從而降低連接強度和配合強度。

除此之外，加工表面質(zhì)量對運動的平穩(wěn)性和噪聲、結(jié)合面的密封性、機器和儀器的工作精度都有影響。

二、影響表面粗糙度的因素及其改進措施

影響表面粗糙度的工藝因素主要有工件材料、切削用量、刀具幾何參數(shù)及切削液等。

1.工件材料

表面粗糙度與材料的韌性息息相關(guān)。一般來說，韌性較大的塑性材料加工后表面粗糙度越大。對于同種材料，其晶粒組織越大加工表面粗糙度越大。因此，加工塑性較大的低碳鋼時，可預先將工件材料進行調(diào)質(zhì)或正火處理，以提高硬度降低塑性，從而減小表面粗糙度。

2.切削用量

（1）進給量越大，零件微表面最大輪廓峰谷越高，殘留面積高度越高，零件表面越粗糙。所以，適當?shù)販p小進給量可減小表面粗糙度。

（2）中速切削塑性材料時容易產(chǎn)生積屑瘤且塑性變形較大，造成加工后表面粗糙度較大。通常切削中碳鋼時可減低切削速度（V<5m/min）或提高切削速度（V>30m/min），可避開積屑瘤的產(chǎn)生。

3.刀具幾何參數(shù)

刀具的幾何參數(shù)主偏角k'r、副偏角k'r及刀尖圓弧半徑r對零件的粗糙度都有不同程度的影響。

（1）在進給量一定的情況下，適當?shù)販p小k'r和k'r以減小殘余面積高度。

（2）增大r，減小塑性變形，減小粗糙度。

（3）適當?shù)脑龃笄敖呛秃蠼牵蓽p小切削變形，且減小前后刀面間的摩擦，抑制積屑瘤，從而達到減小粗糙度的目的。

4.切削液

使用性能好的切削液，一方面減低溫度，同時切削液的潤滑作用也可減小摩擦，減小塑性變形且抑制積屑瘤和麟刺的生長，從而減低表面粗糙度。

5.其他因素

機械加工工藝系統(tǒng)中存在的原始誤差也對表面粗糙度有著一定的影響。此外，工藝制定的合理性、合理的工裝及夾具都對表面質(zhì)量起著重要的作用。

三、小結(jié)

在教學及生產(chǎn)實習中，還要根據(jù)實際情況綜合考慮，并不斷總結(jié)經(jīng)驗，采取不同措施，提高表面加工質(zhì)量，從而保證產(chǎn)品質(zhì)量。

（作者單位：廣州市公用事業(yè)技師學院）