影响机械加工表面性能的因素与改进策略分析

摘要：加工制造的机械设备由不同的模块组成，并配备不同的计算机加工模块。机械零件的质量是影响机械加工性能的主要因素。机械零件表面质量的好坏，直接决定着加工机械所使用的不同零件的合格率、产品质量和性能。从微观的角度来看，是表面微观平整度出现变化，从宏观的层面看，即机械零件的表面粗糙程度发生有不同程度的变化。本文重点探讨了加工流程中的不同加工因素、环境因素等，对加工零部件外观品质的影响规律，通过对其中的规律进行分析，提升表面加工工艺水平，提高机加工零件的表面质量，最终整体提升机加工行业的综合管理水平。

关键词：机械加工；表面性能；因素；改进；策略

1机械加工对使用性能影响

机械加工的外表品质对零配件的耐磨、防腐蚀等方面产生着重要的影响，而电子产品的加工性能、可靠性、应用年限，在很大程度上取决于零配件的外表品质。所以说，虽然科学技术的进展很快，但是目前的机械加工质量还是必须缓步提高，不能陷入固步自封的状况。根据相关资料可知，机械零部件的损坏，通常都是从机械加工表面开始的。通常，比较关键的机械零部件表面会比一般零部件的要求要高，这也就是外观品质好的机械零部件，使用过程中的耐磨、防腐蚀性能较强的原因之一。

2影响机械加工表面质量的因素

2.1影响表面粗糙度的因素

（1）材料的性能影响粗糙度。机械加工后的表面性能主要受材料本身的性能影响。通过研究能够得出以下结论：对于合金材料多为先经过热处理再进行加工的。通过这种热处理的方法，能够有效降低在加工过程中对合金材料的磨损，在加工程序中增强耐磨能力，从而获得具有良好表面耐磨性的机械零件。如合金零件的脆性指数非常高，或一些脆性指数较高的金属材料用于合金中，将使脆性高的新金属材料更容易被切割，形成大量的新金属材料报废。切屑破碎后，在合金表面会留下许多凹凸部位，提高了加工表面的粗糙度。若合金零部件的表层弹性比较好，其在过程中就会形成较大塑性变形，从而导致机械加工表面的粗糙程度增大。宋波等人通过使用激光选区熔化技术，对合金材料进行了高温预处理，并对通过高温预处理后的金属材料，与尚未通过激光选区熔炼工艺技术高温预处理的零部件，予以机械加工，以此来做对比，通过激光选区熔化技术预处理后的合金材料残余应力变化不大。

（2）切削加工影响粗糙度。磨削过程中的速度、进给速度、磨刀长度和主要偏置角，是影响被加工零件外观质量的主要原因。针对各种加工特性的金属材料，必须配合不同的机械加工切削要求，故而在使用表面塑形性较好的合金材料机械加工之后，为减少机械加工零件表面的粗糙度，就必须相应提升机械加工速度。

（3）磨削加工影响粗糙度。在进行切割的时候，砂轮上的磨粒的排列分布、磨粒的宽度、槽结构和宽度，都会影响被加工零件表面的顶饰面或槽特性，从而提高被加工零件表面的粗糙程度。温雪龙等人在自己所研究的三维微机加工机床上，对硬脆材料钠钙玻璃材料展开了系列切削，与机械加工条件考察测试，研究了不同能够影响机械加工表面粗糙程度的因素。试验结果显示，推进速度变小，机械加工零部件表面粗糙度变小；研磨深度增大，零部件表面粗糙度也提高；主轴速度变小，零部件表面粗糙度也降低。

2.2影响机械加工表面性能的因素

（1）加工表面产生冷作硬化。由于加工过程中的理化因素，造成具有晶体结构的合金在晶粒中产生剪切滑移，进而导致晶粒中的单元晶粒被过分地拉伸，并最终断裂。该流程增加了合金零部件的强度和硬度，一般来讲，将这种流程或其所带来零部件的特殊功能叫做冷作硬化。在零件加工制造过程中，冷作硬化效果对零件表面的变形抗力和塑性都会产生一定影响。材料在加工过程中的挤压、切削速度和切削力都会改变冷作硬化的程度。

（2）金相组织性能发生变化。无论是切割还是研磨，在工具接触金属材料流程中，都必然产生巨大的热量。热能传导到金属材料上会使得金属材料的温度上升，一旦金属材料的温度超过合金的想变温度，材料表面的金相组织聚会出现相应变化。金相组织的形变一旦过度强烈，将会大大降低金属材料的硬度，或在金属材料表层形成裂缝。

（3）表面残余应力。机械加工产生的热量会使金属材料表层形成残余应力，引起的金属材料发生金相组织变形。金相组织的改变，会使得各个区域材料的分子密度和比容发生一定变化，使尚未引起金相改变的组织因遭受金相组织挤压，而产生残余应力。

3提升机械加工表面质量的改善措施

3.1刀具

为减小表面残留面积，加工刀具时必须选用大内切圆半径或呈现细弧线形的刀具，以提高机械加工表面的品质。此外，在选用刀具时，必须按照工件材料的实用性选择哪种刀具，并尽量避免采用表面磨损程度较强、稳定性较好、非常锐利的刀具。按照原则选择刀具进行加工，能够使机械表层处于比较光滑状况，从而提高表面粗糙度。

3.2工件材料

加工表面的品质也深受工件材质的影响，而且影响是非常巨大的。其中对加工表面质量较大的因素，是材质自身的化学属性和结构组成。一般来说，对于塑形量较大的一些金属材料都必须进行相应的加工锤炼处理，尽量减少金属材料的塑性以后，才能进行机械加工。如此可以使金属材料的加工表面保持光洁。除此之外，需要采取合适的加工工艺进行加工，以使机械加工表面质量获得较大提高。

3.3加工方面

为了有效提升机械加工表面品质，必须要选用合适的机械加工方式，并尽量降低进给量。可使用砂轮对工件表面进行特殊处理，借此方式来提升机械加工外表品质。可针对砂轮表面加以抛光，让研磨砂轮的表面保持光洁，以此使研磨表面的功效得以最大程度凸显。把其运用于实际机械加工中，能够有效改善机械零件磨削加工表面。另外，还要科学合理的选用刀具形式。在运用刀具时，必须适当控制刀具磨损长度。切削加工时应该选用较大的切割速率，并使用高效切割液。而通过将这些办法综合起来，则能有效降低工件表面层的变形。

3.4编制科学合理的工艺规程

零件加工前，应制定出科学合理的加工工艺规程，这是基本条件。唯有建立了科学合理的加工工艺规程，方可保障所加工工件的表层品质符合科学度标准。工艺规范编制中，要保持过程精练、定位精确等基本特点。在基准定位过程中，要尽可能保证定位基础与所设定基线一致。

3.5切削条件的合理选择

合理有效的加工要求，可以有效避免表面积形成屑瘤，并保证残余表层的标高符合实际要求，从而提升机械零部件的表层品质。在机械加工要求遴选流程中，需要兼顾刀具切削夹角、切削速度、推进速率等参数。此外，主偏置角、负偏角度、刃尖圆弧半径等，均会对零部件的表面粗糙度形成很大影响。在进给量明确的情况下，通过减少主偏置角、副偏角度、增大圆弧半径等，均能够达到提高零部件表面粗糙度的最终目标。针对前角、后角等进行适当调整，则可以有效降低切割变形、刀面前后摩擦等的负面影响。

3.6先进加工技术的引入

机械零件的机械加工中，要适时引用先进的机械加工技术，以保证生产工艺流程等方面符合现实要求。如可将机械精密工艺与电子计算机技术相结合，以进一步提高对机械加工操作的精确度要求。在符合实际工艺要求的前提下，要尽可能选用较小的进给量和轴流式进给速度，以便实现加工过程的稳定性，并减少研磨振动的影响。在必要时，还可以加大研磨液的加入量，使研磨效果有所改善。

4结语

综上所说，机械加工表面质量会严重影响到机械设备产品可靠性和耐久性，并直接影响到公司的生产效率。所以，加工者必须全面了解在加工过程中影响工件品质的各种因素，并根据不同的加工质量和加工方法不断地加以优化，以便通过提高工件表面粗糙度，达到改善整体加工品质的目标。