金屬切削加工表面質(zhì)量的因素及改進(jìn)措施
機(jī)械加工的表面質(zhì)量是指加工后的零件加工表面的微小不平整度，也稱為粗糙度，加工后的表面質(zhì)量直接影響加工零件的物理，化學(xué)和機(jī)械性能。產(chǎn)品的工作性能，可靠性和使用壽命在很大程度上取決于主要零件的表面質(zhì)量。因此，正確認(rèn)識零件表面質(zhì)量的內(nèi)涵，分析影響加工表面質(zhì)量的各種工藝因素，提高表面質(zhì)量和產(chǎn)品性能，具有十分重要的意義。
1.影響加工表面質(zhì)量的因素
1.1機(jī)器性能對加工表面質(zhì)量的影響
耐磨性對表面質(zhì)量的影響
在新加工的摩擦離合器的兩個接觸表面之間，初始接觸在粗糙表面的頂點。實際接觸面積遠(yuǎn)小于理論接觸面積。接觸部位有非常大的單位應(yīng)力，這會使實際接觸在該區(qū)域發(fā)生峰之間的塑性變形，彈性變形和剪切破壞，從而導(dǎo)致嚴(yán)重的磨損。
疲勞強(qiáng)度對表面質(zhì)量的影響
在交變載荷的作用下，表面粗糙度的谷很可能引起應(yīng)力集中和疲勞痕跡。表面粗糙度的值越大，線條的表面越深，并且底座的半徑越大，則抵抗疲勞損傷的能力越差。殘余應(yīng)力對零件的疲勞強(qiáng)度有很大的影響。表面層的殘余拉伸應(yīng)力將導(dǎo)致疲勞裂紋擴(kuò)展并加速疲勞破壞。表面層的殘余應(yīng)力可以防止疲勞裂紋的擴(kuò)展，延緩疲勞損傷的發(fā)生。
耐蝕性對表面質(zhì)量的影響
零件的耐腐蝕性主要取決于表面粗糙度。表面粗糙度值越大，在山谷中累積的腐蝕性物質(zhì)越多。耐腐蝕性越差。表面層的殘余拉應(yīng)力會產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋，并降低零件的耐磨性，而殘余壓應(yīng)力則可以防止應(yīng)力腐蝕裂紋。
1.2影響表面粗糙度的因素
切削時影響表面粗糙度的因素
①刀具幾何形狀的反射當(dāng)?shù)毒呦鄬τ诠ぜ苿訒r，切削層的殘留區(qū)域留在加工面上，其形狀反映了刀具幾何形狀。②工件材料的性能加工塑料材料時，刀具通過擠壓金屬而產(chǎn)生塑性變形，而刀具將芯片上的切屑從工件上分離的刀具的撕裂作用增加了表面粗糙度值。③切割脆性材料時，切割速度對粗糙度影響不大；在加工塑料材料時，堆積邊緣對粗糙度影響很大。
影響磨削表面粗糙度的因素
影響砂輪表面粗糙度的主要因素是：砂輪的粒度，砂輪的硬度，砂輪的修整度，砂輪的轉(zhuǎn)速，砂輪的徑向，進(jìn)給量和數(shù)量的平滑度，工件的圓周進(jìn)給速度和軸向進(jìn)給量，冷卻潤滑劑等。
1.3影響加工表面層物理機(jī)械性能的因素
表面加工硬化
在機(jī)械加工過程中，切削力引起的塑性變形使特征變形和變形，在晶粒間產(chǎn)生剪切滑移，晶粒拉長，原纖化甚至破碎，這將使表層金屬的硬度和強(qiáng)度提高。增加，這種現(xiàn)象稱為冷作硬化（或強(qiáng)化）。影響冷作硬化的主要因素是：切削刃的鈍半徑增大，對表面金屬的擠壓作用增強(qiáng)，塑性變形增加，從而導(dǎo)致冷作硬化。工具側(cè)面的磨損增加，側(cè)面與待加工表面之間的摩擦增加，塑性變形增加，導(dǎo)致冷硬度提高。提高切割速度，縮短了工具和工件之間的作用時間，減少了塑性變形擴(kuò)展的深度和冷硬層的深度。增加切削速度后，切削熱在工件表層上的作用時間也縮短了，這將增加冷硬化的程度。隨著進(jìn)給速度的增加，切削力也增加，表面金屬的塑性變形增加，并且增強(qiáng)了冷卻效果。工件材料的可塑性越大，冷卻現(xiàn)象越嚴(yán)重。這會增加冷硬化的程度。隨著進(jìn)給速度的增加，切削力也增加，表面金屬的塑性變形增加，并且增強(qiáng)了冷卻效果。工件材料的可塑性越大，冷卻現(xiàn)象越嚴(yán)重。這將增加冷硬化的程度。隨著進(jìn)給速度的增加，切削力也增加，表面金屬的塑性變形增加，并且增強(qiáng)了冷卻效果。工件材料的可塑性越大，冷卻現(xiàn)象越嚴(yán)重。
表面層材料的金相組織的變化
當(dāng)加工表面的溫度由于切削熱而超過相變溫度時，表面金屬的金相組織將改變。有三種主要類型的磨削燒傷，淬火燒傷和退火燒傷。有兩種改善磨削燒傷的方法：一種是盡可能減少磨削熱的產(chǎn)生；另一種是減少磨削熱的產(chǎn)生。第二是改善冷卻條件，并最大程度地減少工件產(chǎn)生的熱量。正確選擇砂輪，合理選擇切削量，改善冷卻條件。
表層殘余應(yīng)力
表面殘余應(yīng)力的原因：首先，在切割期間在表面金屬層中產(chǎn)生殘余應(yīng)力，而在內(nèi)層金屬中產(chǎn)生殘余拉伸應(yīng)力。其次，在切割過程中，在切割區(qū)域中會產(chǎn)生大量的切割熱。第三是不同金相組織的表面層上的金屬會改變金相組織。表面金屬比容的變化必須受到與其連接的賤金屬的阻礙，因此會產(chǎn)生殘余應(yīng)力。
2.改善加工工件表面質(zhì)量的措施
2.1制定科學(xué)合理的工藝規(guī)程是保證工件表面質(zhì)量的基礎(chǔ)
科學(xué)合理的工藝規(guī)程是加工工件方法的基礎(chǔ)。只有制定科學(xué)合理的工藝規(guī)程，才能為加工工件的表面質(zhì)量提供科學(xué)合理的方法依據(jù)，使加工工件的表面質(zhì)量成為可能。對科學(xué)合理的過程法規(guī)的要求是，過程流程應(yīng)短并且定位應(yīng)準(zhǔn)確。選擇定位參考時，請嘗試使定位參考與設(shè)計參考一致。
2.2合理選擇切削參數(shù)是保證加工質(zhì)量的關(guān)鍵
選擇合理的切削參數(shù)可以有效地抑制積屑瘤的形成，減小理論加工殘余區(qū)域的高度，并確保加工工件的表面質(zhì)量。切削參數(shù)的選擇主要包括切削角度的選擇，切削速度的選擇以及切削深度和進(jìn)給速度的選擇。試驗表明，當(dāng)用較大的前角加工塑料工具時，可以有效地抑制積屑瘤的形成。這是因為當(dāng)?shù)毒叩那敖窃龃髸r，切削力減小，切削變形小，并且刀具與切屑之間的接觸長度變短，從而減少了形成堆積邊緣的基礎(chǔ)。
2.3合理選擇切削液是確保加工工件表面質(zhì)量的必要條件
選擇合理的切削液可以提高工件與刀具之間的摩擦系數(shù)，降低切削力和切削溫度，從而減少刀具的磨損，保證工件的加工質(zhì)量。
2.4選擇工件主工作表面的最終加工方法至關(guān)重要
工件主工作表面的最終工作方法的選擇至關(guān)重要，因為最終工作表面在工作表面上留下的殘余應(yīng)力將直接影響機(jī)器零件的性能。在選擇零件主工作表面的最終加工方法時，必須考慮零件主工作表面的特定工作條件和可能的損壞形式。
工件的表面質(zhì)量與其性能密切相關(guān)。工件的性能是在確保機(jī)器正常運行的前提下的設(shè)計要求。因此，在加工工件的過程中，還應(yīng)從經(jīng)濟(jì)效益等多方面考慮，以保證加工工件的表面質(zhì)量，避免增加零件的制造成本，造成不必要的損失。只有了解和掌握影響機(jī)械加工表面質(zhì)量的因素，才能在生產(chǎn)實踐中采取相應(yīng)的技術(shù)措施，減少因零件表面質(zhì)量缺陷而引起的加工質(zhì)量問題，從而提高機(jī)械產(chǎn)品的性能，壽命和可靠性。
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