在机械加工中直接改变工件的形状_对提高机械加工工件表面质量措施的探讨

时间：2019-04-11 03:20:15　来源：柠檬阅读网本文已影响人

　　摘要:表面质量会对加工机件的使用性能产生较大影响，所以，应在明确影响因素的基础上，采取措施提升机械加工过程中机件的表面质量，这对提升机件使用寿命具有一定的现实意义。　　关键词:机械加工机件表面质量影响因素提高措施
　　机械加工的表面质量如何对机件的使用性能会产生较大影响，因此，应当在加工过程中，采取切实有效的措施，不断改善和提升加工机件的表面质量，使其使用性能得到最大限度地提升。
　　1、表面质量对机械加工机件的使用性能影响探析
　　1.1 加工机件表面质量对耐磨性能的影响分析
　　机械加工机件的接触表面，在最初阶段往往只是表面粗糙峰部的接触，其实际接触面积要远小于理论接触面积，在相互接触的峰部单位应力非常大，甚至于在实际接触面积处产生弹性变形、塑性变形和峰部之间的剪切破坏，引起严重磨损。零件磨损通常分为初期磨损；正常磨损；剧烈磨损三个阶段。通常来讲，机件接触面的粗糙度有一个最佳值，其值与零件的工作环境有关，即工作载荷加大时，初期磨损量增大，表面粗糙度最佳值也加大。
　　1.2 加工机件表面质量对疲劳强度的影响分析
　　金属机件的疲劳破坏通常于零件表面和表面冷硬层下面，因此零件的表面质量对疲劳强度影响很大。表面粗糙度对疲劳强度的影响在交变载荷作用下，表面粗糙度的凹谷部位容易引起应力集中，产生疲劳裂纹。残余应力、冷作硬化对疲劳强度的影响余应力对零件疲劳强度的影响很大。表面层残余拉应力将使疲劳裂纹扩大，加速疲劳破坏；而表面层残余应力能够阻止疲劳裂纹的扩展，延缓疲劳破坏的产生，对提高疲劳强度有利。
　　1.3 加工机件表面质量对配合性质及零件其它性能的影响分析
　　相配合零件间的配合关系是用过盈量或间隙值来表示的。在间隙配合中，如果零件的配合表面粗糙，则会使配合件很快磨损而增大配合间隙，改变配合性质，降低配合精度；在过盈配合中，如果零件的配合表面粗糙，则装配后配合表面的凸峰被挤平，配合件间的有效过盈量减小，降低配合件间连接强度，影响配合的可靠性因此对有配合要求的表面，必须规定较小的表面粗糙度值。零件的表面质量对零件的使用性能还有其它方面的影响。例如，对于工作时滑动的零件，恰当的表面粗糙度值能提高运动的灵活性减少发热和功率损失。
　　2、影响加工机件表面质量的主要因素探讨
　　2.1 影响加工机件表面粗糙度的质量因素分析
　　2.1.1 切削加工影响表面粗糙度的因素分析
　　(1)刀具相对于工件作进给运动时，会在加工表面留下切削层残留面积，其形状是刀具几何形状的复映。采取减小进给量、主偏角、副偏角以及增大刀尖圆弧半径等措施，均能有效减小残留面积的高度。此外，适当增大刀具的前角以减小切削时的塑性变形程度，或是提高刀具刃磨质量也是减小表面粗糙度的有效措施。
　　(2)加工塑性材料时,由刀具对金属的挤压产生了塑性变形,加之刀具迫使切屑与工件分离的撕裂作用,使表面粗糙度值加大；加工脆性材料时,其切屑呈碎粒状,由于切屑的崩碎而在加工表面留下许多麻点,使表面粗糙。
　　2.1.2 磨削加工对机件表面粗糙度的影响因素分析
　　正像切削加工时表面粗糙度的形成过程一样,磨削加工表面粗糙度的形成也时由几何因素和表面金属的塑性变形来决定的。影响磨削表面粗糙的主要因素有：(1)砂轮的粒度；(2)砂轮的硬度；(3)砂轮的修整/磨削速度；(4)磨削径向进给量与光磨次数；(5)工件圆周进给速度与轴向进给量；(6)冷却润滑液。
　　2.2 影响加工机件表面层物理机械性能的质量因素分析
　　在切削加工中,工件由于受到切削力和切削热的作用,使表面层金属的物理机械性能产生变化,最主要的变化是表面层金属显微硬度的变化、金相组织的变化和残余应力的产生。由于磨削加工时所产生的塑性变形和切削热比刀刃切削时更严重,因而磨削加工后加工表面层上述三项物理机械性能的变化会很大。
　　2.2.1 表面层冷作硬化
　　机械加工过程中因切削力作用产生表面层金属强化的结果,会增大金属变形的阻力,减小金属的塑性,金属的物理性质也会发生变化。
　　影响冷作硬化的主要因素有：切削刃钝圆,半径增大,对表层金属的挤压作用增强,塑性变形加剧,导致冷硬增强。刀具后刀面磨损增大,后刀面与被加工表面的摩擦加剧,塑性变形增大,导致冷硬增强。切削速度增大,刀具与工件的作用时间缩短,使塑性变形扩展深度减小,冷硬层深度减小。切削速度增大后,切削热在工件表面层上的作用时间也缩短乐,将使冷硬程度增加。
　　2.2.2 表面层材料金相组织变化
　　当切削热使被加工表面的温度超过相变温度后,表层金相组织将会发生变化，使金属强度和硬度降低，并伴有残余应力产生,甚至出现微观裂纹,这种现象称为磨削烧伤。在磨削淬火钢时，可能产生回火烧伤、淬火烧伤和退火烧伤等三种现象。
　　磨削热是造成磨削烧伤的根源,故改善磨削烧伤由两个途径：一是尽可能地减少磨削热地产生；二是改善冷却条件,尽量使产生的热量减少传入工件。即正确选择砂轮,合理选择切削用量,改善冷却条件。
　　3、提高机械加工工件表面质量的有效措施探讨
　　3.1 制订科学合理的工艺规程是保证工件表面质量的基础
　　科学合理的工艺规程是加工工件的方法依据。只有制订了科学合理的工艺规程，才能为加工工件表面质量满足要求提供科学合理的方法依据，使加工工件表面质量满足要求成为可能。对科学合理的工艺规程的要求是工艺流程要短，定位要准确，选择定位基准时尽量使定位基准与设计基准重合。
　　3.2 合理的选择切削参数是保证加工质量的关键
　　选择合理的切削参数可以有效抑制积屑瘤的形成，降低理论加工残留面积的高度，保证加工工件的表面质量。
　　3.3 合理的选择切削液是保证加工工件表面质量的必要条件
　　选择合理的切削液可以改善工件与刀具间的摩擦系数，可降低切削力和切削温度，从而减轻刀具的磨损，以保证工件的加工质量。
　　3.4 工件主要工作表面最终工序加工方法的选择至关重要
　　工件主要工作表面最终工序加工方法的选择至关重要，因为最终工序在该工作表面留下的残余应力将直接影响机器零件的使用性能。选择零件主要工作表面最终工序加工方法，须考虑该零件主要工作表面的具体工作条件和可能的破坏形式。
　　4、结语
　　工件的机械加表面质量对其使用性能会产生重要影响，因此在工件加工过程中，应当从多方面予以考虑，以确保工件表面的加工质量，为工件的整体质量提供有力保障。
　　参考文献
　　[1]杜学飞.《保证机械加工件表面质量的探讨》[J].内蒙古科技与经济,2008(3).

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