浅析机械加工表面质量影响因素

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  【摘 要】机器的组成离不开零件,因此零件在质量和性能上的好坏也决定了机器能否有效运行。因而零部件在质量上的要求也在一定程度上对机械加工表面的质量有一定的要求,因此,本文将对机械加工表面质量影响因素进行分析,从而提高机械加工方面的质量水平,改善机械加工在加工表面的质量问题。
  【关键词】零件加工 质量 机械表面 影响因素 残余应力
  科学技术的发展为我们的生产技术的进步提供一个良好的技术基础,使得人们机械零件的要求质量的越来越高,因此,随着仪器的不断升级,机械零件的要求也越来越高,因此为了确保机械的安全有效的运行,对机械零件的质检也要进行严格把守。在机械零件质量问题我们不仅强调精度上的精密,在其表面质量上的要求也是有一定的要求。机械加工表面质量是指机械零部件加工完成后,其表面所表现的出的状态[1]。机械表面质量会随身机器在运行的过程不断的受到磨损和腐蚀,从而能也在一定程度影响了机器的质量问题。因此对机械加工的表面质量影响因素进行阐述,从而能够改善机器使用寿命。
  一、机械加工零件表面质量含义及要求
  (一)表面质量含义
  机械的表面是难以做到绝对光滑的程度的技术水平,在零件表面进行加工时对受切削力、切削热的影响产生机械性能的改变,因此我们一般从三个方面对表面质量进行含义概括。
  1.机械加工零件表面粗糙度。粗糙度的产生是由于加工表面在进行切削的加工过程中产生的微小峰谷从而导致在微观形成一定几何形状的误差,也由于加热和切割工具在使用过程中产生的摩擦和高频振动也会形成机械表面的粗糙度。
  2.机械性能的变化。由于受到物理作用的原因,在机械表面往往在加工过程中受到切削变形或者是切削热的影响,因此产生的残余应力是会在一定程度上使得表面产生裂纹。从而影响了金属表面质量的稳定度,存在着一定的威胁性。
  3.表面层金相组织的变化。对机械表面惊醒磨削时,所产生的高温容易破坏到机械零件表面,使得钢件表面退火,从而导致表面的金属发生了相变。
  (二)机械表面加工要求
  1.严格对零件表面尺寸公差进行规范;2.零件表面所有参数要符合零件规定;3.做好硬度测试使其满足硬度标准;4.表面粗糙度需要满足Ra值的标准。
  二、影响机械加工表面质量的因素
  (一)零件的耐磨性为影响因素之一
  零件的耐磨性之所以影响着机械加工的表面质量,是因为所使用的摩擦副材料、热处理情况和润滑剂条件有着一定的联系,从而使得耐磨性下这样的情况下,影响着机械加工的表面质量,而零件进行磨损的过程中一般分三个阶段进行,在初期阶段,即是摩擦副阶段在工作开始运行时,都是呈现较明显的摩擦效果。一般经过初期阶段后,后面的磨损的程度则会相对稳定,进入正常的磨损阶段。而在过了正常的磨损阶段后,迎来的又是一个磨损加速期,才会导致零件不能正常运行,这一阶段一般为急剧磨损阶段。
  (二)表面粗糙度为影响因素之一
  表面的粗糙度也影响加工表面的质量,首先从材料性质来分析,在运用塑性材料对其进行加工时,切削和部分工件分离的过程中,产生一定的撕裂作用并且提高零件表面的粗糙程度。对于材料的选择上,韧性强的,金属的变形则越大,粗糙度也会随即增加。部分脆性材料加工时,形成的碎粒状的工业材料也会影响着零件表面的粗糙度。切削加工的方式也会影响着机械表面质量。加工表面粗糙度的形成也跟磨削加工是各项物理因素有关,由于金属的变形或者是其他的集合因素的影响,不妥善处理也加大零件表面的粗糙程度。
  (三)表面的物理机械性能为影响因素之一
  切削加工的形式常常用来机械加工,然而在切削力的作用下容易产生塑形变形,使得表面金属上的晶格扭曲、畸变或者是晶粒间产生的剪切滑移,导致晶粒被拉长或者纤维化。这也在一定程度上影响了表面金属的强度和硬度。这样的现象为冷作硬化。让表面金属强化从而增大金属的变形阻力,减少塑性,影响金属的物理变化。由于被冷作硬化的金属已经处在一个相对不稳定的状态,只要有可能将会实现较为稳定的转化,这种情况则称为弱化现象。它的转化是需要依靠一些条件,如温度这项参数的各方面因素,温度高低还是持续的时间长短都会影响这一因素的变化。因为在加工的过程中受到了力和热的作用,都在一定程度影响到了加工后的表层金属强化和弱化的综合作用。因此这里有三项的评定标准,表层金属上一般就分为显微硬度HV、硬化层深度h和硬化程度N.
  残余反应力的形成在一定程度为机械表面加工形成的原因有三点。首先针对在加工进行的切削时,由于产生的切削热会影响表面金属层发生一定的塑性变形,这样的情况下则增大了金属的比容,体积变大,因而受到其他金属阻碍。在另一方面金属也相应的残余拉应力。在金相组织方面,密度和比容的不相同,使得在表层出现金相组织改变情况下的金属也会随之发生变化,产生残余应力对工作表面的残余应力,使得在切削加工的过程中,在金属表层的塑性发生变化的过程时,相连接的基体属性也随之发生了变化。金属表层的比容也随之增大,相应的体积也发生改变,里层的金属也会组织表面的变化,这时则产生了残余应力,而里层的金属层则很难在形成残余拉应力。由于切削会积聚较多的热量,基体的金属也会相应的对此为此组织表层金属比容的变化。也同样会产生残余应力。
  表面残余应力,一般情况下,表层金属发生金相组织变化的原因是因为被磨工件的表面层温度已经超过金相组织所能承受的温度范围,使得表层金属的强度和硬度都随之降低,从而残生了残余应力,更严重的情况还会出现微观裂纹,一般这种现象称为磨削烧伤。
  改善磨削烧伤的方法:磨削所产生的热量是形成磨削烧伤的根本原因,因此改善这种情况下的方法之一便是选择正确的砂轮,并合理安排所选择的切削量,避免过度产热,尽量减少磨削热的产生。另外一种方法则是改变外部的温度条件,运用冷冻降温的形式,使得热量尽可能不要影响到工件。温度的降低也在一定程度上减少了热量的扩散,有效减少工件的变形。从而确保工件的质量水平和精确度等参数的稳定程度。
  三、结语
  综上所诉,对于机器各方面的要求随着时代的发展,所追求各方面的项目参数的要求也越来越高,上文所说的耐磨性、粗糙性或者残余应力的产生等之类的各方面影响因素,对于机械加工表面质量具有重要的影响力,但要表面加工技术的不断进化,这都需要人力和物力两方面去共同努力才能真正意义上为机械加工表面质量进行保证。才能使得这项技术充分发挥其自身的特点去为机械行业加工不断改进。
  参考文献:
  [1]陈宏钧,方向明.典型零件机械加工生产实例[M].北京:机械工业出版社,2010.
  [2]吴相宪,王正为,黄玉堂.实用机械设计手册[M].北京:中国矿业大学出版社.2003.
  [3]郑玉皎.机械加工表面质量的影响因素及其对策[J].中国科技博览,2009(21)
  [4]陈彦华.机械加工表面质量的影响因素[J].中国新技术新产品,2009(24)
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