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提高零件表面加工质量的方法姓名：班级：学号：提高零件表面质量的方法0.摘要：本文对机械加工表面质量进行了分析，指出了影响机械加工表面质量的因素，并提出了提高机械加工表面质量的措施，对工程实践有一定的指导作用。1.零件表面质量的定义机械零件的表面质量包含加工表面的几何特点和表面层的物理化学性能两个方面的内容。零件表面几何特点主要指其表面粗糙度、表面波度、表面加工纹理和加工的伤痕。表面粗糙度是零件经过机械加工后表面上具有的由较小波峰和峰谷所组成的微观几何形状特点，是由机械加工中切削刀具的运动轨迹形成的，其波高与波长的比值一般大于1：50。表面波度是介于宏观几何形状误差与表面粗糙度之间的中间几何形状误差，主要由机械加工中切削刀具的偏移和振动造成的，其波高与波长的比值一般为1：501：1000。表面加工纹理是零件表面微观结构的主要方向，它取决于形成表面所采用的机械加工策略，即主运动和进给运动的关系。加工伤痕是在加工表面上一些个别位置出现的缺陷，如砂眼、气孔、裂痕和划痕等，大多是随机分布的。机械零件表面层的力学物理性能主要包含表面层的加工硬化、表面层金相组织的变化、表面层的残余应力三个方面的内容。2.零件表面质量产生的原因2.1 影响表面粗糙度的主要工艺因素（1） 刀具的几何参数、材料和刃磨质量刀具的几何参数中对表面粗糙度影响最大主要是副偏角、主偏角、刀尖圆弧半径。在一定的条件下，减小副偏角、主偏角、刀尖圆弧半径都可以降低表面粗糙度。在同样条件下，硬质合金刀具加工的表面粗糙度值低于高速钢刀具，而金刚石、立方氮化硼刀具又优于硬质合金，但由于金刚石与铁族材料亲和力大，故不宜用来加工铁族材料。另外，刀具的前、后刀面、切削刃本身的粗糙度直接影响加工表面的粗糙度，因此，提高刀具的刃磨质量，使刀具前后刀面、切削刃的粗糙度值应低于工件的粗糙度值。(2) 工艺系统的精度和刚度要想获得很小表面粗糙度，要求工艺系统具有足够的运动精度和刚度。2.2 影响零件表面层物理力学性能的工艺因素机械加工过程中，在切削力和切削热的作用下，工件表面一定深度内的表面层材料沿径向产生剪切滑移，晶格扭曲，晶粒拉长并纤维化，金相组织发生变化，导致材料物理、机械性能不同于基体材料，形成变质层（加工硬化、残余应力、金相组织变化等），从而影响零件表面质量。（1）表面层的加工硬化表面层的加工硬化程度取决于产生塑性变形时力、变形速度和变形温度。试验证明，力越大，塑性变形就越大，产生的加工硬化也越大；变形速度越大，塑性变形就越不充分，产生硬化程度相应减小；变形温度高，则硬化程度减小。因此，提高切削速度、减小进给量和背吃刀量，都可以减小切削变形和切削力，减轻加工硬化；增大刀具前角和后角、减小刃口钝圆半径，提高刀具的锋利性，可以减小挤压变形和切削力，从而减轻加工硬化；另外，合理使用切削液、减小刀具后刀面与加工表面间摩擦,同样降低加工硬化程度。（2）表面残余应力机械加工后，工件表面层的残余应力是冷态塑性变形、热态塑性变形和金相组织变化三者综合作用结果。切削加工时主要由冷态塑性变形引起的残余应力，磨削加工时主要是热态塑性变形和金相组织变化引起体积变化而产生的残余应力。总之，凡能减小塑性变形和降低切削或磨削温度的因素，都可以减少零件表层残余应力。3.表面质量产生的影响表面对零件使用性能产生影响的四个主要方面：(l)对零件耐磨性的影响。主要是表面粗糙度对零件耐磨性的影响。粗糙度越大，初期磨损量越大，引起被磨损表面尺寸变化越大。加工硬化(冷作硬化)对耐磨性也有影响。适当的冷作硬化有利于提高零件抗磨损性能。(2）对零件疲劳强度的影响。减小表面粗糙度有利于提高零件的抗疲劳强度。表面残余压应力和表面冷作硬化都有助于提高零件的抗疲劳强度。(3)对耐腐蚀性的影响。减小表面粗糙度、零件表面的残余压应力都可提高零件抗腐蚀能力。(4)对配合性质的影响。表面粗糙度直接影响零件间的配合性质，对配合关系零件一定要控制其Ra值。4.提高表面质量的方法提高表面质量是一个涉及范围非常广泛的问题，因为凡是参与切削加工的因素，都不同程度上对表面质量产生影响：这些影响通常是通过切削过程的塑性变形、切削力、切削温度、切削运动以及刀具几何形状的变化表现出来的，可以从以下几个方面采取措施提高表面质量。4.1刀具方面1.加强切割作用，减小推挤作用 加强切割作用，减小推挤作用不仅可以降低切削力与切削温度，而且也是提高表面质量的有效措施。对切割与推挤作用影响较大的是刀具的前角与刃口圆弧的大小。1）加大前角。加大前角可以减小推挤作用，使刀刃的切割作用更加突出，并使被切金属的塑性变形减小；同时，加大前角可以使基本变形区主要分布在切割层内，对已加工表面以下的金属影响较小。但应注意前角过大会使刀尖的强度降低，影响刀具的寿命。2）减小刃口圆弧半径。刀具刃口圆弧半径减小，可以缩小刀前变形量，加强刀刃的切割作用；同时，可以使直接受刃口圆弧挤压的金属层厚度减小。因此，减小刃口圆弧半径能使表面残余应力、冷硬层深度及冷硬程度降低，从而提高表面质量。3）采用斜刃切削。由于斜刃切削时，使切屑流向改变，刀具的实际前角加大，实际刃口圆弧半径减小，从而加强了刀刃的切割作用，并使推挤作用减小，有利于提高已加工表面的质量。2.提高刃磨质量控制磨损量 降低前、后刀面的粗糙度可以减小刀一屑之间的摩擦，可以降低切削变形和切削力，并能抑制积屑瘤和鳞刺。因此，合理规定磨损限度，是保证表面质量的重要环节。3.合理选择刀具材料 应根据工件的材料和具体加工条件合理选择刀具材料，提高加工表面质量。如用金刚石车刀车削超硬铝及无氧铜时，可获得很小的粗糙度；而采用硬质合金刀具，要获得小的粗糙度就比较困难。4.2零件方面零件材料的力学、物理性能及热处理状态对加工后的表面粗糙度、残余应力和冷硬现象都有影响。在工艺条件允许的范围内，可通过以下途径改善其加工性。（1）提高毛坯质量 提高毛坯外形的几何精度，保证其硬度及组织的均匀性，可以减小切削力的波动，使振动及刀具磨损减小，有利于提高表面质量。（2）通过热处理改善切削加工性 通过热处理提高塑性较大材料的硬度，可改善表面质量。如对20钢在切削前进行正火处理，可改善它的切削加工性。4.3切削用量方面（1）切削速度 一般情况下，提高切削速度可以减小切削变形，降低切削力，使表面质量提高。同时在高速下，积屑瘤和鳞刺高度会降低或消失。当切削速度受到限制时，应针对影响表面质量的主要因素确定合理的切削速度。如拉削加工中，要考虑到抑制鳞刺和积屑瘤缺陷，选择适当的切削速度范围。（2）切削深度与走刀量 加大切削深度与走刀量，使切削层截面积增大，切削变形量及切削力也随之增加，并引起基本变形区的扩大，造成表面质量的降低。因此，在精加工中，常采用较小的切削深度和走刀量。4.4冷却润滑方面根据具体情况选用冷却润滑液，并与适当的冷却润滑方法相配合，能够有效地降低塑性变形、摩擦、切削力、切削温度和刀具磨损，显著提高表面质量。4.5其他方面（1）提高机床刚性及运动精度 机床刚性好、运动精度高，对减小切削力的波动和抑制振动有明显效果；同时，可保证切削加工的平稳性，提高表面质量。（2）合理选择切削方法 由于选择切削方法不同，所获得表面粗糙度不同；表面残余应力的性质与大小也将不同。因此，应根据表面质量的不同要求恰当地确定切削方法。（3）控制残余应力的平衡 在切削加工中能够控制残余应力的分布，使其平衡，就能够避免或减小零件的变形，如采用对称切削法等。（4）采用滚压加工 滚压加工是依靠零件表层金属的塑性变形来提高尺寸精度和降低表面粗糙度的，并在一定程度上提高零件的耐磨性和疲劳强度。但强化过于严重，可能造成表面裂纹，甚至出现剥离现象。所以，在滚压加工时，要严格控制滚压留量和滚压次数。5.结论由于机械加工表面对机械零件的使用性能如耐磨性、接触刚度、疲劳强度、配合性质、抗腐蚀性能及精度的稳定性等有很大的影响，因此对机械零件的重要表面要提出一定的表面质量要求。由于影响表面质量的因素是多方面的，因此应综合考虑各方面的因素，对表面质量根据需要提出经济实用性的要求，制定科学合理的工艺规程、合理选择切削参数和切削液、科学确定零件主要工作表面最终工序加工方法，提高零件表面加工质量。