影响机械加工表面粗糙度的几个因素及措施[定稿]

第一篇：影响机械加工表面粗糙度的几个因素及措施[定稿]

职教类

影响机械加工表面粗糙度的几个因素及措施

摘要：表面粗糙度是零件表面所具有的微小峰谷的不平程度，它是评价零件的一项重要指标。一般说来，它的波距和波高都比较小，是一种微观的几何形状误差。对机械加工表面，表面粗糙度是由切削时的刀痕，刀具和加工表面之间的摩擦，切削时的塑性变形，以及工艺系统中的高频振动等原因所造成的。表面粗糙度是检验零件质量的主要依据，它的选择直接关系到生产成本、产品的质量、使用寿命。

关键词：机械加工

表面粗糙度

提高措施

随着工业技术的飞速发展，机器的使用要求越来越高，一些重要零件在高压力、高速、高温等高要求条件下工作，表面层的任何缺陷，不仅直接影响零件的工作性能，而且还可能引起应力集中、应力腐蚀等现象，将进一步加速零件的失效，这一切都与加工表面质量有很大关系。因而表面质量问题越来越受到各方面的重视。

一、机械加工表面粗糙度对零件使用性能的影响

表面粗糙度对零件的配合精度，疲劳强度、抗腐蚀性，摩擦磨损等使用性能都有很大的影响。

1、表面质量对零件配合精度的影响

（1）对间隙配合的影响

由于零件表面的凹凸不平，两接触表面总有一些凸峰相接触。表面粗糙度

过大，则零件相对运动过程中，接触表面会很快磨损，从而使间隙增大，引起配合性质改变，影响配合的稳定性。特别是在零件尺寸和公差小的情况下，此影响更为明显。

(2)对过盈配合的影响

粗糙表面在装配压入过程中，会将相接触的峰顶挤平，减少实际有效过盈量，降低了配合的连接强度。

2、表面质量对疲劳强度的影响

零件表面越粗糙，则表面上的凹痕就越深明，产生的应力集中现象就越严重。当零件受到交变载荷的作用时，疲劳强度会降低，零件疲劳损坏的可能性增大。

3、表面质量对零件抗腐蚀性的影响

零件表面越粗糙，则积聚在零件表面的腐蚀气体或液体也越多，且通过表面的微观凹谷向零件表层渗透，形成表面锈蚀。

4、表面质量对零件摩擦磨损的影响

两接触表面作相对运动时，表面越粗糙，摩擦系数越大，摩擦阻力越大，因摩擦消耗的能量也越大，并且还影响零件相对运动的灵活性。此外，表面越粗糙，两配合表面的实际有效接触面积越小，单位面积压力越大，更易磨损。

此外，表面粗糙度还影响零件的接触刚度、密封性能、产品的美观和表面涂层的质量等。因此，提高产品的质量和寿命应选取合理的表面粗糙度。

二、影响表面粗糙度的因素及措施

1、切削加工影响表面粗糙度的因素

在加工表面留下了切削层残留面积，其形状是刀具几何形状的复映。减小

进给量vf、主偏角、副偏角以及增大刀尖圆弧半径，均可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。合理选择润滑液和提高刀具刃磨质量以减小切削时的塑性变形和抑制刀瘤、鳞刺的生成，也是减小表面粗糙度值的有效措施。

2、工件材料的性质

加工塑性材料时，由于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，使表面粗糙度值加大。

3、切削用量

（1）进给量ƒ影响

采用较小的进给量ƒ，加工表面残留面积高度较小，对减小粗糙度Ra值有利。

（2）切削速度υ的影响

切削塑性材料，当切削速度υ小于5 m／min或大于100 m／min时，不易产生积屑瘤，对减小粗糙度Ra值有利。当切削速度υ在20--25 m／min，且切削温度约为300ºC时，切屑与刀具前刀面摩擦系数最大，此时积屑瘤高度最大，使粗糙度Ra值增加。

（3）切削深度αp影响

切削深度αp比进给量ƒ和切削速度υ对粗糙度Ra值的影响要小。当αp减小时，切削力减小，不易产生振动，对减小粗糙度Ra值有利。

4、磨削加工影响表面粗糙度的因素

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

是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；(4)磨削速度；(5)磨削径向进给量与光磨次数；(6)工件圆周进给速度与轴向进给量；(7)冷却润滑液。

三、提高表面粗糙度的措施

1、减小切削加工表面粗糙度的措施

(1)刀具方面：在工艺系统刚度足够时，采用较大的刀尖圆弧半径re，较小副偏角k＇r，使用长度比进给量稍大一些的k＇r=0的修光刃；采用较大的前角r。加工塑性的材料，提高刀具的刃磨质量，减小刀具前、后刀面的粗糙度数值，使其不大于Ra1.25μm；选用与工件亲和力小的刀具材料；对刀具进行氧、氮化处理；限制副刀刃上的磨损量；选用细颗粒的硬质合金做刀具等。

(2)工件方面：应有适宜的金相组织(低碳钢、低合金钢中应有铁素体加低碳马氏体、索氏体或片状珠光体，高碳钢、高合金钢中应有粒状珠光体)；加工中碳钢及中碳合金钢时若采用较高切削速度，应为粒状珠光体；若采用较低切削速度，应为片状珠光体组织。合金元素中碳化物的分布要细匀；易切钢中应含有硫铅等元素；对工件进行调质处理，提高硬度，降低塑性；减小铸铁中石墨的颗粒尺寸等。

(3)切削条件方面：以较高的切削速度切削塑性材料；减小进给量；采用高效切削液；提高机床的运动精度，增强工艺系统刚度；采用超声波振动切削加工等。

2、减小磨削加工表面粗糙度参数值的措施

(1)砂轮特性方面：采用细粒度砂轮；提高磨粒切削刃的等高性；根据工件材料、磨料等选择适宜的砂轮硬度；选择与工件材料亲和力小的磨料；采用适宜的弹性结合剂的砂轮，采用直径较大的砂轮；增大砂轮的宽度等。

(2)砂轮修整方面：金刚石的耐磨性、刃口形状、安装角度应满足一定要求；选择适当的修整用量。

(3)磨削条件方面：提高砂轮速度或降低工作速度，使V砂/V工的比值增大；采用较小的纵向进给量、磨削深度，最后进行无进给光磨。正确选用切削液的种类、浓度比、压力、流量和清洁度等；提高砂轮的平衡精度；提高主轴的回转精度、工作台运动的平衡性及整个工艺系统的刚度。

四、结 论

由于机械加工表面对机器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，因此对机器零件的重要表面应提出一定的表面粗糙度要求。由于影响表面粗糙度的因素是多方面的，因此应该综合考虑各方面的因素，对表面粗糙度根据需要提出比较经济适用的要求。

第二篇：浅谈影响机械加工表面质量的因素及改进措施

江西冶金职业技术学院

机电一体化技术专业毕业设计（论文）

题 目: 浅谈影响机械加工表面质量的因素及改进措施

系

(部)：

机电工程系

专业名称：

机电一体化

姓

名：

张

丽

准考证号： 057010700806 班

级：

09机电自考本科班（专科）

指导老师：

肖 业 文

提交时间：

2012年4月3日

摘 要

部分的机械设备零件的破坏，总是从零件表面开始的。产品的性能，特别是它的可靠性和耐久度，在很大程度上决定于零件表面层的质量。研究机械加工表面质量，其目的就是为了掌握机械加工中各个工艺对加工表面质量影响的规律，以便利用这些规律来控制加工过程，最终达到改善产品质量、增强产品使用性能的目的。随着工业技术的飞速发展,机器的使用要求越来越高,一些重要零件在高压力、高速、高温等高要求条件下工作,表面层的任何缺陷,不仅直接影响零件的工作性能,而且还可能引起应力集中、应力腐蚀等现象,将进一步加速零件的失效,这一切都与加工表面质量有很大关系。因而表面质量问题越来越受到各方面的重视。一台机器在正常的使用过程中,由于其零件的工作性能逐渐变坏,以致不能继续使用,有时甚至会突然损坏。其原因除少数是因为设计不周而强度不够,或偶然事故引起了超负荷以外,大多数是由于磨损、受到外界介质的腐蚀或疲劳破坏。磨损、腐蚀和疲劳损坏都是发生在零件的表面,或是从零件表面开始的。因此,加工表面质量将直接影响到零件的工作性能,尤其是它的可靠性和寿命。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。

关键词：机械加工 表面质量 改进措施

目 录

前言………………………………………………… …........一、机械加工表面质量对产品性能的影响..................1.1面质量对耐磨性的影响...............................1.2表面质量对疲劳强度的影响...........................1.3表面质量对耐蚀性的影响...........................1.4表面质量对配合质量的影响.........................二、影响机械加工表面质量的因素..........................2.1切削加工..............................................2.2 表面层冷作硬化.........................................2.3表面层材料金相组织变化...............................2.4表面层残余应力..........................................三、提高加工表面质量的措施....................................3.1 刀具方面...........................................3.2 工件材料方面.........................................3.3切削条件方面...............................................3.4 加工方法方面...............................................3.5减少加工表面层变形强化和残余应力提高加工表面质量.....结语..............................................................致谢............................................................参考文献.......................................................浅谈影响机械加工表面质量的因素及改进措施 前言

机械加工表面质量，是指零件在机械加工后被加工面的微观不平度，也叫粗糙度，其加工后的表面质量直接影响被加工件的物理、化学及力学性能。产品的工作性能、可靠性、寿命在很大程度上取决于主要零件的表面质量。机械零件的破坏，一般总是从表面层开始的。一般而言，重要或关键零件的表面质量要求都比普通零件要高。这是因为表面质量好的零件会在很大程度上提高其耐磨性、耐蚀性和抗疲劳破损能力。研究机械加工表面质量的目的就是为了掌握机械加工中各种工艺因素对加工表面质量影响的规律，以便运用这些规律来控制加工过程，最终达到改善表面质量、提高产品使用性能的目的。

1．机械加工表面质量对产品性能的影响 1.1 表面质量对耐磨性的影响

零件磨损一般可分为三个阶段，初期磨损阶段、正常磨损阶段和剧烈磨损阶段。表面粗糙度对零件表面磨损的影响很大。一般说表面粗糙度值愈小，其磨损性愈好。但表面粗糙度值太小，润滑油不易储存，接触面之间容易发生分子粘接，磨损反而增加。因此，接触面的粗糙度有一个最佳值，其值与零件的工作情况有关，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表面质量对疲劳强度的影响

金属受交变载荷作用后产生的疲劳破坏往往发生在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。表面粗糙度值愈大，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，产生裂痕。表面粗糙度越大，表面的纹就越深，纹底半径越小，抗疲劳破坏底能力就越差。

1.3表面质量对耐蚀性的影响

零件在潮湿的空气或有腐蚀性的介质中工作时，常会发生化学腐蚀或电化学腐蚀。化学腐蚀，是由于在粗糙表面的凹谷处容易积聚腐蚀性介质而发生化学反应；电化学腐蚀，是由于不同金属材料的零件表面相接触时，在表面的波峰处产生电化学作用而被腐蚀掉。因此，减小表面粗糙度值可以提高零件的耐腐蚀性。

零件在应力状态下工作时．会产生应力腐蚀。表面冷作硬化或产生金相组织变化时，往往都会引起表面残余应力，因而会降低沙子烘干机设备零件的耐腐蚀性。

1.4表面质量对配合质量的影响

表面粗糙度值的大小将影响配合表面的配合质量。对于间隙配合，粗糙度值大会使磨损加大，间隙增大，破坏了要求的配合性质。对于过盈配合，装配过程中一部分表面凸峰被挤平，实际过盈量减小，降低了配合件间的连接强度。因此，有配合要求的表面，必须规定较小的表面粗糙度。

2．影响机械加工表面质量的因素 2.1切削加工

刀具几何形状的复映刀具相对于工件作进给运动时，在加工表面留下了切削层残留面积，其形状是刀具几何形状的复映。减小进给量、主偏角、副偏角以及增大刀尖圆弧半径，均可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，合理选择润滑液和提高刀具刃磨质量以减小切削时的塑性变形和抑制刀瘤、鳞刺的生成，也是减小表面粗糙度值的有效措施。

工件材料的性质。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。工件材料韧性愈好，金属的塑性变形愈大，加工表面就愈粗糙。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。

磨削加工影响表面粗糙度的因素。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是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：砂轮的粒度、砂轮的硬度、砂轮的修整磨削速度、磨削径向进给量与光磨次数工件圆周进给速度与轴向进给量冷却润滑液。

影响加工表面层物理机械性能的因素。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表面层冷作硬化

冷作硬化及其评定参数。机械加工过程中因切削力作用产生的塑性变形，使品格扭曲、畸变，晶粒间产生剪切滑移，品粒被拉长和纤维化，甚至破碎，这些都会使表面层金属的硬度和强度提高，这种现象称为冷作硬化（或称为强化）。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。被冷作硬化的金属处于高能位的不稳定状态，只要一有可能，金属的不稳定状态就要向比较稳定的状态转化，这种现象称为弱化。弱化作用的大小取决于温度的高低、温度持续时间的长短和强化程度的大小。由于金属在机械加工过程中同时受到力和热的作用，因此，加工后表层金属的最后性质取决于强化和弱化综合作用的结果。评定冷作硬化的指标有三项，即表层金属的显微硬度HV、硬化层深度h和硬化程度N。

式中H——加工后工件表面层显微硬度

H0——加工前工件材料显微硬度

影响冷作硬化的主要因素。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，将使冷硬程度增加。进给量增大，切削力也增大，表层金属的塑性变形加剧，冷硬作用加强。工件材料的塑性愈大，冷硬现象就愈严重。

2.3表面层材料金相组织变化

当被磨工件表面层温度达到相变温度以上时,表层金属发生金相组织的变化,使表层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,可能产生以下三种烧伤:

回火烧伤:如果磨削区的温度未超过淬火钢的相变温度,但已超过马氏体的转变温度,工件表层金属的回火马氏体组织将转变成硬度较低的回火组织(索氏体或托氏体),这种烧伤称为回火烧伤。

淬火烧伤:如果磨削区温度超过了相变温度,再加上冷却液的急冷作用,表层金属发生二次淬火,使表层金属出现二次淬火马氏体组织,其硬度比原来的回火马氏体的高,在它的下层,因冷却较慢,出现了硬度比原先的回火马氏体低的回火组织(索氏体或托氏体),这种烧伤称为淬火烧伤。

退火烧伤:如果磨削区温度超过了相变温度,而磨削区域又无冷却液进入,表层金属将产生退火组织,表面硬度将急剧下降,这种烧伤称为退火烧伤。

改善磨削烧伤的途径 :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,尽量使产生地热量少传入工件。

正确选择砂轮;合理选择切削用量;改善冷却条件。

2.4表面层残余应力

产生残余应力的原因：

（1）切削时在加工表面金属层内有塑性变形发生，使表面金属的比容加大。由于塑性变形只在表层金属中产生，而表层金属的比容增大，体积膨胀，不可避免地要受到与它相连的里层金属的阻止，因此就在表面金属层产生了残余应力，而在里层金属中产生残余拉应力。

（2）切削加工中，切削区会有大量的切削热产生。

（3）不同金相组织具有不同的密度，亦具有不同的比容。如果表面层金属产生了金相组织的变化，表层金属比容的变化必然要受到与之相连的基体金属的阻碍，因而就有残余应力产生。

零件主要工作表面最终工序加工方法的选择：

零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。在交变载荷作用下，机器零件表面上的局部微观裂纹，会因拉应力的作用使原生裂纹扩大，最后导致零件断裂。从提高零件抵抗疲劳破坏的角度考虑，该表面最终工序应选择能在该表面产生残余压应力的加工方法。

3．提高加工表面质量的措施

通过前面的分析，我们知道影响表面粗糙度的因素有切削条件（切削速度、进给量、切削液）、刀具（几何参数、切削刃形状、刀具材料、磨损情况）、工件材料及热处理、工艺系统刚度和机床精度等几个方面。在了解了影响表面粗糙度的因素之后，我们必须根据需要降低加工表面的粗糙度，改善机械加工的表面质量。

3.1 刀具方面

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。为了减少残留面积，刀具应采用较大的刀尖圆弧半径、较小的副偏角或合适(=0)的修光刃或宽刃精刨刀、精车刀等。选用与工件材料适应性好的刀具材料，避免使用磨损严重的刀具，这些均有利于减小表面粗糙度。

3.2工件材料方面

工件材料性质中，对加工表面粗糙度影响较大的是材料的塑性和金相组织。对于塑性大的低碳钢、低合金钢材料，预先进行正火处理以降低塑性，切削加工后能得到较小的粗糙度。工件材料应有适宜的金相组织（包括状态、晶粒度大小及分布）。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。工件材料韧性愈好,金属的塑性变形愈大,加工表面就愈粗糙。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。

3.3切削条件方面

切削用量：切削塑性材料时，采用高速切削，可减小切削变形，且可以抑制积屑瘤的产生，有利于减小表面粗糙度；切削脆性材料时，切削速度对表面粗糙度影响不大。减小进给量f可降低残留面积高度，减小表面粗糙度。但是，进给量f不能过小，否则刀刃由于切削厚度过小而无法切入工作，与工件发生强烈的挤压和摩擦，反而使粗糙度值增大。以较高的切削速度切削塑性材料可抑制积屑瘤出现，减小进给量，采用高效切削液，增强工艺系统刚度，提高机床的动态稳定性，都可获得好的表面质量。

3.4加工方法方面

1）、选择合理的磨削参数：

在生产中比较可行的办法是通过实验来确定磨削参数。先按初步先定的磨削参数试磨，检查工件表面热损伤情况，据此调整磨削参数直至最后确定下来。另一种方法是在磨削过程中连续测量磨削区的温度，然后控制磨削参数。

2）、选择有效的冷却方法：

选择适宜的磨削液和有效的冷却方法，如采用高压大流量冷却、内冷却或为减轻高速旋转的砂轮表面的高压附着气流的作用，有利于冷却液能顺利地喷注到磨削区。

主要是采用精密、超精密和光整加工。选用较小的径向进给量，选用较大的砂轮速度和较小的轴向进给速度，工件速度应该低些，采用细粒度砂轮；精细修整砂轮工作表面，使砂轮上磨粒锋利，也可达到较好的磨削效果。选择适宜的磨削液能获得低粗糙度表面。

3.5减少加工表面层变形强化和残余应力提高加工表面质量

合理选择刀具的几何形状，采用较大的前角和后角，并在刃磨时尽量减小其切削刃刃口半径；使用刀具时，应合理限制其后刀面的磨损宽度；合理选择切削用量，采用较高的切削速度和较小的进给量；加工时采用有效的切削液等，可减少加工表面层变形强化。

结 语

当零件表面存在残余应力时，其疲劳强度会明显下降，特别是对有应力集中或在有腐蚀性介质中工作的零件，影响更为突出。为此，应尽可能在机械加T中减小或避免产生残余应力。但是，影响残余应力产生的因素较为复杂。总的说来，凡能减小塑性变形和降低切削温度的因素都能使已加工表面的残余应力减小。

此外，生产中常采用滚压、挤（胀）孔、喷丸强化、金刚石压光等冷压加工方法来改善表面层材质的变化。通过这些措施在生产实践中的应用，大大的提高了机械加工零件的表面质量，提高了产品的工作性能、可靠性、寿命。

致 谢

本论文设计在肖业文老师的悉心指导和严格要求下已完成，从课题选择到具体的写作过程，论文初稿与定稿无不凝聚着李老师的心血和汗水，在我的毕业设计期间，肖老师为我提供了种种专业知识上的指导和一些富于创造性的建议，肖老师一丝不苟的作风，严谨求实的态度使我深受感动，没有这样的帮助和关怀和熏陶，我不会这么顺利的完成毕业设计。在此向老师表示深深的感谢和崇高的敬意！

在临近毕业之际，我还要借此机会向在这四年中给予我诸多教诲和帮助的各位老师表示由衷的谢意，感谢他们三年来的辛勤栽培。不积跬步何以至千里，各位任课老师认真负责，在他们的悉心帮助和支持下，我能够很好的掌握和运用专业知识，并在设计中得以体现，顺利完成毕业论文。

同时，在论文写作过程中，我还参考了有关的书籍和论文，在这里一并向有关的作者表示谢意。

我还要感谢同组的各位同学以及我的各位室友，在毕业设计的这段时间里，你们给了我很多的启发，提出了很多宝贵的意见，对于你们帮助和支持，在此我表示深深地感谢！

参考文献

[1]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)． [2]李凯云．机械加工表面质量对机器使用性能的影响[J]．汽车运用，2008，(1)． [3]余志娟，机械加工表面质量及影响因素探析[J]．装备制造技术，2009，(6)． [4]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)． [5]刘瑞芬．对机械加工表面质量的分析[J]．河北冶金，2006，(4)．

第三篇：影响机械加工表面质量的因素及改进措施（定稿）

影响机械加工表面质量的因素及改进措施

摘 要：机械加工制造的主要检测指标就是加工精度的要求，对于机械加工表面质量水平直接决定了机械部件的使用方式和使用方法。为了有效保障机械加工表面性能满足客户的使用要求，保障设备顺利运转，需要加强加工表面影响因素分析，积极采取相对的解决策略。本文的分析思路主要分为三个步骤，首先是充分了解零件使用性能有影响的因素，然后对相关的情况进行总结，针对存在的问题，提出了有效的改进措施和对策，对于机械加工精准提升方面具有很大的现实借鉴意义。

关键词：机械制造；表面性能；解决措施；加工部件

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.09.015

机械加工表面方式对于零件加工性能的相关影响

1.1 表面质量对疲劳度的影响

（1）加工表面层硬化时间对机械零件的疲劳强度测试的影响。对零件进行硬化加工可以遏制现存裂纹的扩展以及形成新的裂纹。（2）部件加工表面施加压力对疲劳强度的影响。其表面的参与压力能够使得零件具有相对稳定的疲劳强度，这主要是因为拉应力会让零件表面原有的裂纹逐渐变大，这样就可以大大降低零件表面的疲劳程度，同时拉应力还能够有效的减小疲劳裂纹产生的速度，所以才能够在一定程度上控制零件表面的疲劳强度。（3）零件表面的加工平滑性能对其疲劳程度测试的影响。在一定状态下，疲劳裂纹的出现一般都集中在表面粗糙的最低点处。

1.2 表面加工程度对耐磨性的影响

机械部件表面加工精度的高低影响分为三个级别：（1）零件表面淬火硬化流程对其耐磨性的影响程度。之所以在零件加工过程中经常会在表面做淬火硬化的处理方式是因为这样可以有效增大零件表面的硬度，最终使得其耐磨性得到提高。（2）零件加工面粗糙度有利于提升耐磨性能。任何零件表面都是有一定的粗糙性的，正因为如此，我们很容易得知，零件的两个表面在接触过程中，耐磨性能好的加工部件，对于不同器件之间的接触面积越小，说明耐磨性能越好。

1.3 零件表面的质量对其耐腐蚀性的影响

对零件的耐腐蚀性有影响的因素非常多，其中表面的质量的影响程度非常大。零件表面的粗糙程度对于具有腐蚀性物质的聚集能力也是有影响的，比如在粗糙表面的低洼处更容易聚集这些腐蚀物，长期积累，腐蚀现象明显，就会降低零件的耐腐蚀性。另外，之前提到的施压压力对零件耐腐蚀性也会有负面的影响，主要的影响过程是把原有腐蚀开裂处面积变大，使得化学腐蚀速率急剧增加。机械部件表面加工精度的影响因素分析

2.1 切削力以及切削热对零件表面质量影响

由于切削零件的时候会受到相关作用的影响，零件表面的形态会发生很大的变化，这样就使得零件出现冷却硬化的现象了，这样零件变形的概率会变小，也就是说抵抗零件变形的阻力增大了，零件整体的机械性能收到了改变。切削热的产生在加工机械的过程中是不可避免的，如果产生的热量过多并且超过了它本身能够承受的程度，那么零件表面质量就会受到很大的影响，从而使得零件表面的硬度发生变化，同时还会产生参与拉应力，使得零件的表面质量受到很大的改变。

2.2 原始误差对零件表面质量影响的程度

原始误差对零件表面质量的影响还是非常大的，一般来说原始误差存在的原因有两个方面，首先是制造零件的机械设备本身存在误差，另一个方面的原因是机械设备之间的相对位置摆放过程中产生一定的误差，这样就导致了最终零件具有误差。，所以在今后的生产过程中，一定要注意这两个方面对零件带来的误差，通过机械设备质量的提高以及操作人员技术水平的提高来减小零件的原始误差，机械部件加工精度越高，整体质量越好，使用寿命越长。

2.3 零件表面质量与施压压力以及温度的影响

切削是零件加工中必不可少的一道工序，但是切削过程会使得零件出现塑性变形的现象，具体来说就是零件表面与内部脱离，这样的现象对导致零件表层的出现相对作用，同时还可能导致参与拉应力的产生，影响零件的整体质量。在机械加工时零件的表面层由于受切削热的影响，零件基体温度和表面层温度间的温度差变大，由于整体材料的热缩系数不同，就会热缩分离，产生变形、开裂的现象，进而严重影响零件的机械加工表面质量。提升机械工件表面加工水准的解决措施

3.1 优化的工艺流程，改善切削条件

选择合理的切削条件以及制定科学的工艺流程是保证零件加工表面质量的关键与基础。流程要满足定位基准、设计基准统一重合的原则，便于装夹定位，确保零件加工方法具有合理性的前提是制定科学准确的工艺流程，只有制定更加合理的工艺流程才能够提高零件的整体质量。所以科学的切削速度、切削刀具角度以及适当的进给量等切削加工条件，才能有效地确保零件的表面机加工质量。

3.2 运用更加先进加工工艺来降低原始误差

在加工机械零件时可以对先进的加工技术进行积极的引进，利用误差预防技术以及补偿技术来使得零件加工品质得以有效的，提升加工精准性，降低加工误差引发的表面质量问题。利用更加先进的设备，与此同时，引进更加科学的工艺，只有做到这两点才能够提高零件的制造能力，还能够改善原有加工工艺带来的不足之处，通过均始化原始误差和原始误差转移方式来减少主要原始误差的影响，误差虽然是不可避免的，但是可以通过更换加工设备，使用先进的加工技术来不断改善传统加工误差的影响。

3.3 降低机械零件的残余应力和表面层热变形对质量的影响

加工零部件时，要结合设备的性能要求，建立加工指标规划设计，在提升表面性能方面，可以纯化机械部件材料组成，减少热缩现象对于材料性能的影响，改善切削液的加入方式和使用流程，降低残余应力产生的裂痕。除此之外，在制造零件的过程中，还可以利用相关的制造工艺零件来使得自身表面质量得以有效的改善，增强工件表面材料性能的稳定性，进而减小在加工零件时产生的表面层热变形与残余应力。结语

要想保证机械设备能进行正常运转，必须使机械零件具有良好的工作性能。所以，在加工机械的过程中对影响其表面质量的关键性因素要进行重点分析，并且要采取行之有效的措施，从而提高我国的机械加工表面的技术水平，使得我国生产零件的整体质量得到进一步的提高，推动我国制造业在全球化的竞争中脱颖而出，最终促进我国社会经济的发展和综合国力的提高。

参考文献：

[1]肖英军.影响机械加工表面质量的因素及改进措施[J].科技创业家，2014（03）：72.

第四篇：表面粗糙度轮廓及其检测

第五章 表面粗糙度轮廓及其检测

思 考 题

5-1 为了研究机械零件的表面结构而采用的表面轮廓是怎样确定的？实际表面轮廓上包含哪三种几何误差？

5-2 表面结构中的粗糙度轮廓的含义是什么？它对零件的使用性能有哪些影响？

5-3 测量表面粗糙度轮廓和评定表面粗糙度轮廓参数时，为什么要规定取样长度？标准评定长度等于连续的几个标准取样长度？ 5-4 为了评定表面粗糙度轮廓参数，首先要确定基准线，试述可以作为基准线的轮廓的最小二乘中线和算术平均中线的含义？ 5-5 试述GB？T3505-2000《产品几何技术规范 表面结构 轮廓法 表面结构的术语、定义及参数》规定的表面粗糙度轮廓更衣室参数中常用的两个幅度参数和一个间距参数的名称、符号和含义？ 5-6 规定表面粗糙度轮廓的技术要求时，必须给出的两项基本要求是什么？必要时还可给出哪些附加要求？

5-7 试述在表面粗糙度轮廓代号上给定幅度参数Ra或Rz允许值（上限值、下限值或者最大值、最小值）的标注方法？按GB/T10610-1998《产品几何技术规范 表面结构要 轮廓法评定表面结构的规则和方法》的规定，各种不同允许值的合格条件是什么？ 5-8 试述表面粗糙度轮廓幅度参数Ra和Rz分别用什么量仪测量？试述这些量仪的测量原理和分别属于哪种测量方法？ 5-9 试述表面粗糙度轮廓幅度参数允许值的选用原则？

5-10 GB/T131-1993《机械制图 表面粗糙度符号、代号及其注法》规定了哪三种表面粗糙度轮廓符号？

5-11 试述表面粗糙度轮廓代号中幅度参数允许值和其他技术要求的标注位置？

习题

一、判断题 〔正确的打√，错误的打X〕

1.确定表面粗糙度时，通常可在三项高度特性方面的参数中选取。（）

2.评定表面轮廓粗糙度所必需的一段长度称取样长度，它可以包含几个评定长度。（）

3.Rz参数由于测量点不多，因此在反映微观几何形状高度方面的特性不如Ra参数充分。（）

4.Ry参数对某些表面上不允许出现较深的加工痕迹和小零件的表面质量有实用意义。（）

5.选择表面粗糙度评定参数值应尽量小好。（）

6.零件的尺寸精度越高，通常表面粗糙度参数值相应取得越小。（）

7.零件的表面粗糙度值越小，则零件的尺寸精度应越高。（）8.摩擦表面应比非摩擦表面的表面粗糙度数值小。（）9.要求配合精度高的零件，其表面粗糙度数值应大。（）10.受交变载荷的零件，其表面粗糙度值应小。（）

二、选择题（将下列题目中所有正确的论述选择出来）1．表面粗糙度值越小，则零件的＿＿。A．耐磨性好。B．配合精度高。C．抗疲劳强度差． D．传动灵敏性差。E．加工容易。

2．选择表面粗糙度评定参数值时，下列论述正确的有＿＿． A．同一零件上工作表面应比非工作表面参数值大。B．摩擦表面应比非摩擦表面的参数值小。C．配合质量要求高，参数值应小。D．尺寸精度要求高，参数值应小。E．受交变载荷的表面，参数值应大。3．下列论述正确的有＿＿。

A．表面粗糙度属于表面微观性质的形状误差。B．表面粗糙度属于表面宏观性质的形状误差。C．表面粗糙度属于表面波纹度误差。

D．经过磨削加工所得表面比车削加工所得表面的表面粗糙度值大。E．介于表面宏观形状误差与微观形状误差之间的是波纹度误差。4．表面粗糙度代（符）号在图样上应标注在＿＿。A． 可见轮廓线上。B． 尺寸界线上。C． 虚线上。

D．符号尖端从材料外指向被标注表面。E． 符号尖端从材料内指向被标注表面。

三、填空题

1．表面粗糙度是指＿＿。

2．评定长度是指＿＿，它可以包含几个＿＿。3．测量表面粗糙度时，规定取样长度的目的在于＿＿。

4．国家标准中规定表面粗糙度的主要评定参数有＿＿、＿＿、＿＿三项。

四．综合题

1．国家标准规定的表面粗糙度评定参数有哪些？哪些是基本参数？哪些是附加参数？

2评定表面粗糙度时，为什么要规定取样长度？有了取样长度，为什么还要规定评定长度？

3．评定表面粗糙度时，为什么要规定轮廓中线？ 4．将表面粗糙度符号标注在图2-38上，要求

（1）用任何方法加工圆柱面φd3，R a最大允许值为3.2μm。（2）用去除材料的方法获得孔φd1，要求R a最大允许值为3.2μm。（3）用去除材料的方法获得表面a，要求Ry最大允许值为3.2μm。

（4）其余用去除材料的方法获得表面，要求R a允许值均为25μm。5．指出图2-39中标注中的错误，并加以改正。

图 2-38 图2-39 6．试解释图1-5.1所示六个表面粗糙度轮廓代号中的各项技术要求？

7．试将下列的表面粗糙度轮廓技术要求标注在图1-5.2所示的机械加工的零件的图样上。

①φD1孔的表面粗糙度轮廓参数Ra的上限值为3.2μm； ②φD2孔的表面粗糙度轮廓参数Ra的上限值为6.3μm，最小值为3.2μm；

③零件右端面采用铣削加工，表面粗糙度轮廓参数Rz的上限值为12.5μm，下限值为6.3μm，加工纹理呈近似放射形； ④φd1和φd2圆柱面粗糙度轮廓参数Rz的上限值为25μm； ⑤其余表面的表面粗糙度轮廓参灵敏Ra的上限值为12.5μm。8．试将下列的表面粗糙度轮廓技术要求标注在图1-5.3所示的机械加工的零件的图样上。

①两上φd1圆柱面的表面粗糙度轮廓参数Ra的上限值为1.6μm，下限值为0.8μm；

②φd2轴肩的表面粗糙度轮廓参灵敏Rz的最大值为20μm； ③φd2圆柱面的表面粗糙度轮廓参数Ra的最大值为3.2μm，最小值为1.6μm；

④宽度为b的键槽两侧面的表面粗糙度轮廓参灵敏Ra的上限值为3.2μm；

⑤其余表面的表面粗糙度轮廓参灵敏Ra的最大值为12.5μm。

9．在一般情况下，φ60H7孔与φ20H7相比较，φ40H6/f5与φ40H6/s5中的两个孔相比较，哪个孔应选用较小的表面粗糙度轮廓幅度参数值？ 10．在一般情况下，圆柱度公差分别为0.01mm和0.02mm的两个φ45H7孔相比较，哪个孔应选用较小的表面粗糙度轮廓幅度参数值？

第五篇：机械加工质量影响因素及管理论文

摘要：随着现代科学技术的不断进步，制造行业机械化水平不断提高。机械加工质量管理对生产机械产品性能以及使用年限具有直接影响，只有做好机械加工管理，才能够保障机械加工质量以及机械产品质量。文章主要对机械加工质量影响因素以及机械加工管理方法进行分析。

关键词：机械加工质量；影响因素；管理措施

随着现代工业技术的不断发展与更新，传统的手工作业逐渐向机械化生产转变，尤其在制造行业。近些年，我国在机械加工领域获得了一定的发展，但是由于我国对于机械加工技术的发展时间短，与西方国家相比还存在一定的差异，并且在实际生产过程中存在许多问题。只有做好机械加工中的质量管理，才能保障机械加工产品的质量，确保企业的经济效益。

一、机械加工质量的影响因素

（一）切削加工表面粗糙度。在机械加工的过程中，切削加工表面粗糙度这一问题主要来源于几何因素与物理学因素等，在机械加工的过程中，使用韧性材料的工件极易发生金属塑性变形的现象，同时导致机械加工表面会更加粗糙。因此，在韧性较好的工件材料切割时，为有效降低切削加工表面的粗糙度，提升加工质量，需要在机械加工之间对工件进行预处理措施。在进行塑形材料工件的加工时，切削速度直接影响到机械加工表面的粗糙度。当切削速度达到符合工件材料切削标准时，工件金属塑性出现变形的发生率就能够得到有效控制，从而减小切削加工表面粗糙度。在控制切削尽量的时候，通过降低进给量能够有效控制切削加工表面粗糙度。但是，要注意进给量的控制，若进给量过少，容易造成切削加工表面粗糙度提升，因此，需要严格控制切削加工中的材料进给量，才能够有效控制切削加工过程中对机械工件表面粗糙度的影响。

（二）磨削加工表面粗糙度。通常情况下，磨盘上的磨粒越多，工件上的刻痕也就越多，而工件刻痕的等高性对磨削加工表面粗糙度有一定的影响。工件刻痕的等高性越高，磨削加工表面粗糙度呈反向变动。在机械加工的过程中，砂轮转速会影响磨削加工表面粗糙度，而工件转速与磨削加工表面粗糙度的相关性与砂轮转速呈相反变化。砂轮转速增快会导致单位时间内工件表面通过的磨粒数量变多，而磨削加工表面粗糙度则减小。与之相反的是工件转速增加则导致单位时间内通过工件表面磨粒数量减少，而磨削加工表面粗糙度则增加。

二、机械加工质量管理措施

（一）降低加工表面粗糙度。为了有效提高机械加工质量，在切削加工的过程中，优先采用主偏角与副偏角均较小的刀具，同时要注意润滑液的适当应用。同时，采用科学的方法控制进给量，能够有效降低机械加工表面粗糙度。机械加工表面质量由材料塑性及金相组织等因素决定，因此，在进行塑形较高材料制成工件的机械加工中，首先需要对工件进行正火处理，从而削弱材料的塑性，确保工件能够符合加工的标准，降低机械加工表面粗糙度。在机械加工的过程中，不同的切削方式对工件表面粗糙度造成的影响不同，不同工件材料需要选择不同的切削方式以及切削进量，从而保障工件表面粗糙度。此外，为了降低工件表面粗糙度以及残留面积高度，同时保证切削厚度不与工件出现挤压，可以采用高速切削的方法对高塑性工件进行机械加工，从而减小工件表面切削加工粗糙度。

（二）提高工件表面层的物理学性能。在机械加工的过程中，滚压是一种常用的加工方式，能够提高工件表面物理学性能。滚压是指常温环境下通过精细研磨的滚轮对工件表面进行挤压，从而使工件表面出现塑性变形，并通过将工件表面凹凸不平的地方分别向上火向下挤压，从而有效减少机械加工工件表面粗糙度。

三、现代机械加工质量管理现状

（一）基础设施以及管理队伍水平较低。由于部分加工企业单位支出紧张、工作经费有限以及办公条件等方面的影响，大部分机械加工质量管理单位难以普及使用先进管理技术进行机械加工质量管理，从而导致了机械加工质量管理的专业化、现代化水平较低。此外，大部分机械加工质量管理人员均为兼职，除了机械加工质量管理工作外，还担任其他方面的工作，导致花在机械加工质量管理工作的精力与时间被分割。

（二）现代化管理水平较低。由于传统观念的影响，我国大部分机械加工质量管理部门仍存在机械加工质量管理工作不合理、不规范的现象，个别机械加工质量管理部门未能严格按照相关规定、程序和步骤收集生产过程中出现的问题，对于设备的养护也存在不认真的现象，若不对设备进行养护容易造成设备损坏。此外，由于没有将设备养护资料归类录入计算机中，导致部分设备养护存在缺漏的现象，机械加工质量管理的信息化水平较低。

四、提高质量管理在现代机械加工质量管理应用的措施

（一）加强管理团队素质建设。质量管理的核心价值在于其提升了生产质量与效率，其为机械加工质量管理提供了现代化管理功能。机械加工质量管理工作人员的专业水平对于质量管理在现代机械加工质量管理的应用效果具有重要影响。因此，加强机械加工质量管理团队素质建设是质量管理在现代机械加工质量管理中的必然要求。良好的计算机操作技术以及管理技能是现代机械加工质量管理人员的基本工作要求，同时在工作的过程中，机械加工质量管理部门需要注意的是对管理人员进行工作培训，强化管理人员的基础知识，同时采取分层辅导与培训的方式，突破传统的技能培训方式，坚持“以人为本”的原则，既重视设备维修养护基础理论的学习，同时重视员工的实际操作配需，在不断的优化中提高机械加工质量管理团队的素质，从而改善机械加工质量管理水平。

（二）提高软硬件基础设施建设。软、硬件设施是质量管理在现代机械加工质量管理中的主要载体，在实际管理活动中，机械加工质量管理部门需要加强软硬件基础设施建设，从而提高专业化设备养护库的使用效率，提高机械加工质量管理的专业化水平。此外，在硬件基础设施建设方面，质量管理的应用需要以专业设备为平台和渠道，需要购入先进养护设备。先进养护技术是现代化机械加工质量管理建设的重要内容，从问题收集到问题处理，都是应用养护技术解决的；在软件建设方面，通过建设内部局域网络从而实现机械加工质量管理以及各硬件管理。此外，通过使用机械加工质量管理软件对于现代化机械加工质量管理的建设也有积极影响，例如使用Foxtable、Excel等软件也可用于设备养护记录与储存。

（三）建立规范的机械加工质量管理机制。在实际机械加工质量管理工作中，通过建立规范的机械加工质量管理机制有助于利用现代科学管理制度，通过科学的制度取代传统管理中的陋习，同时也是质量管理在现代化机械加工质量管理中应用的前提条件。机械加工质量管理部门需要通过制定完善的机械加工质量管理制度，并严格规范制度运行的各项标准和要求，从而建立现代数字化机械加工质量管理制度，通过质量管理的应用，提高机械加工质量管理工作的质量与水平。机械加工质量管理部门还需要通过培养机械加工质量管理人员的质量管理，并学习先进的机械加工质量管理理念和思想，从而提高机械加工质量管理人员对质量管理的学习热情以及工作积极性。结束语：加工商通过各种各样的方式与其他媒体进行合作，提升自身的知名度和竞争力，最大效益发挥资源，并根据市场变动迅速调整生产目标，使得加工技术具有灵活性，能够满足生产产品调整的要求。因此，研究机械加工质量影响因素对提高机械加工质量管理具有重要作用。文章通过分析发现，影响机械加工质量的因素主要包括了切削加工表面粗糙度以及磨削加工表面粗糙度，前者主要是由于切削机械因素以及物理学因素的影响；后者主要是由于磨削参数等方面的影响造成的。而有效解决上述影响因素的方法主要是降低加工表面粗糙度以及提高工件表面层的物理学性能，然后分析现代机械加工质量管理现状，最后提出了相应的解决措施，旨在提升我国机械加工的质量和效率，从而促进我国经济发展。

参考文献：

[1]王凯为。浅析机械加工表面质量影响因素[J]。数字化用户，2013，05：28+33。

[2]楚淑玲，何瑛华。浅析机械加工表面质量的影响因素[J]。鞍山师范学院学报，2011，02：19—21。