程军
[摘 要]随着科技发展的日新月异，各企业部门加大了精密零件的使用率，如何减少零件表面的粗糙度、提高零件加工的精度，便成为当下机械行业亟待解决的关键问题。本文主要分析了机械加工表面质量对零件使用性能的影响，并提出了加强机械加工表面质量的针对性措施，提高了零件的使用效果。
[关键词]机械加工；表面质量；零件使用性能；控制对策
中图分类号：S788 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）04-0373-01
引言
一套完整的机器设备由各种零件组装成，零件失效往往会导致机械设备的失效，主要原因就是零件使用性能下降，无法完成工作。所以在机械零件加工的过程中，最重要的是保证机械加工质量，尤其要注意机械加工的表面质量，因为很多零件出现质量问题都是从表面开始的。
1.表面质量概述
机械加工表面质量一般指零件经过机械加工后表层金属材料性质及微观几何结构变化的情况，机械加工完成后，微观上零件表面几何形状会出现一定偏差，表层的物理力学性能也会出现变化。机械加工表面质量问题一般包含两个方面：表面几何特征主要包括表面粗糙度和表面波度，前者指的是波距在1mm以下的零件表面的小波纹，后者指的是波距在1～10mm之间的表面波纹；加工表层的物理力学性能是指零件在机械加工中会受到热应力及切削力的综合作用，由于这些作用会使得表层金属物理力学性能出现波动，如加工硬化、金相组织变化及残余应力等。
2.机械加工表面质量对零件使用性能影响
2.1 对耐磨度的影响
在机械加工的过程中，不可避免的是零件的磨损。按先后顺序可分为初期磨损阶段、中期磨损阶段以及后期磨損阶段。零件表面的粗糙程度影响了零件的磨损程度，零件的表面越是粗糙，运转起来时摩擦力越大，磨损程度也就越高。但实际生产过程中，不可能制造完全光滑的零件，否则润滑油将失去效果，无法附着在零件上，接着造成对周围零件的划伤。某种意义上来说，应该采用科学的方法来降低零件磨损程度，而不是一味地提升零件的光滑程度。首先应对机械零件能承受的最大摩擦力进行计算，根据计算结果选定对于零件粗糙度的范围，从而减少零件磨损程度、提高零件的利用率。
2.2 对零件配合精度的影响
零件粗糙程度会影响的零件表面之间相互配合的质量，零件的配合关系有以下三种：过渡配合，降低两零件的摩擦系数来避免粗糙度值过小，在配合的过程中提升配合精度，提升灵活性，减少过渡配合中的功率损失和发热损失；间隙配合，如果零件表面粗糙度太过大，也会在间隙配合过程中出现磨损情况，通过降低配合精度，增大配合间隙解决此问题；在过盈配合过程中，若零件表面粗糙度过大，装配过程中会导致挤平压入配合面的微小波峰，使两零件的过盈量降低，结合强度降低，给两个零件之间连接的可靠性带来不可挽回的影响。
影响其配合精度的重要因素还有零件表面残余应力，参与应力过大导致零件在使用过程中出现外形发生变化，原有的工作精度降低，甚至出现细微裂纹，对精度造成重大的影响。
2.3 对零件疲劳程度的影响
机器在加工过程中处于交变载荷工作条件，零件表面如果出现伤痕会导致应力集中，使得零件表面由于摩擦力的存在出现裂纹。零件突变、尖角及倒角等结构易引起表面粗糙度加大，进而导致应力集中，从而影响零件疲劳程度。所以在实际的生产加工中，最好使得零件表面有着较小的粗糙度。
另一个影响零件疲劳程度的因素是加工硬化现象，加工硬化会造成零件表面出现冷硬层，阻碍产生疲劳裂纹，从而提升零件的疲劳强度。但问题是，如果零件的冷硬程度过大，会适得其反，增加零件表面出现疲劳裂纹的概率，所以最重要的是在零件加工的过程中，选用合理的硬化冷硬程度及深度进行生产。
还有就是零件表面残余应力性质也会影响其疲劳强度，如果残余应力表现为残余压应力，则会对零件疲裂纹的拓展和产生起到抑制作用，有利于提升零件疲劳强度，减少裂纹的出现，促进零件的耐用程度。
2.4 对零件耐腐蚀性的影响
当机械零件的工作环境为腐蚀性介质或潮湿的空气时，会发生电化学腐蚀或化学腐蚀。化学腐蚀的产生是由于粗糙表面的凹谷上积聚的腐蚀性介质，化学腐蚀是因为在表面粗糙度的凸峰间产生的电化学作用。因此，要想提高零件的耐腐蚀性乐意通过减少表面粗糙度。当零件的工作状态为应力状态时，很容易产生应力腐蚀，这样也会加速零件的腐蚀作用。金相组织或表面冷硬变化时，往往都会产生表面残余应力，若表面残余应力过大也会降低零件的耐腐蚀性，减少零件的耐腐蚀程度。
3.机械加工表面质量的控制对策
3.1 编制合理的工作流程
制定科学合理的工作流程，并制定相关行为规范制度是提高加工工件表面的质量的前提。在制定工作流程的过程中，注意确保工艺流程的准确与简短。在制定基准时，尽可能使设计基准与定位基准相重合。若无法两项基准无法统一重合，则应选择质量较高的一项作为基准。若一个面上存在着两个以上的设计基准，定位时应根据各个基准在表面上的作用来进行，排除没有起到主要作用的设计基准，选用起到主要作用的设计基准作为定位基准。为满足工件表面的需要，一些时候还可以增加一些工艺上的孔洞、花纹。
3.2 合理选择切削参数
切削参数简单的说是机械加工过程中各种数据的总称，比如：切削的深度、刀具的角度以及切削的速度等。在实际加工的过程中，要根据加工的尺寸及零件的种类来进行合理选择，不仅可以抑制积屑瘤的产生，还可以在理论上降低加工残留面积的高度。保证零件加工质量的关键因素之一是合理选择切削参数，通过理论分析，以及实际的应用研究中可以准确得知。
3.3 超精密切削和低粗糙度磨削加工
理论上超精密切削就是采用特殊的科学技术手段，加工零件时把表面的粗糙度控制在一个非常低的数值下的切削方法。在最后对微薄表面层进行切削时，由于表面层只有0.1微米，所以在切削的过程中，要具备很高刀具锋利程度，这也是该方法技术难点。除了以上的要求，切削刀具还需要具备一定的耐久度，只有这样才能长期保证刀具的锋利，金刚石是唯一可以达到上述要求的材质。还要注意使用超精密切削工件时，至始至终保持高速切削，每次走刀量要小，这样才能减少工件表面上的残留物，保证光滑的工件表面，。
3.4 合理选择零件主要工作表面的加工方法
在选择零件主要表面最终加工方法时，要注意方法的合理性，如果方法不当，会造成最终工序在该工作表面留下残余应力，这将极大影响机器零件的使用性能。所以在选择最终工序加工方法时，须考虑该零件主要工作表面可能破坏的形式和具体工作条件。
4.结束语
机械加工表面质量是影响机械加工质量的重要因素，最终会影响零件的使用性，给机器的正常运转带来麻烦。机械加工表面的质量直接影响了零件配合精度、耐磨性能、疲劳程度及耐腐蚀性，所以机械加工企业应提高对零件表面质量的控制与重视，努力加强自身的研发水平，不断地提升自身的管理监督水平，多向外国先进的企业学习，取长补短，加强机械设备的的使用性能，促进生产效率的提高。
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