简析机械加工表面质量对零件使用性能的影响问题获奖科研报告

简析机械加工表面质量对零件使用性能的影响问题获奖科研报告摘

要：科学技术的迅猛发展提升了企业对精密零部件的使用率，进而对零件加工的使用性能提出了更高的要求。在机械加工的过程中，其表面质量会对零件的使用性能产生产生影响，进而影响生产企业的发展。因此，如何提高机械加工表面的质量，以降低其对零件使用性能的影响成为当下亟待解决的关键问题。基于此，本研究在概述机械加工表面质量相关理论的基础上，探究了其对零件使用性能的影响，并提出了提高机械加工表面质量的对策。

关键词：机械加工;表面质量;零件;使用性能

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前言：

机械零件作为机械设备的重要关键组成部分，其失效与否与零件使用性能有着极为密切的关系。在对零件进行机械加工的过程中，其加工质量，尤其是机械加工表面质量，会对零件的使用性能产生极大的影响，进而对机械设备产生影响。因此，对机械加工表面质量，以及其对零件使用性能的影响给予正确的认识是非常重要且必要的。

一、机械加工表面质量理论概述

机械加工表面质量主要是指在对零件进行机械加工后在微观几何结构、表层金属材料性质方面产生的变化[1]。前者包括表面粗糙度和波度。后者包括表面层的冷作硬化、残余应力以及金相组织变化情况。

二、机械加工表面质量对零件使用性能的影响

（一）对零件耐磨性的影响

零件磨损在机械生产中是难免的，依据磨损的时间顺序，其可分为三个阶段，即初期、中期以及后期。机械加工表面质量，尤其是粗糙程度，对零件的磨损程度有决定性的影响。摩擦力随着表面粗糙的加大而加大，进而导致零件磨损的程度也就越高。为减低零件磨损程度，除提升零件光滑度外，还应运用科学的方法对零件需承受的摩擦力展开精准计算，以选择最佳粗糙度，进而将零件使用性能提升。

（二）对零件耐腐蚀性的影响

零件的耐腐蚀性能还会受到表面粗糙程度的影响。由于零件表面粗糙，会导致凹槽形成，进而积累大量的腐蚀性介质，从而导致化学腐蚀的产生，尤其是在凸峰处位置，进而降低零件的耐腐蚀性[2]。残余压应力会影响零件表面的紧密性，进而导致腐蚀介质进入零件内部，从而将零件的耐腐蚀性降低。

（三）对零件配合精度的影响

表面粗糙度会对零件的配合精度产生影响。零件配合有间隙、过盈配合关系等。在间隙配合关系下，表面粗糙度过大，其极易发生零件磨损，进而将配合的间隙增大，进而影响配合精度。在过盈配合关系下，粗糙度过大，则会将过盈量、零件结合强度降低，进而影响零件可靠性。残余应力是影响零件配合精度的一个重要因素，其过大会导致零件变形，从而影响零件的配合精度。

（四）对零件疲劳强度的影响

对于金属零件来说，其在交变荷载的作用下，零件表面会出现应力集中，从而影响零件的疲劳强度。零件倒角、尖角以及突变等机构都极易导致应力集中情况的产生[3]。通常情况下，表面越粗糙，应力集中越容易出现，进而也越容易对零件疲劳强度造成影响。与此同时，表面粗糙度还将表面的摩擦力、接触面积增加，进而降低其耐腐蚀性。另外，表面层的硬化也会对零件的疲劳强度产生影响。零件疲劳裂纹发生率会随冷硬程度的增大而增多。除此之外，残余应力也是一个亟待解决的问题。

三、进一步提升机械加工表面质量的对策

（一）注重工作流程的合理编制

为降低机械加工表面质量对零件使用性能的影响，应从源头入手，通过合理编制工作流程，进而为表面质量的提升提供制度保障。在工作流程编制的过程中，应以精简为原则，保证工作流程准备且简短。与此同时，在对基准进行确定的过程中，应在最大的限度内保证设计基准与定位精准高度重合。当两者难以保证重合时，可将高质量的表面作为基准。当设计基准在两个及以上时，应以起主要作用的设计基准作为定位基准。另外，在机械加工时，应在最大的限度内确保一次完成，因而可通过相关制度的完善以降低乃至避免反复操作。

（二）注重切削参数的合理选择

在机械加工中，切削参数是切削速度、深度、进给速度以及刀具角度等各类数据的统称。切削参数的合理性与屑瘤形成有关，进而影响表面质量。在提升表面质量时，应以零件种类、加工尺寸为依据，对切削参数进行合理的选择。通过切削参数的合理选择，其不仅可以在一定程度上抑制积屑的形成，而且可以保证表面质量。以塑料材料加工为例，可选择较大前角的刀具，进而可降低屑瘤的形成。这主要是由于当刀具的前角增大时，其会降低切削力，而切削力的降低则会减小由其产生的变形，同时还对缩短刀具与切削的接触长度，进而抑制屑瘤形成。

（三）注重切削液与切削技术的合理性应用

切削液在改善刀具与工件摩擦系数方面有重要的作用，从而可以将表面质量提升。因此，在提升机械加工的表面质量时，还应注重合理选择切削液。与此同时，切削技术可选择超精密切削，其作为一种特殊的技术手段，可将表面粗糙度控制在极低数值下，但对刀具的锋利程度有较高的要求。在应用这一技术方法的过程中，应坚持小走刀量和高速切削。

（四）注重最终加工方法的选择

在对表面粗糙度进行控制时，可在最终工序处采用超精密加工、研磨等方法，对零件进行打磨。在最后工序应用上述方法，其不仅可以起到降低表面粗糙度的作用，而且可以起到增强零件使用性能的作用。与此同时，在减少加工是热量过高以对零件表面产生损伤也具有一定的作用。除此之外，还应对零件表面的工作条件以及可能出现破坏的形成等进行综合考量后选择适宜的加工程序。

结论：机械加工表面质量作为机械零件加工后的表面层状态，其不仅會对零件的耐磨性、耐腐蚀