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【摘要】石油企业中机械的使用寿命与机械零件的质量有着很大的关系，机械零件的好坏对于机械而言是非常重要的，而机械零件的质量与使用期限又取决于机械表面加工质量，因此本文将着力探讨石油企业中机械表面加工质量的影响因素以期通过分析掌握这些影响因素来达到改善机械表面加工质量、提高機械的使用性能的目的。
【关键词】机械 表面 加工 质量 因素
机械加工表面质量是指零件在机械加工之后被被加工面的粗糙度或者微观不平度，通常以Ra/Ry/Rz这三种代号加上数字进行指代，如果工件表面的粗糙度Ra<0.8um则称之为镜面。产品的工作性能、寿命与可靠性在很大程度上依赖于主要零件的表面质量，因此对于关键或者重要的零件其表面加工质量的要求会相对要高以提高机械的抗疲劳破损度和耐磨性、耐腐蚀性。[1]机械加工后的零件表面不可能是完美、理想的磨损、刻痕的表面，由于加工手段不同、所使用的加工工具不同都会造成机械表面加工质量的不同，在零件表面留下不同程度的金相组织变化、残余应力、冷作硬化、粗糙等缺陷是在所难免的，这些缺陷长期的使用过程中不仅会影响零件的疲劳强度、耐磨性还会影响零件的耐腐蚀性和相互配合性。[2]因而分析机械加工表面的物理力学性能、表面粗糙度的影响因素及其变化发展规律对于提高产品的整体质量与使用功能有着重大意义。[3]
按照不同的划分标准影响机械表面加工质量的因素可以是物理因素、几何因素、工艺系统震动因素，也可以是由于采用不同的加工工艺所引起的影响因素的变化。[4]
1 在切削加工中影响机械表面加工质量的因素有刀具几何形状的复映、加工工件材料的性质、切削的用量与速度等
（1）刀具几何形状的复映对于机械表面加工质量的影响是巨大的。在切削加工中刀具相对于加工工件作进给运动因而会在加工表面留下一部分未被切除的材料使得工件表面粗糙，残留面积越大则机械加工工件表面的粗糙度也越大，残留的面积形状是刀具的几何形状的复映。不同 的刀具其对于加工工件的几何复映是不尽相同的，成型刀、定尺寸刀、宽刃刀等刀具的切削刃本身的粗糙度对于机械表面加工质量影响颇大。[5]
（2）工件材料本身的性质韧性越好则金属的塑性变形越大，加工表面会比较粗糙；同样质地的材料如果金相组织越粗大则工件表面的粗糙度就会越大。[6]
（3）切削速度也会对机械表面加工 质量产生一定的影响。例如低速切削低碳钢时会产生鳞刺和积屑瘤加上在切削分离时所产生 的撕裂作用和挤压变形会使得机械加工表面的粗糙度增加。另外在精加工时由于切削厚度比较薄导致刀刃容易打滑从而增加切削表面的粗糙的。[7]
2 在磨削加工中影响机械表面加工质量的因素包括砂轮的硬度、砂轮的粒度、砂轮的修整、磨削速度和所加工工件的材料、冷却润滑液等
2.1 砂轮的硬度
砂轮的硬度在很大程度上决定了工件表面的磨削质量。如果砂轮硬度不够则磨粒容易脱落进而减弱了砂轮 的磨削作用使得工件表面的粗糙度增加；如果砂轮的硬度太大，磨粒不容易脱落，在砂轮被磨钝之后不能够及时的被新的磨粒所取代那么工件表面的粗糙度就会增加。
2.2 砂轮的粒度
砂轮的粒度越大则磨粒的尺寸就越小，单位面积内参加的磨粒数就越多，在工件表面上的刻痕就精密，则工件表面的粗糙度就越小。对于那些粗粒度的砂轮如果进行认真仔细修整则加工出的工件表面的粗糙度也越小。[8]
2.3 砂轮的修整
砂轮 的修整工作是为了确保砂轮工作表面形成锐利而又排列整齐的微小锋刃，同时使得砂轮具有整齐、正确的几何形状。径向进给量和修整导程越大则磨出的工件表面就越粗糙，反之则越光滑。
2.4 砂轮的磨削速度
砂轮的磨削速度越高则所加工工件表面的粗糙度就越低，反之粗糙度就越高。这是由于砂轮磨削速度越高时单位时间内通过的被磨削表面的磨粒数就会越多，而且在砂轮高速磨削时材料的塑性变形速度大大小于磨削速度因而材料来不及变形就完成了磨削工艺，所以工件的表面加工质量较高；相反，如果砂轮的磨削速度较低或者换言之磨削时的工件增加速度大于磨削速度则单位时间内通过的被磨表面的磨粒数将大大减少使得工
件表面的粗糙度增加。[9]
2.5 被加工工件材料的性质
通常情况下太软、太硬及韧性大的材料都不易被磨光。铜铝合金等性质软的材料由于塑性大因而在磨削时磨屑很容易堵塞砂轮，导致工件表面的粗糙度增加；太硬的材料使得磨粒很容易发生钝化，磨削时的摩擦加剧和塑性变形会导致加工工件的粗糙度增加，而且太硬的材料其表面易灼伤甚至裂痕，这样零件就很容易报废。韧性大而导热性差的耐热合金材料会使磨削砂粒早期崩裂脱落，造成磨砂砂轮表面不平则加工工件的表面粗糙度就会增大。[10]
2.6 冷却润滑液的作用
在磨削加工时由于切削温度过高很容易使得所加工工件产生变形从而影响到加工表面的粗糙度。在这种情况下冷却润滑液的作用是显而易见的，采用冷却润滑液可以降低所磨削部位的温度以减少烧伤率、可以冲去脱落的切屑和磨粒以避免工件的划伤从而提高所加工工件的表面光滑质量。
3 工件表面的物理力学性能因素
在机械的加工过程中工件表面的物理力学性能主要受加工表面的冷作硬化和表面残余应力的影响。
3.1 加工表面的冷作硬化因素
冷作硬化是指在磨削和加工过程中加工表层的塑性变形使得畸变、晶格扭曲与晶粒间产生剪切滑移导致晶粒纤维化、被拉长或者破碎从而引起表层金属的强度和硬度提高的现象被称作冷作硬化。由于工件表层的硬度得到提高因此其接触的刚度也得到加强从而降低了接触处的塑性变形和弹性变形，工件表面的加工质量可以得到提升。冷作硬化的程度主要取决于产生塑性变形的速度、变形的力和塑性变形时的温度，如果变形越大、力越大则硬化程度也就越高。
3.2 工件表面残余应力因素
工件表面残余应力是指工件在机械加工过程中其表层发生组织或者形状的变化使得表层和基体材料的交界处或者表层本身产生相互平衡的应力。工件表面的残余应力可以在很大程度上提高工件表面的奈拉疲劳强度和耐磨损性。
4 结语
综上所述影响机械表面加工质量的因素复杂而又多种多样，既有采用不同的加工工艺的因素又有材料本身的性能因素，在某一特定的条件下影响因素可以是一种、两种，也可以是多种因素共同作用，因此必须谨慎分析影响机械表面加工的因素才能够提高工件的加工质量。
参考文献
[1] 杨殿英.机械制造工艺[M].北京：机械工业出版社，2009，9
[2] 苏建修.机械制造基础[M].北京：机械工业出版社，2006，3
[3] 牛宝林.机械制造基础[M].武汉：华中科技大学出版社，2005，3
[4] 王玉主编.机械精度设计与检查技术[M].北京：国防工业出版社，2005
[5] 俞力韵主编.机械精度设计基础及应用[M].上海：上海大学出版社，2006
[6] 王凤娟.提高机械加工精度的主要途径[J].石家庄职业技术学院学报，2003年04期，65-66
[7] 李晓雷，余德孚，孙逢春编著.机械振动基础[M].北京：北京理工大学出版社，2005
[8] 孙玉芹，孟兆新主编.机械精度设计基础[M].北京：科学出版社，2003
[9] 杨治平.机械精度设计与检测技术基础[M].北京：机械工业出版社，2004
[10] 汪尧.工艺系统几何误差对加工精度的影响的分析[J].黑龙江科技信息，2003年11期，123
【关键词】机械 表面 加工 质量 因素
机械加工表面质量是指零件在机械加工之后被被加工面的粗糙度或者微观不平度，通常以Ra/Ry/Rz这三种代号加上数字进行指代，如果工件表面的粗糙度Ra<0.8um则称之为镜面。产品的工作性能、寿命与可靠性在很大程度上依赖于主要零件的表面质量，因此对于关键或者重要的零件其表面加工质量的要求会相对要高以提高机械的抗疲劳破损度和耐磨性、耐腐蚀性。[1]机械加工后的零件表面不可能是完美、理想的磨损、刻痕的表面，由于加工手段不同、所使用的加工工具不同都会造成机械表面加工质量的不同，在零件表面留下不同程度的金相组织变化、残余应力、冷作硬化、粗糙等缺陷是在所难免的，这些缺陷长期的使用过程中不仅会影响零件的疲劳强度、耐磨性还会影响零件的耐腐蚀性和相互配合性。[2]因而分析机械加工表面的物理力学性能、表面粗糙度的影响因素及其变化发展规律对于提高产品的整体质量与使用功能有着重大意义。[3]
按照不同的划分标准影响机械表面加工质量的因素可以是物理因素、几何因素、工艺系统震动因素，也可以是由于采用不同的加工工艺所引起的影响因素的变化。[4]
1 在切削加工中影响机械表面加工质量的因素有刀具几何形状的复映、加工工件材料的性质、切削的用量与速度等
（1）刀具几何形状的复映对于机械表面加工质量的影响是巨大的。在切削加工中刀具相对于加工工件作进给运动因而会在加工表面留下一部分未被切除的材料使得工件表面粗糙，残留面积越大则机械加工工件表面的粗糙度也越大，残留的面积形状是刀具的几何形状的复映。不同 的刀具其对于加工工件的几何复映是不尽相同的，成型刀、定尺寸刀、宽刃刀等刀具的切削刃本身的粗糙度对于机械表面加工质量影响颇大。[5]
（2）工件材料本身的性质韧性越好则金属的塑性变形越大，加工表面会比较粗糙；同样质地的材料如果金相组织越粗大则工件表面的粗糙度就会越大。[6]
（3）切削速度也会对机械表面加工 质量产生一定的影响。例如低速切削低碳钢时会产生鳞刺和积屑瘤加上在切削分离时所产生 的撕裂作用和挤压变形会使得机械加工表面的粗糙度增加。另外在精加工时由于切削厚度比较薄导致刀刃容易打滑从而增加切削表面的粗糙的。[7]
2 在磨削加工中影响机械表面加工质量的因素包括砂轮的硬度、砂轮的粒度、砂轮的修整、磨削速度和所加工工件的材料、冷却润滑液等
2.1 砂轮的硬度
砂轮的硬度在很大程度上决定了工件表面的磨削质量。如果砂轮硬度不够则磨粒容易脱落进而减弱了砂轮 的磨削作用使得工件表面的粗糙度增加；如果砂轮的硬度太大，磨粒不容易脱落，在砂轮被磨钝之后不能够及时的被新的磨粒所取代那么工件表面的粗糙度就会增加。
2.2 砂轮的粒度
砂轮的粒度越大则磨粒的尺寸就越小，单位面积内参加的磨粒数就越多，在工件表面上的刻痕就精密，则工件表面的粗糙度就越小。对于那些粗粒度的砂轮如果进行认真仔细修整则加工出的工件表面的粗糙度也越小。[8]
2.3 砂轮的修整
砂轮 的修整工作是为了确保砂轮工作表面形成锐利而又排列整齐的微小锋刃，同时使得砂轮具有整齐、正确的几何形状。径向进给量和修整导程越大则磨出的工件表面就越粗糙，反之则越光滑。
2.4 砂轮的磨削速度
砂轮的磨削速度越高则所加工工件表面的粗糙度就越低，反之粗糙度就越高。这是由于砂轮磨削速度越高时单位时间内通过的被磨削表面的磨粒数就会越多，而且在砂轮高速磨削时材料的塑性变形速度大大小于磨削速度因而材料来不及变形就完成了磨削工艺，所以工件的表面加工质量较高；相反，如果砂轮的磨削速度较低或者换言之磨削时的工件增加速度大于磨削速度则单位时间内通过的被磨表面的磨粒数将大大减少使得工
件表面的粗糙度增加。[9]
2.5 被加工工件材料的性质
通常情况下太软、太硬及韧性大的材料都不易被磨光。铜铝合金等性质软的材料由于塑性大因而在磨削时磨屑很容易堵塞砂轮，导致工件表面的粗糙度增加；太硬的材料使得磨粒很容易发生钝化，磨削时的摩擦加剧和塑性变形会导致加工工件的粗糙度增加，而且太硬的材料其表面易灼伤甚至裂痕，这样零件就很容易报废。韧性大而导热性差的耐热合金材料会使磨削砂粒早期崩裂脱落，造成磨砂砂轮表面不平则加工工件的表面粗糙度就会增大。[10]
2.6 冷却润滑液的作用
在磨削加工时由于切削温度过高很容易使得所加工工件产生变形从而影响到加工表面的粗糙度。在这种情况下冷却润滑液的作用是显而易见的，采用冷却润滑液可以降低所磨削部位的温度以减少烧伤率、可以冲去脱落的切屑和磨粒以避免工件的划伤从而提高所加工工件的表面光滑质量。
3 工件表面的物理力学性能因素
在机械的加工过程中工件表面的物理力学性能主要受加工表面的冷作硬化和表面残余应力的影响。
3.1 加工表面的冷作硬化因素
冷作硬化是指在磨削和加工过程中加工表层的塑性变形使得畸变、晶格扭曲与晶粒间产生剪切滑移导致晶粒纤维化、被拉长或者破碎从而引起表层金属的强度和硬度提高的现象被称作冷作硬化。由于工件表层的硬度得到提高因此其接触的刚度也得到加强从而降低了接触处的塑性变形和弹性变形，工件表面的加工质量可以得到提升。冷作硬化的程度主要取决于产生塑性变形的速度、变形的力和塑性变形时的温度，如果变形越大、力越大则硬化程度也就越高。
3.2 工件表面残余应力因素
工件表面残余应力是指工件在机械加工过程中其表层发生组织或者形状的变化使得表层和基体材料的交界处或者表层本身产生相互平衡的应力。工件表面的残余应力可以在很大程度上提高工件表面的奈拉疲劳强度和耐磨损性。
4 结语
综上所述影响机械表面加工质量的因素复杂而又多种多样，既有采用不同的加工工艺的因素又有材料本身的性能因素，在某一特定的条件下影响因素可以是一种、两种，也可以是多种因素共同作用，因此必须谨慎分析影响机械表面加工的因素才能够提高工件的加工质量。
参考文献
[1] 杨殿英.机械制造工艺[M].北京：机械工业出版社，2009，9
[2] 苏建修.机械制造基础[M].北京：机械工业出版社，2006，3
[3] 牛宝林.机械制造基础[M].武汉：华中科技大学出版社，2005，3
[4] 王玉主编.机械精度设计与检查技术[M].北京：国防工业出版社，2005
[5] 俞力韵主编.机械精度设计基础及应用[M].上海：上海大学出版社，2006
[6] 王凤娟.提高机械加工精度的主要途径[J].石家庄职业技术学院学报，2003年04期，65-66
[7] 李晓雷，余德孚，孙逢春编著.机械振动基础[M].北京：北京理工大学出版社，2005
[8] 孙玉芹，孟兆新主编.机械精度设计基础[M].北京：科学出版社，2003
[9] 杨治平.机械精度设计与检测技术基础[M].北京：机械工业出版社，2004
[10] 汪尧.工艺系统几何误差对加工精度的影响的分析[J].黑龙江科技信息，2003年11期，123