提高机械加工表面质量的措施及热处理技术分析

高奎利

辽宁科技学院  辽宁省本溪市 117000

摘要：在机械制造行业中，对于产品的精度有着更高的要求。数控机床的应用，使得加工零件的表面质量获得了很大提升，同时提高了加工零件的使用性能。需尽量减少各类因素对加工零件表面质量的影响，使其表面质量满足要求。本文通过分析机械加工表面质量问题，提出提升机械加工表面质量的可行措施。对机械加工中热处理技术进行详细阐述，以期通过采用热处理技术，改进加工件表面质量，增强零件表面硬度和耐磨性，延长零件的使用寿命。

关键词：机械加工；表面质量；热处理技术

引言

当前我国机械加工技术已经趋于成熟，机械加工表面质量备受重视，机械加工标准与要求也随之提升。在机械加工表面处理时，热处理技术仍是必然选择。因此，应积极完善、创新热处理技术，提高机械加工质量，促进机械工业更好地发展。

1机械加工表面质量问题

1.1切削加工影响粗糙度

磨削过程中的速度、进给速度、磨刀长度和主要偏置角，是影响被加工零件外观质量的主要原因。针对各种加工特性的金属材料，必须配合不同的机械加工切削要求，故而在使用表面塑形性较好的合金材料机械加工之后，为减少机械加工零件表面的粗糙度，就必须相应提升机械加工速度。郭晓磊等人选用玻璃纤维板为主要机器磨削加工材料，在意大利Paolino Bacci有限公司制造的SMART五轴磨削加工机械设备上，使用硬质合金双刃和直刃柄铣刀等主要切割工具，更深层次地分析了切削速度、切削厚度，对机磨零件表面粗糙度的影响程度。研究结果表明：随着磨削厚度的增加，被加工零件的表面粗糙度也相应增大；当被加工零件的表面粗糙度值相同时，高速铣削的磨削厚度较大，既能减少刀具磨损，提高刀具使用寿命，又能提高车床的产量。

1.2材料的性能影响粗糙度

机械加工后的表面性能主要受材料本身的性能影响。通过研究能够得出以下结论：对于合金材料多为先经过热处理再进行加工的。通过这种热处理的方法，能够有效降低在加工过程中对合金材料的磨损，在加工程序中增强耐磨能力，从而获得具有良好表面耐磨性的机械零件。如合金零件的脆性指数非常高，或一些脆性指数较高的金属材料用于合金中，将使脆性高的新金属材料更容易被切割，形成大量的新金属材料报废。切屑破碎后，在合金表面会留下许多凹凸部位，提高了加工表面的粗糙度。若合金零部件的表层弹性比较好，其在过程中就会形成较大塑性变形，从而导致机械加工表面的粗糙程度增大。

2机械加工表面质量措施

2.1改善切削条件

在工件切削加工中，工件由于受到切削力和切削热的作用，使表面层金属的切削性能产生变化，加工表面塑性变形的程度越小，其表面质量越好。在加工塑性材料时，中、低速的加工容易产生积屑瘤和鳞刺，而较高的切削速度能够有效阻止积屑瘤的形成；同时较小的进给量及切削深度也能够使加工表面更加光滑，从而提升表面质量。在刀具方面，刀具的尺寸、材料及几何参数均对加工质量有很大影响。相同切削条件下，细长的刀具更易使加工面出现颤纹或者让刀及过切等缺陷，造成表面质量下降；具有高硬度，高耐磨性及高耐热性的刀具单位时间磨损量更小，对工件的表面质量更有益；刀具采用较大的刀尖圆弧半径、较小的副偏角可以减少残留面积，能有效改善工件的表面质量。选择恰当的切削液，能在一定程度上减少切屑蹦溅，减少表面出现的烧伤问题，同时可以降低已经加工表面的残余应力，抑制积屑瘤与鳞刺的形成，防止切削过程中塑性变形，降低表面粗糙度。

2.2先进加工技术的引入

机械零件的加工中，要及时引入先进的加工技术，确保制造工艺等满足实际需求。如将精密加工和计算机技术相结合，提高加工操作的精度要求。在满足实际加工需求的前提下，还要尽量选择较小的进给量、轴向进给速度，从而实现加工流程的稳定性，避免磨削振动的负面作用。必要时还可增加磨削液的添加，使得磨削效果有所提升。

2.3优化材料性能

工件的表面质量与材料的物理及化学性能有着非常紧密的联系。通过优化材料性能可以直接影响工件最终的表面状态。通常状况下塑性材料在加工之后，工件的表面质量相对于脆性材料更差一些。针对不同材料，在恰当的选择各类热处理及化学热处理工艺后，材料的晶粒组织及化学成分产生改变，表面及深层的物理及化学性质发生变化，使得材料的塑性及韧性能够得到有效控制，提升材料的切削性能，进而保证加工的顺利进行。

3机械加工热处理技术优化

3.1热处理中的回火技术

在热处理加工技术中，回火技术一般是指将淬火钢通过一系列的手段加热到某一温度后冷却。通过回火处理后，不仅可以降低或消除淬火内应力，而且还可以避免出现开裂、变形现象。同时，还可以调整零件的硬度、韧性，进而达到预期的力学性能。在机械零件加工过程中，回火技术的应用可以使零件材质演变成平衡或接近平衡的组织，以免出现变形问题。随着温度的升高，在回火处理阶段，将会使加工零件的力学性能发生改变，进而改变加工零件的硬度。在热处理过程中，可以结合回火温度的大小将其划分为三大类，即高温回火（500-650℃）、中温回火（350-500℃）、低温回火（15-250℃），其中高温回火适合于轴、齿轮等零件加工。中温回火在弹簧热处理中得到应用。低温回火在高碳钢、渗碳件等零件加工中得到应用，就可以有效提高机械加工零件的整体性能。

3.2热处理中的淬火技术

在热处理加工技术中，淬火技术得到了广泛应用，其可以获得马氏体组织，进而有效提升钢性能。对于亚共析钢而言，最好按照要求将淬火温度设定在Ac3+30-50℃，而共析钢和过共析钢需控制在Ac1+30-50℃。在机械零件加工过程中，单液淬火法、分级淬火法、双液淬火法、等温淬火法是比较常用的淬火方法。其中，单液淬火法一般是指将加热零件在一种介质中连续冷却到室温的一种方法，其具有操作简单、自动化方便等优点。双液淬火法一般是指将零件投入到具备较强冷却能力的介质中给予冷却处理，一段时间后在冷却能力弱的介质中继续进行马氏体转变，虽然该过程可以达到预期的冷却效果，然而操作难度比较大，只是在大型合金钢件或复杂形状的碳钢件零件加工中得到应用。分级淬火法主要是将需要加工的零件放置具有一定温度的盐浴或碱浴中给予淬火处理，如果内外温度满足设定要求后就可以取出缓冷，使零件内应力降低，该方法在小尺寸零件加工中得到应用。等温淬火法一般是指在稍高于Ms盐浴或碱浴中将加工零件进行保温处理，以此来获得贝氏体组织，有效提升零件的综合力学性能，在形状复杂及要求较高的小型零件加工中得到应用。

3.3热处理中的正火技术

在进行机械零件加工时，正火技术是指借助相关操作来加热钢到设定温度后给予空冷处理，在该过程中不同材质对应着不同的加热温度。通过对机械加工零件进行正火处理后，不仅可以消除过共析钢中所产生的网状二次渗碳体，而且还可以改善切削性能。

结束语

在当前飞速发展的社会背景下，不断推进机械加工的精细程度及其专业特性，在保障质量和标准的前提下，使企业获得核心竞争力。在机械加工过程中应用热处理技术，不仅提升了加工零的表面质量，而且极大地改善了机械加工零件的性能，延长了零件的使用寿命。

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