环保机械产品表面加工质量的控制



环保机械产品表面加工质量的控制

张周品

（安徽盛运环保股份有限公司，安徽 桐城 231400）

摘 要:在环保产品的机械加工件中，零部件的失效往往都是从表面开始，零部件的表面加工质量直接影响着机械加工件的工作性能，甚至影响着产品的使用寿命。影响机械加工表面质量的因素有很多，包括切削条件、磨削加工等，文章对这些因素进行了简要分析，并提出了针对这些影响因素的控制措施。

关键词:环保机械；机械加工；表面质量；控制

近几年来，随着社会经济的高速发展，环境保护越来越受到国家和社会的高度重视。大型袋式除尘器、垃圾焚烧厂、尾气处理、水处理设备等环保产品制造业也得到了快速发展。部分环保产品的设备体积较大，加工要求较高，一些重要零部件在高压力、高速、高温等高要求条件下工作（如大型袋式除尘器气包、喷吹系统等），这些零部件表面如有任何缺陷，不仅会直接影响零部件的工作性能，而且还可能引发应力集中、应力疲劳等现象，将会加速零部件的失效，而这都与产品机械加工的表面质量有很大关系。本文就影响环保产品机械加工表面质量的因素及控制措施进行分析。

1　影响机械加工表面质量的因素

1.1 加工设备对工件表面质量的影响

在机械加工过程中，加工设备是工件表面质量的首要保障。如车床加工中的精车可以达到Ra为0.2μm，磨削加工中精磨则可达Ra为0.025μm。如果需要更高的表面质量，则需要选择超精密切削、超精加工、珩磨、研磨等加工方法。选择满足工件表面质量要求的设备，同时使得加工成本降到最低。这就需要满足技术工艺经济性的要求。

1.2 切削加工影响机械加工表面质量的因素

（1）切削加工刀具的几何参数、材料和刃磨质量刀具的几何参数中，对表面粗糙度影响最大、最主要的是副偏角、主偏角、刀尖圆弧半径。在一定的条件下，减小副偏角、主偏角、刀尖圆弧半径都可以降低表面粗糙度。在同样条件下，硬质合金刀具加工的表面粗糙度值低于高速钢刀具，而金刚石、立方氮化硼刀具又优于硬质合金刀具，但由于金刚石与铁族材料亲和力大，故不宜用来加工铁族材料。另外，刀具的前、后刀面，切削刃本身的粗糙度直接影响加工表面的精度，因此，提高刀具的刃磨质量，应使刀具的前、后刀面，切削刃的粗糙度值应低于工件的粗糙度值。

（2）切削条件对工件表面质量的影响

与切削条件有关的工艺因素包括切削用量、冷却润滑情况。中、低速加工塑性材料时，容易产生积屑瘤和鳞刺。所以，提高切削速度，可减少积屑瘤和鳞刺，减小零件已加工表面的粗糙度值；对于脆性材料，一般不会形成积屑瘤和鳞刺，所以，切削速度对表面粗糙度基本上无影响。工件的进给速度增大，塑性变形也增大，表面粗糙度值增大，所以，减小进给速度可以减小工件的表面粗糙度值，但进给量减小到一定值时，粗糙度值不会明显下降。在正常切削条件下，切削深度对工件的表面粗糙度影响不大，因此，机械加工时不能选用过小的切削深度。

（3）工艺系统的精度和刚度

工艺系统有时会发生振动，即在刀具的切削刃与工件上正在切削的表面之间，除了名义上的切削运动之外，还会出现一种周期性的相对运动。要想获得很小的表面粗糙度，工艺系统要具有足够的运动精度和刚度。

1.3 磨削加工影响机械加工表面质量的因素

（1）砂轮的影响

砂轮的粒度越细，单位面积上的磨粒数越多，在磨削表面的刻痕越细，工件表面的粗糙度越小；但若粒度太细，加工时砂轮易被堵塞，反而会使工件的表面粗糙度增大，并容易产生波纹和引起工件表面烧伤。砂轮的硬度应大小合适，其半钝化期愈长愈好；砂轮的硬度太高，磨削时磨粒不易脱落，使加工表面受到的摩擦、挤压作用加剧，从而增加了塑性变形，使得表面粗糙度增大，还易引起烧伤；砂轮太软，磨粒太易脱落，会使磨削作用减弱，导致表面粗糙度增加，所以要选择合适的砂轮硬度。砂轮的修整质量越高，砂轮表面的切削微刃数越多、各切削微刃的等高性越好，磨削表面的粗糙度越小。

（2）磨削用量的影响

增大砂轮速度，单位时间内通过加工表面的磨粒数增多，每颗磨粒磨去的金属厚度减少，工件表面的残留面积减少；提高砂轮速度，还能减少工件材料的塑性变形，这些都可使加工件的表面粗糙度值降低。降低工件速度，单位时间内通过加工表面的磨粒数增多，表面粗糙度值减小；但工件速度太低，工件与砂轮的接触时间长，传到工件上的热量增多，反而会增大粗糙度，还会导致工件表面烧伤。增大磨削深度和纵向进给量，工件的塑性变形增大，会导致表面粗糙度值增大。径向进给量增加，磨削过程中的磨削力和磨削温度都会增加，磨削表面塑性变形程度增大，从而会增大表面粗糙度值。为在保证加工质量的前提下提高磨削效率，可将要求较高的工件表面的粗磨和精磨分开进行，粗磨时采用较大的径向进给量，精磨时采用较小的径向进给量，最后进行无进给磨削，以获得表面粗糙度值很小的表面。

（3）工件材料

工件材料的硬度、塑性、导热性等对表面粗糙度的影响较大。塑性大的软材料容易堵塞砂轮，导热性差的耐热合金容易使磨料早期崩落，这些都会导致磨削表面粗糙度增大。

另外，由于磨削温度较高，合理使用切削液既可以降低磨削区的温度，减少烧伤，还可以冲去脱落的磨粒和切屑，避免划伤工件，从而降低表面粗糙度值。

2　提高机械加工工件表面质量的措施

2.1 制订科学合理的工艺规程

制订科学合理的工艺规程是保证工件表面质量的基础。只有制订了科学合理的工艺规程，才能为加工工件表面质量满足要求提供科学合理的方法依据，使加工工件的表面质量满足使用要求。科学合理的工艺规程要求是：工艺流程短、定位准确，选择定位基准时尽量使定位基准与设计基准重合。

2.2 合理地选择切削参数是保证加工质量的关键

选择合理的切削参数可以有效抑制积屑瘤的形成，降低理论加工残留面积的高度，保证加工工件的表面质量。切削参数的选择主要包括切削刀具角度的选择、切削速度的选择和切削深度及进给速度的选择等。试验证明，主偏角、副偏角及刀尖圆弧半径对零件表面粗糙度都有直接影响。在进给量一定的情况下，减小主偏角和副偏角，或增大刀尖圆弧半径，可减小表面粗糙度。另外，适当增大前角和后角，可减小切削变形和前后刀面间的摩擦，抑制积屑瘤的产生也可减小表面粗糙度。比如在加工塑性材料时若选择较大前角的刀具可以有效抑制积屑瘤的形成，这是因为刀具前角增大时，切削力减小，切削变形小，刀具与切屑的接触长度变短，减小了积屑瘤形成的基础。

2.3 选择合理的切削液是保证加工工件表面质量的必要条件

选择合理的切削液可以改善工件与刀具间的摩擦系数、降低切削力和切削温度，从而减轻刀具的磨损，保证工件的加工质量。

2.4 工件主要工作表面最终工序加工方法的选择至关重要

最终工序在工作表面留下的残余应力将直接影响机器零部件的使用性能。选择零部件主要工作表面最终工序加工方法，须考虑该零部件主要工作表面的具体工作条件和可能的破坏形式。

在加工过程中可通过改变某些量来提高表面粗糙度：1）在精加工时，应选择较小的进给量、较小的主偏角和副偏角、较大的刀尖圆弧半径，以得到较小的表面粗糙度；2）加工塑性材料时，采用较高的切削速度可防止积屑瘤的产生，减小表面粗糙度；3）根据工件材料、加工要求，合理选择刀具材料，有利于减小表面粗糙度；4）适当地增大刀具前角和刃倾角，提高刀具的刃磨质量，降低刀具前、后刀面的表面粗糙度均能降低工件加工表面的粗糙度；5）对工件材料进行适当的热处理，以细化晶粒，均匀晶粒组织，可减小表面粗糙度；6）选择合适的切削液，减小切削过程中的界面摩擦，降低切削区温度，减小切削变形，抑制鳞刺和积屑瘤的产生，可大大减小工件的表面粗糙度。

3　结论

由于机械加工表面对环保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质量要求。由于影响工件表面质量的因素很多，因此只有了解和掌握了影响机械加工表面质量的因素，才能在生产实践中，采取相应的工艺措施，对表面质量根据需要提出较经济、适用性好的要求，减少零件因表面质量缺陷而引起的加工质量问题，从而提高机械产品的使用性能、使用寿命和使用的可靠性。

Control on Surface Process Quality of Environmental Protection Machinery Products

ZHANG Zhou-pin

(Anhwei Sheng Yun Environmental Protection Co., Ltd, Anhwei Tonchen 231400, China)

Abstract:The surface process quality of the spare parts makes a direct impact on the working capability of the machinery process parts and the use life of the products in the machinery process parts of environmental protection products. There are many factors which affect the surface quality of machinery process. The paper analyzes the above-mentioned factors and puts forward the control measures on these affected factors.

Keywords:environmental protection machinery; machinery process; surface quality; control

文章编号:1006-5377（2015）09-0043-03

文献标志码:A

中图分类号:TH16