机械加工影响表面粗糙度的因素及改善策略
前言：相关调查统计显示，在设备使用中，机械零件的磨损以及破坏多数情况下都是由表面开始的，尤其是工件的耐磨性以及可靠性，都受到了工件表面质量的直接影响。在这种情况下，技术人员应该加强对于机械加工表面质量的研究，对可能存在的影响因素进行全面分析，把握机械加工中不同因素对于表面质量的影响规律，进而采取相应的改善措施，提升产品的整体质量。
1 表面粗糙度概述
表面粗糙度是指存在于加工表面的、具有微小间距以及微小峰谷的不平度，两个波峰或者波谷之间的距离通常在1mm以下，属于一种微观层面的几何形状误差。表面粗糙度是对工件质量进行评估的重要指标之一，越小则表明工件的表面越光滑。同时，表面粗糙度与工件的疲劳强度、接触刚度、配合性质、耐磨性等存在着密切的关系，也在很大程度上影响了工件的使用寿命和使用安全，必须得到足够的重视。通常来讲，表面粗糙度的是由工件加工工艺以及其他因素的影响而形成的，如机械加工过程中刀具与工件避免的摩擦、切削交工时工件层表面金属的塑性变形等，不同的加工工艺和工件材料，在加工过程中留下的表面痕迹的形状、纹理和深度等都会存在一定的差别[1]。如果表面粗糙度过高，不仅工件自身无法有效满足实际应用的需求，而且会严重影响工件的强度、耐磨性和使用寿命，因此，相关技术人员应该加强对于表面粗糙度影响因素的研究，采取有效措施对其进行控制。
2 表面粗糙度的影响因素及改善策略
2.1刀具因素
刀具是机械加工中的关键，其几何形状会在一定程度上影响表面粗糙度。在实际加工过程中，通过适当增大切削刀具前角的方式，能够对工件的表面粗糙度进行显著改善，但是如果缺乏有效控制，导致前角过大，则可能会使得表面粗糙度增大。在对前角进行固定后，通过增大后角的方式，可以提升刀具刃面的锋利程度，同样可以降低表面粗糙度，而一旦后角过大，则积屑瘤的存在会改变切削刀具几何角度及背吃刀量，引发切削振动，或者残留在工件表面，影响其表面粗糙度。
针对这个问题，在进行机械加工的过程中，需要对刀具进行合理选择和调试，确保其具备恰当的几何参数，适当减小主偏角和副偏角，增加刀刃的倾斜度以及刀尖切割处的圆弧半径，有效减少残留面积。同时，刀具的材料应该能够有效适应工件材料，确保工件的加工质量和加工效率。如果刀具使用时间较长，出现了严重磨损的情况，则应该及时进行更换，以免影响机械加工的质量和效果[2]。
2.2切削用量
切削用量参数的选择在很大程度上影响着表面粗糙度。在切削加工过程中，一般情况下，低速切削加工容易在工件表面产生积屑瘤，进而导致工件表面粗糙度的增加，应该尽量避开相应的切削速度区域。切削深度基本上不会对工件的表面粗糙度造成影响，但是如果切削深度过小，则可能会对使得刀尖圆弧对工件产生挤压，引发工件的塑性变形，进而增加表面粗糙度的数值。通过减小进给量的方式，能够减小残留面积的高度，不过如果进给量过小，会导致切削厚度的减少，若其数值小于刃口圆弧半径，则在切削加工中可能会出现切削打滑的情况，进而引发附加表面粗糙度。
因此，在进行机械加工的过程中，技术人员应该做好机床设备的调整工作，选择合适的切削用量和切削速度，并适当减少进给量，对切削深度进行控制，从而降低工件的表面粗糙度，提升产品的质量和性能。
2.3残余应力
切削加工过程中，工件表面的金属层内会产生相应的塑性变形，导致表面比容的增大，与里层金属之间的冲突会在工件中产生残余拉应力。同时，加工过程中会产生大量的热能，导致金属表面温度急剧升高，与内部形成较大的温差，同样会产生残余应力，导致工件表面粗糙度的增大。
对于这种情况，应该从多个方面进行综合考虑，通过降低切削温度、控制塑性变形等方式减小工件表面的残余应力[3]。
2.4工件材料
工件自身材料的性质同样会对机械加工中的表面粗糙度产生影响，在设定好的速度范围内，对塑性材料进行切削加工时，前刀面与工件之间的挤压作用和摩擦作用会使得切屑的底层金属流动减缓，形成滞留层，冷却后会形成金属颗粒，黏附在刀尖位置，形成坚硬的楔状物，即通常所说的积屑瘤。而积屑瘤的存在会导致刀具几何角度的变化，增加切削厚度，进而在已经加工完成的工件表面切出相应的沟槽。不仅如此，积屑瘤产生后，会与切屑产生摩擦，如果摩擦力超过积屑瘤与前刀面的冷焊强度，或者受到剧烈震动和冲击，积屑瘤会脱落，然后继续形成。在这种循环下，切削加工会出现很大的波动，影响工件的表面质量。另外，脱落的积屑瘤还可能附着在工件表面，留下颗粒状金属碎屑，进一步增大表面粗糙度的数值。
对于这个问题，在进行机械加工时，技术人员应该充分考虑工件本身的材料性能，结合实际加工需要，对其进行相应的回火或者正火处理，采取切实有效的处理措施，提升工件的表面质量[4]。
2.5切削液
在对工件进行切削加工中，切削液能够起到冷却、清洗以及润滑的作用，从而显著降低切削温度，削弱前后刀面与工件之间的摩擦力，减少切削过程中产生的塑形变形，并对切屑进行及时清洗，抑制积屑瘤和鳞刺的产生，切实保证工件的加工质量。
因此，在进行机械加工时，应该做好切削液的选择，例如，在工件铰孔作业时，可以选择硫化油、煤油、豆油等作为切削液，以获得较小的表面粗糙度。
2.6振动因素
在机械加工的过程中，受各种因素的影响，工件与刀具之间可能会产生振动，进而对工艺系统正常的切削加工过程造成干扰，在工件的表面产生振纹，进而降低工件的加工精度以及表面质量。
对于这种情况，技术人员应该立足实际，综合分析产生振动的原因，采取切实可行的改善措施，减少和消除振动因素对于机械加工表面粗糙度的影响。例如，可以对加工参数进行调整，提升工艺系统的刚度，增大阻尼，也可以采取有效的措施，消除振源的激振力，对振动进行减弱或者隔绝等[5]。
3 结语
总而言之，在当前科学技术飞速发展的带动下，越来越多的精密设备不断涌现，对于工件加工的精度也提出了越发严苛的要求。而在机械加工中，存在着大量影响工件表面粗糙度的因素，需要技术人员深入分析，了解这些因素产生的原因，同时立足当前的技术条件，采取针对性的改善措施，尽可能降低工件机械加工的表面粗糙度，提升工件的使用性能，推动我国社会经济的稳定健康发展。
