切削温度对零件表面质量的影响分析
摘要：我国是一个制造大国，工业在经济发展中占据着重要位置。切削是加工零件的主要方式，其温度对使用性能和寿命会产生直接影响，所以要特别注意。如果对温度没有进行控制，切削之后零件会出现一系列问题，导致产品质量降低。文章从三个大的方面进行论述，主要分析了造成的影响，得出重要结论，便于更好的改进，从而提升水平。
关键词：切削温度；零件表面；质量影响
引言：
已加工表面质量是指工件经过切削之后表面的状况，包括表面粗糙度、表面加工硬化、表面残余应力。如果工件表面质量不过关，肯定会影响到正常使用。刀具切削的过程中会产生摩擦，释放出热量，从而对工件表面产生影响。通过科学分析找到其中存在的问题，对技术改进进行指导，不断完善切削工艺，制造出更加优质的产品。
一、切削温度对实际表面粗糙度的影响
（一）积屑瘤的生成
是指切切屑和前刀面摩擦发生的物理现象。当速度比较慢时，二者之间的接触面积比较小，摩擦不是太强。但是随着切削速度的提高，接触面积和摩擦系数会增大。当切塑性材料时，切屑会从前刀面流出，使得底层金属晶粒被拉伸纤维化，切屑的流动速度会有所降低，就形成了滞留层。当处于适当温度和压力的环境下，滞留层的金属就会粘附在刀面上。长时间不处理，就会生成积屑瘤，不利于工件的正常切削。由此可见，积屑瘤的生成和温度是分不开的，是重要条件之一。由于刀面有积屑瘤，所以处理工件表面不够平滑，无法达到规定要求[1]。了解形成的原因，有一个清晰的认识，要采取有效措施来应对，减少不利因素影响。
（二）积屑瘤对实际粗糙度的影响
在加工过程中，积屑瘤会掉落，增加了表面的粗糙度。积屑瘤会粘附在前刀面上，虽然不影响切削，但是切出的表面是不平整的。积屑瘤形状是不规则的，通过观察就会发现，在切削工件的方向上，会留下一道道沟痕。刀刃如果不平整，也会出现类似的情况，沟痕的深度在10微米左右。积屑瘤则影响较大，可以达到100微米。例如在高速钢机上用铰刀铰孔，通常都会生成积屑瘤，集中在主、副刀刃连接的地方。非高速切削螺纹时，螺纹两侧会因为积屑瘤切出沟痕，表面会变得更加粗糙。积屑瘤是比较难解决的问题，在加工过程中自然产生，因此要优化工艺水平，保证工件表面的平整性。
（三）切削温度对刀具磨损影响
长时间的切削，刀面会受损，无法保持原本的几何形状。出现这种问题的主要原因是热效应磨损，由切削热引起的物理化学综合作用产生的，包括粘结磨损、氧化磨损和扩散磨损。在中等速度下，温度条件较好，摩擦系数会达到最大，刀面和切削之间容易产生粘结现象。粘结点在加工中会发生破裂，位置处于刀面上，也就形成了磨损。扩散磨损发生在高温下，因为金属元素的化学活性高，会形成扩散，从而降低了刀具的硬度。另外还会有氧化反应，因为氧气或者是切削液中的硫磷等元素刀具元素会产生化学反应，进一步生成硬度较低的化合物。为了提高生产效率，大部分工厂会采用高速，磨损也是在所难免的。
二、切削温度对残余应力的影响
（一）热应力引起的不均匀热弹塑性变形
切削金属时，金属会转变为切屑，过程中由于强烈的塑性变形会产生变形热。以较高速度切削钢碳，刀面和切屑底层会因为摩擦产生较多热量，温度在800℃左右，散热效果不是很好。金属表面受到热膨胀影响，会发生热塑性变形，温度高的工件表层体积增大，深层温度低金属体积没有太大的变化。在切削完成之后，内外层的温度会趋于正常，表层在冷却后会收缩，由于已经出现了塑性变形，而且受到下层的牵制，所以表层存在残余拉应力，里层存在残余压应力[2]。
（二）切削热引起表层金属的相变
当处于高速状态下，会产生大量切削热，附近区域温度会迅速上升，当切削温度达到工件材料的金相组织变化的临界温度时，会发生金相组织改变。加工中表层金属发生相变形成奥氏体，经过冷却后变成马氏体，体积会增大。如果温度达到马氏体转变温度，会继续发生变化，成为体积更小的组织。目前对工件提出了更高的要求，追求完整性、平滑性，所以要创新工艺，在现有基础上进一步提升，能够消除残余应力的影响，不断提升质量。
三、切削温度对加工硬化的影响
摩擦会使得温度升高，加快了刀具磨损的速度，刀面会出现钝化的情况，影响到正常使用。在这种情况下，金属层收到刃口强烈挤压作用和磨损的后角为零的后刀面剧烈摩擦作用，在加工表面下的金属晶粒会受到破坏，由于变形强化，使得表面硬度比被切金属的原始硬度有了很大的提高，这就是加工硬化现象。刀具磨损的越严重，塑性变形就会越剧烈，硬化程度和硬化层深度也会增加。硬化现象会造成很多问题，给后面工序造成困难。硬化层金属比较脆，会发生局部磨损，裂纹上的应力让加工表面疲劳强度、耐冲击性降低和抗腐能力减弱[3]。
四、结语
通过研究发现，切削温度会对零件表面质量产生较大影响。降低温度要从减少切削热产生和冷却两个方面考虑，有效结合实际工作的经验，制定相应措施，包括增大刀具前角、提高刀具锋利性、减小功率消耗、减小切削力。切削质量较高工件时，过程中适当加入冷却液，起到降低温度的作用。选择耐热性较好的刀具，不断提高切削速度，可以减小表面粗糙度，达到生产的要求。
参考文献：
[1]刘文萍.切削温度对零件表面质量的影响[J].机械,2018,45(10):28-31.
[2]丁琪.金属加工表面质量的影响因素及改进措施探析[J].百科论坛电子杂志,2018,(1):693.
[3]李云艳.金属切削加工表面质量的影响因素分析[J].中国新技术新产品,2017,(17):80-80,81.
