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摘要：随着机械科学技术的快速发展，小型化、精密化己经成为机械产品的重要发展趋势。作为小型机械的重要组成部分，小型精密零件的制造水平和加工精度直接影响了小型机械的发展水平和应用程度。由于具有成本低、效率高、三维加工能力强等优势，微细切削己经成为小型精密零件的主要加工技术。
关键词：小型精密机械；零件微细切削；表面质量；切削工艺性研究
1微细切削表面质量影响因素试验研究
当前，机械装备朝着精密化、高速化、多功能化的方向发展，它们工作在高温、高压、高速、高应力条件下，关键零部件的磨损、腐蚀和疲劳破坏加剧，因此对零件的表面质量提出了更高的要求。
1.1已加工表面质量内涵
机械加工后的表面，总存在一定的微观几何形状的偏差，表面层的物理力学性能也发生变化。经过机械加工后的零件表面并不是理想状态下的光滑表面，它存在着不同程度的粗糙波纹、冷硬、裂纹等表面缺陷。己加工表面质量是指工件经过切削加工后影响使用性能的质量变化，也称表面完整性，主要包含以下两个内容：（1）表面几何质量主要是指被加工過的工件最外层表面与周围环境之间界面的几何形状，一般使用表面粗糙度评价。（2）表面层材质工件在切削加工过后会出现一定深度的变质层，在此变质层内晶粒发生严重畸变，材料的机械、物理和化学性能均发生一定程度的变化，如塑性变形、硬度变化、微观裂纹、残余应力、晶粒变化、热损伤等。加工变质层构成如表1所示。
1.2已加工表面质量影响因素分析
己加工表面质量的影响因素可以用以下四个方面表示，见图1。
（1）表面粗糙度
经过切削加工后的工件表面会有微观几何不平度，不平度的高度称为表面粗糙度，其产生的原因主要有一下两个方面：①几何因素产生的粗糙度，由刀具几何形状和切削运动产生，主要取决于残留面积，残留面积是在切削过程中，由于刀具的几何形状和切削运动的关系，一部分金属没有被切削下来而留在己加工表面上。②切削过程中的不确定因素产生的粗糙度，包括积屑瘤、鳞刺、切削变形、刀具磨损、刀具与工件相对位置的变化等。
（2）加工硬化
经过切削加工后，其表面层硬度提高，这种不经过热处理而单单由于切削加工造成的硬化现象叫做加工硬化。加工硬化可以提高表面层硬度，提高工件的耐磨性，但也会增加工件后续加工的难度，并且加速刀具磨损。在切削加工过程中，己加工表面层金属晶格被拉长、破碎，阻碍工件进一步变形而使金属强化。除此之外，加工硬化还受切削温度的影响，当切削温度低于被加工材料的相变点时，金属弱化，硬度降低，切削温度高于相变点时，引起相变，硬度提高，所以己加工表面的加工硬化是这些因素综合作用的结果。
影响加工硬化的因素主要有以下三个方面：
①工件材料
②刀具几何形状与磨损
③切削用量和切削液
（3）表面金相组织的变化和残余应力
当切削力的作用消失后，工件表面保持平衡而存在的应力叫做残余应力，残余应力有时能提高零件的疲劳强度，但也会产生裂纹，除此之外，残余应力如果分布不均匀，会使零件产生变形，影响零件精度。如果加工硬化更为严重，表面层金属则会发生金相变化。为了更为深入的了解加工硬化的变化情况，将车削试验后的工件做金相试样，观察其剖面边缘，如图2所示，框图里为所观察区域。
图2（b）是图3-2（a）金相试样方框区域其中一部分的三维模型图，使用X-Y-Height三向坐标表示，三个方向坐标的单位都是微米。X-Y方向坐标表示该区域的长、宽值，Height坐标表示该区域的高度值，在工件未加工之前，高度值基本维持在。刻度上下，被加工之后，由于外力作用产生塑性变形，该区域平面会产生凸起或者凹陷。从图2（b）金相试样三维模型图可以看出，在试样边缘地带（凸起部分），组织结构由于加工外力的影响，组织结构发生塑性变形而高于试样中心高度，在与试样边缘地带相接处的区域由于挤压而向下凹陷，虽然只有极薄的一层（0.05 }-0.15mm），但对机器零件的使用性能有着极大的影响，零件的磨损、腐蚀和疲劳破坏都开始于零件的表面层，特别是现代化的工业生产，机械设备朝着精密化、高速化、多功能方向发展，机械零件很多都在高温、高压、高速、高应力条件下工作，机械零件的表面层缺陷都会大大加快零件的失效。 在图2 Cc）金相试样显微图中，横坐标与纵坐标的单位也是微米，边缘材料的组织结构与中心地带相比并未有大的不同，说明并没有发生金相变化。
微细铣削也做同样的处理观察，从图3观察的情况来看与微细车削表面层组织变化情况基本一致。由以上分析看出，微细切削由于切削用量较小，加工表面未发生金相组织变化，残余应力也较小，因此，本章通过不锈钢材料微细车削、铣削单因素及正交试验，以表面粗糙度和表面层加工硬化为切入点分析切削加工参数对零件表面质量的影响规律。
2结语
与常规尺度切削相比，微细切削的切削力波形更复杂，平均切削力更小，但切削力的动态波动量更大。微细立铣削时，切入和切出阶段的铣刀跳动量显著大于稳定切削阶段，切削参数是影响微径铣刀跳动量的主要因素，与大直径立铣刀相比，微径立铣刀的跳动量更显著。
参考文献：
[1]曹华军，舒林森，许磊，李浩.复杂机械零件的六面体有限元网格生成方法[J].机械工程学报，2014，50（15）：113-118.
[2]卢昊，张义民，赵长龙，朱丽莎.多失效模式机械零件可靠性灵敏度估计[J].机械工程学报，2012，48（02）：63-67.
[3]邱继伟，张瑞军，丛东升，郭楠.机械零件可靠性设计理论与方法研究[J].工程设计学报，2011，18（06）：401-406+411.
[4]高艺，王斌，胡楷模，郑国勤.基于典型面匹配的机械零件检索方法[J].计算机辅助设计与图形学学报，2011，23（04）：640-648+655.
关键词：小型精密机械；零件微细切削；表面质量；切削工艺性研究
1微细切削表面质量影响因素试验研究
当前，机械装备朝着精密化、高速化、多功能化的方向发展，它们工作在高温、高压、高速、高应力条件下，关键零部件的磨损、腐蚀和疲劳破坏加剧，因此对零件的表面质量提出了更高的要求。
1.1已加工表面质量内涵
机械加工后的表面，总存在一定的微观几何形状的偏差，表面层的物理力学性能也发生变化。经过机械加工后的零件表面并不是理想状态下的光滑表面，它存在着不同程度的粗糙波纹、冷硬、裂纹等表面缺陷。己加工表面质量是指工件经过切削加工后影响使用性能的质量变化，也称表面完整性，主要包含以下两个内容：（1）表面几何质量主要是指被加工過的工件最外层表面与周围环境之间界面的几何形状，一般使用表面粗糙度评价。（2）表面层材质工件在切削加工过后会出现一定深度的变质层，在此变质层内晶粒发生严重畸变，材料的机械、物理和化学性能均发生一定程度的变化，如塑性变形、硬度变化、微观裂纹、残余应力、晶粒变化、热损伤等。加工变质层构成如表1所示。
1.2已加工表面质量影响因素分析
己加工表面质量的影响因素可以用以下四个方面表示，见图1。
（1）表面粗糙度
经过切削加工后的工件表面会有微观几何不平度，不平度的高度称为表面粗糙度，其产生的原因主要有一下两个方面：①几何因素产生的粗糙度，由刀具几何形状和切削运动产生，主要取决于残留面积，残留面积是在切削过程中，由于刀具的几何形状和切削运动的关系，一部分金属没有被切削下来而留在己加工表面上。②切削过程中的不确定因素产生的粗糙度，包括积屑瘤、鳞刺、切削变形、刀具磨损、刀具与工件相对位置的变化等。
（2）加工硬化
经过切削加工后，其表面层硬度提高，这种不经过热处理而单单由于切削加工造成的硬化现象叫做加工硬化。加工硬化可以提高表面层硬度，提高工件的耐磨性，但也会增加工件后续加工的难度，并且加速刀具磨损。在切削加工过程中，己加工表面层金属晶格被拉长、破碎，阻碍工件进一步变形而使金属强化。除此之外，加工硬化还受切削温度的影响，当切削温度低于被加工材料的相变点时，金属弱化，硬度降低，切削温度高于相变点时，引起相变，硬度提高，所以己加工表面的加工硬化是这些因素综合作用的结果。
影响加工硬化的因素主要有以下三个方面：
①工件材料
②刀具几何形状与磨损
③切削用量和切削液
（3）表面金相组织的变化和残余应力
当切削力的作用消失后，工件表面保持平衡而存在的应力叫做残余应力，残余应力有时能提高零件的疲劳强度，但也会产生裂纹，除此之外，残余应力如果分布不均匀，会使零件产生变形，影响零件精度。如果加工硬化更为严重，表面层金属则会发生金相变化。为了更为深入的了解加工硬化的变化情况，将车削试验后的工件做金相试样，观察其剖面边缘，如图2所示，框图里为所观察区域。
图2（b）是图3-2（a）金相试样方框区域其中一部分的三维模型图，使用X-Y-Height三向坐标表示，三个方向坐标的单位都是微米。X-Y方向坐标表示该区域的长、宽值，Height坐标表示该区域的高度值，在工件未加工之前，高度值基本维持在。刻度上下，被加工之后，由于外力作用产生塑性变形，该区域平面会产生凸起或者凹陷。从图2（b）金相试样三维模型图可以看出，在试样边缘地带（凸起部分），组织结构由于加工外力的影响，组织结构发生塑性变形而高于试样中心高度，在与试样边缘地带相接处的区域由于挤压而向下凹陷，虽然只有极薄的一层（0.05 }-0.15mm），但对机器零件的使用性能有着极大的影响，零件的磨损、腐蚀和疲劳破坏都开始于零件的表面层，特别是现代化的工业生产，机械设备朝着精密化、高速化、多功能方向发展，机械零件很多都在高温、高压、高速、高应力条件下工作，机械零件的表面层缺陷都会大大加快零件的失效。 在图2 Cc）金相试样显微图中，横坐标与纵坐标的单位也是微米，边缘材料的组织结构与中心地带相比并未有大的不同，说明并没有发生金相变化。
微细铣削也做同样的处理观察，从图3观察的情况来看与微细车削表面层组织变化情况基本一致。由以上分析看出，微细切削由于切削用量较小，加工表面未发生金相组织变化，残余应力也较小，因此，本章通过不锈钢材料微细车削、铣削单因素及正交试验，以表面粗糙度和表面层加工硬化为切入点分析切削加工参数对零件表面质量的影响规律。
2结语
与常规尺度切削相比，微细切削的切削力波形更复杂，平均切削力更小，但切削力的动态波动量更大。微细立铣削时，切入和切出阶段的铣刀跳动量显著大于稳定切削阶段，切削参数是影响微径铣刀跳动量的主要因素，与大直径立铣刀相比，微径立铣刀的跳动量更显著。
参考文献：
[1]曹华军，舒林森，许磊，李浩.复杂机械零件的六面体有限元网格生成方法[J].机械工程学报，2014，50（15）：113-118.
[2]卢昊，张义民，赵长龙，朱丽莎.多失效模式机械零件可靠性灵敏度估计[J].机械工程学报，2012，48（02）：63-67.
[3]邱继伟，张瑞军，丛东升，郭楠.机械零件可靠性设计理论与方法研究[J].工程设计学报，2011，18（06）：401-406+411.
[4]高艺，王斌，胡楷模，郑国勤.基于典型面匹配的机械零件检索方法[J].计算机辅助设计与图形学学报，2011，23（04）：640-648+655.