機(jī)械零件加工減小表面粗糙度方法研究

摘 要：表面粗糙度是衡量機(jī)械零件加工質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)，尤其是對(duì)于一些精密程度較高的零件，如果表面粗糙度過(guò)大將會(huì)導(dǎo)致機(jī)械零件無(wú)法通過(guò)驗(yàn)收，造成了材料的浪費(fèi)和經(jīng)濟(jì)損失。在實(shí)際加工過(guò)程中，影響表面粗糙度的因素較多，例如刀具的選擇、切削條件的控制等。加工人員只有采取嚴(yán)格的控制措施，才能將機(jī)械零件表面粗糙度控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)，提高零件的耐磨性、密封性等多種性能。

關(guān)鍵詞：機(jī)械零件；表面粗糙度；影響因素；改善方法

中圖分類(lèi)號(hào)：TH161.14 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）12-0225-01

引 言

表面粗糙度是指零件表面上具有較小間距和微小峰谷所組成的微觀幾何形狀特征，通過(guò)控制機(jī)械零件表面粗糙度，可以顯著改善其產(chǎn)品性能，對(duì)于延長(zhǎng)使用壽命也有很好的幫助。文章首先介紹了幾種影響表面粗糙度的常見(jiàn)因素，隨后結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，分別提出了針對(duì)性的防控措施。

1 表面粗糙度的影響因素

1.1 刀具的影響

在機(jī)械零件加工中，刀具的選擇和使用會(huì)直接影響到加工質(zhì)量，對(duì)表面粗糙度也會(huì)產(chǎn)生較大的干擾。常見(jiàn)的影響形式有三種：①刀具的幾何參數(shù)，包括刀尖的圓弧半徑、副偏角等。刀尖圓弧半徑如果偏大，會(huì)導(dǎo)致切削部位的殘留面積減小，表面粗糙度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)正常值；反之，如果半徑偏小，又會(huì)影響刀具加工效率；②刀具的刃磨質(zhì)量。刀刃前、后刀面的刃磨質(zhì)量均有固定要求，如果刃磨質(zhì)量達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，容易造成切削時(shí)在零件和刀具接觸面產(chǎn)生鈍化現(xiàn)象，不僅表面粗糙度增加，而且還會(huì)降低零件使用價(jià)值；③刀具的使用材料。根據(jù)被加工零件材質(zhì)的不同，刀具材料也要同步進(jìn)行更改。如果刀具用材不當(dāng)，容易在加工時(shí)產(chǎn)生積屑瘤和鱗刺，也會(huì)導(dǎo)致表面粗糙度增加。

1.2 切削條件的影響

切削條件的控制也是影響表面粗糙度的重要因素，由于不同機(jī)械零件的加工要求有較大差異，因此如果加工人員不能根據(jù)具體加工要求及時(shí)調(diào)整切削條件，就有可能導(dǎo)致表面粗糙度過(guò)大。①切削速度。切削過(guò)程中會(huì)釋放出大量的熱，如果切削速度過(guò)快，這些熱量不能有效散失，機(jī)械零件會(huì)在高溫條件下發(fā)生一定的變形，致使表面粗糙度增加；②進(jìn)給量。單位時(shí)間內(nèi)增加進(jìn)給量雖然可以提高機(jī)械零件的加工效率，但是也容易產(chǎn)生鱗刺；如果進(jìn)給量過(guò)小，又會(huì)導(dǎo)致機(jī)械零件的塑性變形增加；③切削液。切削液主要起到潤(rùn)滑和吸熱的作用。實(shí)際加工過(guò)程中切削液不足就會(huì)導(dǎo)致表面粗糙度增加。

2 減小機(jī)械零件表面粗糙度的方法

2.1 合理選擇刀具幾何參數(shù)

通過(guò)上文中對(duì)表面粗糙度影響因素的分析，我們知道進(jìn)給量、刀具偏角、刀尖圓弧半徑等是造成表面粗糙度過(guò)大的主要因素，因此為了提高加工質(zhì)量，需要在刀具選擇時(shí)對(duì)這些相關(guān)因素進(jìn)行一定的控制。①適當(dāng)增大刃傾角。在實(shí)際加工過(guò)程中，隨著加工時(shí)間的延長(zhǎng)，金屬零件的塑性變形程度也會(huì)相應(yīng)增加。而增加刃傾角，則能夠在保證加工進(jìn)度的前提下，明顯降低切削力，這樣一來(lái)切削面的粗糙度也會(huì)降低。②減小刀具副偏角，可以在一定程度上減小切削殘留面積，這樣出現(xiàn)表面磨損的面積也會(huì)相應(yīng)減小，粗糙度隨之降低。③增大刀具的前角，使刀具的刀刃與機(jī)械零件的接觸面積達(dá)到最小值，此時(shí)切削過(guò)程中機(jī)械零件不易發(fā)生塑性變形，對(duì)于控制表面粗糙度也有一定效果。

2.2 選擇合適的工裝

機(jī)械零件加工過(guò)程中使用到的主要工裝包括刀具、夾具、量具、工位器具等等。作為加工輔助工具，根據(jù)加工要求科學(xué)選擇工裝，對(duì)于減小表面粗糙度和提高零件加工質(zhì)量有重要幫助。例如在使用夾具時(shí)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)加工工件的圖紙，明確加工零件的幾何形狀、尺寸和精度等要求，然后選擇合適的夾具將零件固定在車(chē)床上。避免加工過(guò)程中機(jī)械零件出現(xiàn)位移，造成表面粗糙度過(guò)大。另外，對(duì)于加工完成的機(jī)械零件，還要使用高精度的量具進(jìn)行檢查，確保其參數(shù)和表面粗糙度都符合加工標(biāo)準(zhǔn)，降低加工工件的殘次品率。

2.3 嚴(yán)格控制切削條件

在切削過(guò)程中，各類(lèi)變量參數(shù)的控制也是減小表面粗糙度的有效方法，尤其是切削速度、進(jìn)給量以及切削液等，都是在機(jī)械零件切削加工階段需要重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。

（1）切削速度的控制。切削速度對(duì)表面粗糙度的影響比較復(fù)雜。一般情況下在低速或高速切削時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生積屑瘤，故加工后表面粗糙度值較小。在以20～50m/min的切削速度加工塑性材料（如低碳鋼、鋁合金等）時(shí)，常易出現(xiàn)積屑瘤和鱗刺，再加上切屑分離時(shí)的擠壓變形和撕裂作用，使表面粗糙度更加惡化。切削速度v越高，切削過(guò)程中切屑和加工表面層的塑性變形的程度越小，加工后表面粗糙度值也就越小。

（2）進(jìn)給量的控制。在粗加工和半精加工中，當(dāng)進(jìn)給量>0.15mm/r時(shí)，進(jìn)給量大小決定了加工表面殘留面積的大小，因而，適當(dāng)?shù)販p小進(jìn)給量將使表面粗糙度值減小。

（3）切削液的控制。切削液能夠帶走摩擦產(chǎn)生的大量的熱量，同時(shí)還可以起到潤(rùn)滑效果，有效緩解了切削過(guò)程中機(jī)械零件的變形問(wèn)題。可以利用自動(dòng)化設(shè)備自動(dòng)添加切削液，同時(shí)對(duì)切削液的質(zhì)量也有一定要求，對(duì)降低金屬零件表面粗糙度發(fā)揮一定作用。

（4）背吃刀量。一般地說(shuō)背吃刀量ap對(duì)加工表面粗糙度的影響是不明顯的。但當(dāng)背吃刀量<0.02～0.03mm時(shí)。由于刀刃不可能刃磨得絕對(duì)尖銳而具有一定的刃口半徑，正常切削就不能維持，常出現(xiàn)擠壓、打滑和周期性地切入加工表面，從而使表面粗糙度值增大。為降低加工表面粗糙度值，應(yīng)根據(jù)刀具刃口刃磨的鋒利情況選取相應(yīng)的背吃刀量。

3 結(jié) 語(yǔ)

機(jī)械零件表面粗糙度過(guò)大會(huì)降低零件的使用性能，甚至?xí)?dǎo)致零件無(wú)法通過(guò)驗(yàn)收而給制造企業(yè)帶來(lái)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。在實(shí)際加工過(guò)程中，影響機(jī)械零件表面粗糙度的因素較多，除了技術(shù)方面的原因外，像刀具的選擇、切削條件的控制等，也都會(huì)對(duì)表面粗糙度產(chǎn)生直接影響。因此，加工人員需要根據(jù)機(jī)械零件的加工要求，合理選擇加工控制方法，減小表面粗糙度，使機(jī)械零件符合生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，提高其使用質(zhì)量。

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收稿日期：2018-3-25