楊建勛（四川省服裝藝術(shù)學(xué)校，四川南充 637000）

數(shù)控加工中表面粗糙度的影響因素及控制方法

楊建勛
（四川省服裝藝術(shù)學(xué)校，四川南充 637000）

數(shù)控加工包括車削加工和磨削加工，工件表面粗糙度在數(shù)控加工過程中起了非常大的作用，影響工件表面粗糙度的因素也有很多，比如機(jī)床精度、刀具的磨損情況、夾具的裝夾程度，切削條件的影響，操作者的技術(shù)水平等等。本文旨在探討表面粗糙的影響因素，并找到改善表面粗糙度的方法措施。

數(shù)控加工 表面粗糙度 控制因素

1 造成切削加工中表面粗糙度的成因

車削、銑削、鏜削、鉆孔的過程統(tǒng)稱為切削加工過程。切削加工過程表面粗糙度的影響因素有切削參數(shù)的選擇、切削條件、工件材料和刀具。

1.1 切削參數(shù)選擇的影響

在數(shù)控中切削參數(shù)一般指的是切削速度υ、進(jìn)給量fa和切削深度αp，不同的切削參數(shù)，對加工表面粗糙度影響也不一樣。

（1）切削速度的影響。切削速度不同必然會(huì)引起工件表面所產(chǎn)生積屑瘤和鱗刺不同，這也是切削速度υ對表面粗糙度的影響主要體現(xiàn)。在切削塑性材料中，如果切屑速度非常低，就容易產(chǎn)生幼刺；如果切屑速度較低，就容易形成切屑瘤，粗糙度也會(huì)越大。如果選擇避開速度區(qū)，那么表面粗糙程度也相對會(huì)減小。在加工一些脆性材料時(shí)，一般不會(huì)產(chǎn)生積屑瘤和鱗刺，因而切屑速度對表面粗糙度影響甚微，因此，較高的切削速度不僅可以提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率，而且還可以減小加工表面的粗糙度。

（2）進(jìn)給量f影響。切刀切削工件后殘留切痕的高度決定工件表面粗糙度數(shù)值，影響殘留切痕的高度的因素有：刀尖圓弧半徑、主偏角、副偏角，進(jìn)給量等。如圖1所示。

當(dāng)?shù)都鈭A弧半徑等于0時(shí)，粗糙度波峰高度計(jì)算公式

當(dāng)?shù)都鈭A弧半徑不等于0時(shí)粗糙度波峰高度計(jì)算公式

由圖可知粗糙度數(shù)值與進(jìn)給量f成正比，實(shí)際加工中刀具圓弧半徑不可能為0，所以使用第二個(gè)公式，進(jìn)給量f對表面粗糙度的影響成指數(shù)擴(kuò)大，減小進(jìn)給量f，殘留切痕的高度H成平方的減小，對減小粗糙度非常有效果。

（3）切削深度αp影響。一般來說切削深度αp對工件表面粗糙度影響較小，但在精密加工中，切削深度太小將使刀刃圓弧對加工表面產(chǎn)生劇烈的擠壓和摩擦，引起工件的塑性變形，會(huì)增大工件表面的粗糙度。減小進(jìn)給量和主、副偏角，然后增大刀尖圓弧半徑，都可以減小其殘留面積的深度和高度。為了減小在切削時(shí)需要達(dá)到的不同塑性變形程度，我們可適當(dāng)增大刀具的前角［1］。

1.2 切削條件的影響

圖1

在切削加工過程中工藝系統(tǒng)的剛度受裝夾工件的方式影響，剛度大時(shí)工藝系統(tǒng)振動(dòng)小，表面粗糙度小。反之則會(huì)引起工藝系統(tǒng)的高頻振動(dòng)，增大工件表面粗糙度。切削時(shí)噴高效切削液可減少刀具的磨損，從而刀刃加工工件時(shí)減少積屑瘤和鱗刺的產(chǎn)生，對表面粗糙度的減小有利。另外切削加工時(shí)，機(jī)床精度和機(jī)床操作者的技術(shù)水平等因素也會(huì)影響工件表面粗糙度。

1.3 工件材料的性質(zhì)

（1）刀具對金屬的擠壓在一定程度上產(chǎn)生塑性變形，產(chǎn)生切屑與工件分離，會(huì)使加工表面粗糙。（2）金屬塑性變形越大，工件材料的韌性就會(huì)越好，加工表面會(huì)更粗糙。（3）在相同的材料下，金相組織越粗大，加工表面則會(huì)越粗糙。

1.4 刀具的影響

刀具幾何參數(shù)中的刀尖圓弧半徑、副偏角和修光刃對表面粗糙度影響較大，刀尖的圓弧半徑越大，殘留的面積就會(huì)越小，那么變形則會(huì)增加，表面粗糙度就會(huì)降低，所以增大刀尖的圓弧半徑會(huì)降低表面粗糙度；如果副偏角小，表面的粗糙度就會(huì)低；一段長度大于進(jìn)給量的修光刃不僅可以消除殘留面積還可以降低表面粗糙度。

2 影響表面粗糙度的因素

與切削加工時(shí)表面粗糙度的形成機(jī)理相似，磨削加工影響表面粗糙值的因素是由砂輪的材料、工件的材料和磨削條件及磨削參數(shù)決定的。

（1）砂輪的材料。砂輪上的磨料分布均勻細(xì)致，刃口的等高性好，砂輪單位面積上參加磨削的磨粒越多，工件表面細(xì)密均勻，表面粗糙度就越好。此外修整砂輪的表面，使砂輪顆粒均勻也對磨削表面的粗糙度影響很大。

（2）工件材料。在切屑加工中，材料的選擇尤其重要，材料不能太軟或太硬或太韌。材料太硬，磨粒就會(huì)鈍化，使其在切屑中失去切削力；材料太軟，砂輪會(huì)堵塞；韌性太大，那么導(dǎo)熱性差的材料會(huì)容易使磨粒早期崩落，這些都會(huì)造成表面粗糙。

（3）磨削條件。對于切削液的種類、濃度比、壓力等的正確選擇，不僅有利于提高砂輪的平衡精度，還可以提高主軸的回轉(zhuǎn)精度及整個(gè)系統(tǒng)的精確度，對表面粗糙度有較大影響。

（4）磨削參數(shù)。在對于選用砂輪轉(zhuǎn)數(shù)及工件轉(zhuǎn)速是尤其重要的。砂輪轉(zhuǎn)速高，工件表面粗糙度值就小；工件旋轉(zhuǎn)速度大，表面的粗糙度也會(huì)增大。

3 如何改善表面粗糙度

（1）制定科學(xué)的數(shù)控加工工藝：數(shù)控加工工藝的要求是各項(xiàng)公差要嚴(yán)謹(jǐn)，對于粗糙度要求非常高的表面要給出具體規(guī)格的刀片及刀具和加工參數(shù)，選擇加工基準(zhǔn)時(shí)盡量使用圖紙標(biāo)定的基準(zhǔn)。

（2）選擇科學(xué)的切削、磨削參數(shù)：為了抑制積屑瘤的生成，降低加工時(shí)刀具殘痕高度，在參數(shù)的選擇上，要正確選擇切削刀具的半徑、主副偏角、走刀的速度、進(jìn)給速度以及砂輪轉(zhuǎn)數(shù)、砂輪進(jìn)給的選擇。

（3）適當(dāng)運(yùn)用金相組織，掌握工件材料的性質(zhì)：在切屑加工中如若采用高速切削，則應(yīng)采用應(yīng)粒狀珠光體；若采用較低速度切削，就應(yīng)采用片狀珠光體組織；合金元素中碳化物的分布、工件的調(diào)質(zhì)處理，等都會(huì)對表面粗糙度產(chǎn)生一定的影響。

（4）提供適合的切削條件：切削塑性材料時(shí)用高的切削速度，以期減小進(jìn)給量；選擇合理的切削液，可提高機(jī)床的運(yùn)動(dòng)精度，增強(qiáng)工藝系統(tǒng)剛度，提高操作者的加工水平。

4 結(jié)語

表面粗糙度影響著機(jī)器零件的使用性能，因此在加工機(jī)器零件時(shí)，需要提出一定的技術(shù)要求，在對技術(shù)人員的要求上，要非常的嚴(yán)謹(jǐn)，在知悉粗糙度影響因素的基礎(chǔ)上采取有力提高機(jī)器零件的表面粗糙度，從而提高機(jī)器的使用性能。