劉克儉

摘 要：表面粗糙度是判斷一個(gè)零件加工制造是否合格的一項(xiàng)重要的指標(biāo)，它對零件在使用過程中的耐磨性、配合質(zhì)量、運(yùn)動(dòng)精度以及使用壽命等方面都具有很大的影響。因此，獲得合適的表面粗糙度值，降低機(jī)械加工表面粗糙度是機(jī)械加工過程中，必須著重考慮的問題。

關(guān)鍵詞：機(jī)械加工；表面粗糙；影響因素；改善措施

影響機(jī)械加工精度的因素有很多，如機(jī)床制造零件的誤差、安裝誤差、操作問題等均會在一定程度上影響加工精度。但零件表面層的質(zhì)量，在很大程度上決定了機(jī)械零件的耐磨性與可靠性。所以，在具體工作中，工作人員必須對機(jī)械加工的各種工藝技術(shù)進(jìn)行了解與掌握，并深入研究影響機(jī)械加工零件表面質(zhì)量的因素，并采取針對性的措施來控制機(jī)械加工零件的表面粗糙度，從源頭上提高機(jī)械加工零件的表面質(zhì)量，從而提高機(jī)械零件的可靠性與耐磨性。

1 機(jī)械加工零件表面粗糙度的定義

機(jī)械加工產(chǎn)品表面粗糙度也稱為機(jī)械加工產(chǎn)品表面質(zhì)量，是指加工零件表面由微小間距和微小峰谷形成的微觀幾何不平度。間距越小，峰谷越小，則表面粗糙度越小。機(jī)械加工產(chǎn)品表面粗糙度對機(jī)械加工產(chǎn)品的物理性能、力學(xué)性能具有重要的影響，主要影響機(jī)械加工產(chǎn)品的耐磨性、耐腐蝕性、抗疲勞強(qiáng)度、配合質(zhì)量等。為了較好的提高零件的性能，就需要減小零件表面粗糙度，其方法是針對影響零件表面粗糙度的因素，而采取相應(yīng)的措施，這樣可以取得更好的效果。

2 加工過程對表面質(zhì)量的影響

2.1 工藝系統(tǒng)的振動(dòng)對工件表面質(zhì)量的影響

由于工藝系統(tǒng)在進(jìn)行零件加工階段常常會產(chǎn)生振動(dòng)，也就是工件上正在切削的表面和刀具的切削刃除了名義上的切削運(yùn)動(dòng)之外，還出現(xiàn)了一種周期性的相對運(yùn)動(dòng)。振動(dòng)使工藝系統(tǒng)的各種成形運(yùn)動(dòng)受到干擾和破壞，導(dǎo)致加工表面出現(xiàn)振紋，使得表面粗糙度增加，惡化加工表面質(zhì)量。此外，機(jī)床各部件配合間隙較大，或機(jī)床本身剛性較差，機(jī)床固定不牢固，刀具切削量過大，刀具不鋒利，刀具裝夾過低等諸多因素，都會導(dǎo)致機(jī)床振動(dòng)，影響機(jī)械加工產(chǎn)品表面粗糙度。

2.2 刀具幾何參數(shù)、材料和刃磨質(zhì)量對表面質(zhì)量的影響

刀具幾何參數(shù)中對表面粗糙度影響最大的是刀尖圓弧半徑、副偏角、修光刃。刀尖圓弧半徑對表面粗糙度有很大影響，若半徑增大時(shí)，則殘留面積減小，變形將增加。副偏角越小，機(jī)械加工產(chǎn)品表面粗糙度就越低。而減小副偏角，必須視機(jī)床系統(tǒng)的剛度而定。此外，不同元素的刀具材料對加工的材料有針對性。刀具材料與被加工材料金屬分子的親和力大時(shí)，被加工材料容易與刀具生成黏結(jié)積屑瘤和鱗刺，被黏結(jié)在刀刃上的金屬與被加工表面分離時(shí)，還會形成附加的粗糙度。不僅如此，選擇的切削參數(shù)不合理或刀具角度不正確、刀具磨損，這些都會在機(jī)械加工產(chǎn)品表面形成積屑瘤或毛刺，也會影響機(jī)械加工產(chǎn)品的表面粗糙度。

2.3 切削液對表面質(zhì)量的影響

切削液的冷卻和潤滑作用，能有效減小切削過程中工件表面的摩擦，能減小切削過程的表面摩擦，降低切削粗糙度，從而減少切削過程的塑性變形，并抑制積屑瘤和鱗刺的生長，從而有利于減小機(jī)械加工產(chǎn)品的表面粗糙度。因此，加工過程中，應(yīng)根據(jù)材料特性來選擇適合的切削液，能夠?qū)ぜ砻娲植诔潭鹊慕档痛笥幸嫣帯?/p>

2.4 工件材料對表面質(zhì)量的影響

在加工塑性材料時(shí)，因由于刀具對金屬的擠壓將會產(chǎn)生塑性變形，加之刀具迫使切屑和工件分離的撕裂作用，使得工件表面的粗糙度值加大。工件材料的韌性越好，金屬的塑性變形就越大，加工表面就會越粗糙。在加工脆性材料時(shí)，其切屑將呈碎粒狀，由于切屑的崩碎在加工表面將留下許多麻點(diǎn)使表面變的粗糙。

2.5 切削條件對工件表面質(zhì)量的影響

與切削條件有關(guān)的工藝因素，包括吃刀量、刀具轉(zhuǎn)速、冷卻液情況。中、低速加工塑性材料時(shí)，容易產(chǎn)生積屑瘤和鱗刺，所以，用較高的切削速度，既可提高生產(chǎn)率，又可減小機(jī)械加工產(chǎn)品表面粗糙度。此外，選擇的切削參數(shù)不合理或刀具角度不正確、刀具磨損，這些都會在機(jī)械加工產(chǎn)品表面形成積屑瘤或毛刺，也會影響機(jī)械加工產(chǎn)品的表面粗糙度。

3 改善機(jī)械加工影響表面粗糙度的措施

3.1 選擇合適的刀具

3.1.1 合理選擇刀具幾何參數(shù)。（1）適當(dāng)增大刀具的前角使刀具易于切入工件，減小塑性變形。（2）減小刀具的主偏角和副偏角，增大刀尖圓弧半徑，以減小切削殘留面積。（3）增大刀具的刃傾角。

3.1.2 使用涂層硬質(zhì)合金或陶瓷材料的刀具。經(jīng)過涂層硬質(zhì)合金或陶瓷材料的刀具遇到高溫時(shí)，刀面上會形成氧化保護(hù)膜，它能減少與加工表面間的摩擦系數(shù)，因而有利于降低機(jī)械加工產(chǎn)品的表面粗糙度。

3.1.3 最好選擇與工具材料性能相適應(yīng)的刀具。選擇合適的切削刀具材料，在相同的切削條件下，用硬質(zhì)合金刀具加工所獲得的表面粗糙度值要比用高速鋼刀具的小。要確保刀具的質(zhì)量，不得采用磨損嚴(yán)重的刀具。

3.2 合理選擇切削用量

在機(jī)械加工過程中，要選擇合理的吃刀量、選擇合適的切削速度、減少進(jìn)給量，以及合適的切削深度。由于較高的切削速度既可提高生產(chǎn)率，又可減小加工表面粗糙度，所以應(yīng)不斷地創(chuàng)造條件，以提高切削速度。其中積極采用先進(jìn)刀具結(jié)構(gòu)以及新型刀具材料，能夠有效提高切削速度。另外，在高速加工時(shí)，一個(gè)較為有效的措施，即將進(jìn)給量減小用以提升加工表面質(zhì)量。在中速加工時(shí)，則可適當(dāng)增加進(jìn)給量，以有效抑制積屑瘤。在此過程中，還應(yīng)配合選用磨出修光刃或是較小副偏角，用以將殘留面積高度減小。在低速加工時(shí)，則應(yīng)當(dāng)適量減小進(jìn)給量，用以抑制或減少鱗刺、積屑瘤等情況，降低表面粗糙值。

3.3 防止或者減小機(jī)械加工工藝系統(tǒng)所產(chǎn)生的振動(dòng)

由于刀具與工件在加工過程中，會出現(xiàn)震動(dòng)，導(dǎo)致在切削過程中，加工工件精度受到影響，致使零件加工精度、表面質(zhì)量下降以及工件表面出現(xiàn)振紋等現(xiàn)象。因此，為了將振動(dòng)對機(jī)械加工表面質(zhì)量的影響降到最低，則可采用提高工藝系統(tǒng)剛度、消除或減小振源的振力、增大阻尼等措施。

3.4 完善工藝流程與加工方法

要在進(jìn)行機(jī)械表面加工前，制定科學(xué)、合理的加工工藝流程，明確各項(xiàng)基本操作要求。同時(shí)，采用最優(yōu)的加工方法，采用精密加工方法、超精密加工方法、光整加工方法、采用較小的徑向進(jìn)給量。選擇較大的砂輪速度和較小的軸向進(jìn)給速度，對工作砂輪表面進(jìn)行精確細(xì)致的修正，確保砂輪磨粒鋒利，選合適的切削液，更好的促進(jìn)機(jī)械加工順利進(jìn)行。

4 結(jié)語

總而言之，在實(shí)際工作中，工作人員只有充分了解和掌握影響機(jī)械加工表面質(zhì)量的因素，掌握其中的規(guī)律，才能有針對性的采取相應(yīng)的措施來減少零件，由于表面質(zhì)量的缺陷，而造成的加工質(zhì)量的問題，進(jìn)而在根本上，提高機(jī)械產(chǎn)品的性能和可靠性。

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