(蘇州技師學(xué)院,江蘇 蘇州 215000)
表面粗糙度具體是指加工表面的不平度,其歸屬于微觀幾何形狀誤差的范疇,通常情況下,零件的表面粗糙度越小,表面就越光滑。表面粗糙度的產(chǎn)生主要與以下兩個(gè)因素有關(guān),一個(gè)是物理因素,另一個(gè)是幾何因素。其中物理因素包括積削瘤、金屬塑性變形、鱗刺等;幾何因素則主要包括殘留面積的高度。在數(shù)控加工過程中,刀具對(duì)零件進(jìn)行切削時(shí),因刀具本身具有一定的幾何角度,所以無(wú)法將零件的被切削層完全切除,這樣一來便會(huì)在零件的表面形成條紋及殘留,條紋越深、殘留面積的高度越大,零件的表面就越粗糙,這就是表面粗糙度的產(chǎn)生機(jī)理。
在數(shù)控加工過程中,表面粗糙度會(huì)對(duì)零件的性能造成一定的影響,具體體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面:
1.增大表面磨損。零件表面的粗糙度過大,摩擦因數(shù)會(huì)隨之增大,零件運(yùn)動(dòng)時(shí)的表面接觸面積會(huì)有所減小,作用于單位面積上的壓力會(huì)顯著增大,由此加快了零件表面的磨損速度。如果零件的表面粗糙度過小,那么表面會(huì)呈現(xiàn)出光滑的狀態(tài),潤(rùn)滑油很難在這樣的表面上儲(chǔ)存,隨著零件的運(yùn)動(dòng),潤(rùn)滑油會(huì)出現(xiàn)損耗,這樣容易形成干磨狀態(tài),也會(huì)加劇零件表面的磨損。所以要保證零件表面的粗糙度適中。
2.強(qiáng)度和耐腐性下降。零件表面的粗糙度比較大時(shí),零件對(duì)應(yīng)力集中表現(xiàn)的過于敏感,若是出現(xiàn)交變應(yīng)力,則會(huì)對(duì)零件上的溝槽或是圓角等部位造成較大的影響,由此會(huì)導(dǎo)致零件的強(qiáng)度下降,嚴(yán)重時(shí)零件會(huì)失效;腐蝕性物質(zhì)在光滑的表面上很難大量積聚,而表面粗糙度較大的零件給腐蝕性物質(zhì)的積聚提供了條件,這些物質(zhì)會(huì)持續(xù)向表層中滲透,加劇了零件的腐蝕速度。
表面粗糙度對(duì)腐蝕性的影響如圖所示。
在數(shù)控加工過程中,為對(duì)零件的表面粗糙度進(jìn)行有效地控制,應(yīng)當(dāng)在加工前對(duì)材料的性質(zhì)有所了解,并通過對(duì)金屬的金相組織進(jìn)行分析,為數(shù)控加工提供依據(jù)。如,待加工的零件需要進(jìn)行高速切削,可以采用應(yīng)粒狀珠光體,若是零件需要進(jìn)行低速切削,則可采用片狀珠光體,由此能夠保證加工后的零件表面粗糙度達(dá)到要求。由于金屬元素中的碳化物分布情況會(huì)對(duì)零件表面的粗糙度產(chǎn)生一定的影響,所以在數(shù)控加工中,應(yīng)當(dāng)對(duì)該因素予以充分考慮。
數(shù)控加工不僅對(duì)公差有著較為嚴(yán)格的要求,并且對(duì)零件表面的粗糙度也具有較高的要求,因此選擇科學(xué)的數(shù)控加工工藝能夠在一定程度上對(duì)零件表面的粗糙度起到控制作用。在對(duì)零件進(jìn)行加工前,應(yīng)當(dāng)制定合理可行的數(shù)控加工工藝,根據(jù)零件的加工特點(diǎn),選取刀具,確定工藝參數(shù)。同時(shí),在加工基準(zhǔn)的選擇上,應(yīng)當(dāng)借助圖紙對(duì)基準(zhǔn)進(jìn)行標(biāo)定,由此可對(duì)待加工零件表面的粗糙度進(jìn)行有效控制。以內(nèi)孔加工為例,可按照工件的材質(zhì)對(duì)刀具進(jìn)行選擇,這樣能夠避免加工中刀具受熱崩刃,影響表面粗糙度的情況發(fā)生。
切削與磨削是數(shù)控加工的重要組成部分,也是影響零件表面粗糙度的主要環(huán)節(jié),為使零件表面的粗糙度達(dá)到規(guī)定要求,應(yīng)在數(shù)控加工中,對(duì)切削和磨削參數(shù)進(jìn)行有效控制。一方面通過降低刀具的殘痕高度,可以對(duì)積削瘤的產(chǎn)生起到一定的抑制效果,因此,在加工時(shí)可將刀具的半徑、偏角、進(jìn)給量以及走刀速度等作為切削和磨削參數(shù)的確定依據(jù)。另一方面良好的切削條件是保證零件表面粗糙度的有效途徑,通過降低刀具的進(jìn)給量,可使零件表面的粗糙度得到控制。除此之外,選用好的切削液也能達(dá)到一定的控制效果。切削液在數(shù)控加工中主要起潤(rùn)滑和冷卻的作用,所選的切削液中表面活性物質(zhì)的含量越多,材料加工時(shí)產(chǎn)生的塑性變形就越小,這樣可以達(dá)到控制表面粗糙度的目的。
綜上所述,數(shù)控加工是一項(xiàng)較為復(fù)雜且系統(tǒng)的工作,在加工的過程中,為使零件表面的粗糙度達(dá)到預(yù)期要求,除了要了解材料的性質(zhì)之外,還要采用科學(xué)的加工工藝,并對(duì)切削和磨削參數(shù)進(jìn)行控制。由此可使加工出來的零件表面粗糙度達(dá)到使用需要。