浅谈机械加工影响表面粗糙度的因素及改善措施

浅谈机械加工影响表面粗糙度的因素及改善措施

【摘要】表面粗糙度作为判断零件加工制造是否合格的一项重要的指标，对零件在工作过程中的耐磨性、运动精度、配合质量、工作寿命有着明显的影响，所以，获得正确的表面粗糙度值以及降低机械加工表面粗糙度是机械加工过程必须考虑的问题。本文旨在讨论影响表面粗糙度的因素，结合实际，总结出了降低磨削加工表面质量参数值的途径及降低机械加工表面粗糙度的途径。

【关键词】机械加工；表面粗糙度；因素；措施

机械零件的破坏一般都是自表面层开始的，零件的加工质量是保证产品质量的基础，它将直接影响到产品的工作性能、使用寿命及产品的性能，特别是它的可靠性与耐磨性，在很大程度上还取要决于零件表面层的质量。研究机械加工表面质量的目的，就是为了能够掌握在机械加工中的各种工艺因素对加工表面质量影响的规律，从而运用这些规律来控制加工的过程，最终达到改善表面质量、提高产品使用性能的目的。

1、影响表面粗糙度的因素

1.1 切削加工影响表面粗糙度的因素

（1）刀具几何形状的复映。当刀具相对于工件在作进给运动时，将会在加工表面留下切削层的残留面积，其形状是刀具几何形状的复映。减小进给量、主副偏角及增大刀尖圆弧的半径均可以减小残留面积的高度。同时，适当的增大刀具的前角来减小在切削时的塑性变形的程度，合理的选择润滑液、提高刀具的刃磨质量来减小在切削时的塑性变形，以及抑制刀瘤、鳞刺的生成，也是有效的减小表面粗糙度值的措施。

（2）工件材料的性质。在加工塑性材料时，因由于刀具对金属的挤压将会产生塑性变形，加之刀具迫使切屑和工件分离的撕裂作用，使得工件表面的粗糙度值加大。工件材料的韧性越好，金属的塑性变形就越大，加工表面就会越粗糙。在加工脆性材料时，其切屑将呈碎粒状，由于切屑的崩碎在加工表面将留下许多麻点使表面变的粗糙。

（3）切削用量。减小进给量、进行高速切削易获得小的表面粗糙度值。

1.2 磨削加工影响表面粗糙度的因素

在磨削时，砂轮的线速度比较高，砂轮表面会有无数颗磨粒，每颗磨粒就相当于一个刀刃，而磨粒大多数为负前角，单位切削力也比较大，所以切削温度较高，磨削点附近的瞬时温度可能会高达800-1000℃，这样高的温度通常会引起被

磨削表面的烧伤，使工件变形、产生裂纹。此外，由于磨粒大多数为负前角，且磨削的厚度很小，因此在加工时大多数磨粒只会在工件表面挤压而过，当工件材料受到塑性挤压时，沿磨粒两旁将产生塑性流动，划出无数的细微沟槽，此时磨削温度又较高，会加剧塑性变形，进一步使得工件的表面粗糙度值增大。

正像在切削加工时表面粗糙度的形成过程一样，磨削加工表面粗糙度的形成由几何因素、表面金属的塑性变形来决定。影响磨削表面粗糙的主要因素有：砂轮的修整、砂轮的粒度、砂轮的硬度、磨削速度、磨削径向进给量、光磨次数、工件圆周进给速度、轴向进给量、冷却润滑液等等。

2、降低磨削加工表面质量参数值的途径

2.1 砂轮特性方面

采用细粒度的砂轮来提高磨粒切削刃的等高性。根据工件材料、磨料等来选择适宜的砂轮硬度。选择和工件材料亲和力小的磨料；采用直径较大的砂轮；采用有适宜的弹性结合剂的砂轮；增大砂轮的宽度等等。

2.2 砂轮修正方面

金刚石的耐磨性、刃口形状、安装角度应当满足一定的要求，同时要选择适当的修整用量。

2.3 磨削条件方面

提高砂轮速度或者降低工作速度，使砂轮速度与工作速度的比值增大；采用较小的纵向磨削深度、进给量，最后再进行无进给光磨。提高砂轮的平衡精度；正确的选用切削液的种类、浓度比、压力、流量、清洁度等；提高主轴的回转精度、工作台运动的平衡性，以及整个工艺系统的刚度。

3、降低机械加工表面粗糙度的途径

很多因素都会产生机械加工零件的表面粗糙度，形成表面粗糙度的主要原因可以归纳为以下几个方面：（1）切削刀具几何因素，主要是指刀刃与工件相对运动轨迹所形成的残留面积；（2）工件材料的因素，主要是指在加工过程中，在工件表面所产生的积屑瘤、鳞刺、振动等；（3）加工零件选择的工艺、切削用量及切削冷却液的选择。

如何改善降低机械加工表面粗糙度，可从以下方面措施进行：

（1）在机械加工过程中，要选择合理的切削用量、选择合适的切削速度、减少进给量，以及合适的切削深度。在精加工时，选用刚性高、运动精度高的机床，可防止或者减少工艺系统的振动，减小振动的波纹。

（2）选择适当的刀具几何参数，增大刃倾角，减小刀具的主、副偏角，以及增大刀尖圆弧的半径。

（3）在机械加工时，针对工件材料的物理性能，根据工件的加工内容对工件进行正火或者回火处理后再加工。

（4）选择合适的切削液，如：在铰孔时用煤油或者用豆油、硫化油作切削液，均能获得较小的表面粗糙度。

（5）在相同的切削条件下，选择合适的切削刀具材料，用硬质合金刀具加工所获得的表面粗糙度值相比用高速钢刀具的小。也可以提高刀具的锋利程度，减小刀具和工件间的摩擦与挤压，从而避免积屑瘤的产生。对于塑性好的材料应当正确的使用冷却润滑液

（6）防止或者减小机械加工工艺系统所产生的振动。在工件与刀具之间产生振动时，加工工艺系统的正常切削过程就会受到干扰和破坏，从而会使零件加工表面出现振纹，降低零件的加工精度与表面质量。为了能减少振动对机械加工表面质量的影响，可以采取减小或者消除振源的激振力、隔振，或提高工艺系统的刚度、增大阻尼等措施。

（7）批量大的零件可采用专用夹具，配合专用的刀具，以及正确的切削用量来保证正确的表面粗糙度的获得。

4、结语

只有了解与掌握影响机械加工表面质量的因素，在生产实践中，才能够采取相应的工艺途径来减少零件因表面质量缺陷而引起的加工质量问题，以提高机械产品的使用性能、可靠性与寿命。

参考文献

[1]赵镇平,陈发.降低机械加工表面粗糙度的途径[J].职业,2011,（32）:139-140.

[2]丁晓东.零件表面加工质量及其粗糙度的选择[J].机械工业标准化与质量,2007,（7）:37-38.

[3]苏嘉玲.机械加工影响表面粗糙度的因素及改善措施[J].新技术新工艺,2010，（11）：10-11.

[4]燕金华.表面粗糙度对零件工作的影响及其选择[J].西部探矿工程,2009,（9）：56-57.

[5]关俊英.谈机械加工影响表面粗糙度的工艺因素[J].中国新技术新产品,2009，（2）:94-94.