探讨机械加工影响表面粗糙度的因素及改善措施
【摘要】表面粗糙度是判断一个零件加工制造是否合格的一项重要的指标，它对你零件在使用过程中的耐磨性、配合质量、运动精度以及使用寿命等方面都具有很大的影响。因此，获得正确的表面粗糙度值，降低机械加工表面粗糙度是机械加工过程中必须着重考虑的问题。本文对机械加工影响表面粗糙度的因素进行了简要的阐述，提出了降低机械加工表面粗糙度的方法和措施，从而达到改善零件表面质量，提高产品性能和经济效益的目的。
【关键词】机械加工；表面粗糙度；影响因素；措施
前言
影响机械加工精度的因素有很多，如机床制造零件的误差、安装误差、操作问题等都会对加工精度造成一定的影响。而机械零件的可靠性和耐磨性在很大程度上取决于零件表面层的质量。因此，在实际工作中，相关人员要摸清和掌握机械加工中各种工艺对加工零件表面质量影响的主要规律，并运用这些规律来更好的控制零件加工的表面粗糙度，最终使得零件的表面质量得到很好的改善。
1影响表面粗糙度的因素
表面粗糙度是使零件的加工表面上呈微小峰谷状的微观几何形状误差。在机械加工过程中，微观几何形状误差主要是由于刀具与零件表面之间摩擦、加工表面具有的较小间距和微小峰谷不平造成的。表面粗糙度越小，则表面越光滑。表面粗糙度的大小对机械零件的使用性能有很大的影响，用切削刀具加工工件表面时，表面粗糙度主要受切削刀具几何形状、材料、刃磨质量、切削过程和机械加工工艺等因素的影响。
1.1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。
1.2切削加工影响表面粗糙度的因素
1.2.1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。
1.2.2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。
1.2.3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。
2改善机械加工表面粗糙度的措施
产生机械加工零件表面粗糙度的因素很多，形成表面粗糙度的主要原因可归纳为几个方面：一是切削刀具几何因素，主要指刀刃和工件相对运动轨迹所形成的残留面积；二是工件材料的因素，主要指加工过程中在工件表面产生的积屑瘤、鳞刺和振动等；三是加工零件选择的工艺和切削用量及切削冷却液的选择。
2.1选择合理切削用量、切削速度、切削深度
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。
2.2选择适当的刀具集合参数
选择适当的刀具几何参数、增大刃倾角、减少刀具的主偏角和副偏角及增大刀尖圆弧半径。
2.3针对材料物理性能进行加工
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回火处理后再加工。
2.4选择合适的切削液
选择合适的切削液，如在铰孔时用煤油（对铸铁工件）或用豆油、硫化油（对钢件）作切削液，均可获得较小的表面粗糙度。
2.5选择合适的切削刀具材料
选择合适的切削刀具材料，在相同的切削条件下用硬质合金刀具加工所获得的表面粗糙度值要比用高速钢刀具的小。
2.6防止或减小机械加工工艺系统产生的振动
在工件和刀具之间产生振动时，加工工艺系统的正常切削过程便受到干扰和破坏，从而使零件加工表面出现振纹，降低了零件的加工精度和表面质量。为了减少振动对机械加工表面质量的影响，可采取减小或消除振源的激振力、隔振，提高工艺系统的刚度及增大阻尼等措施。
3结束语
总而言之，在实际工作中，工作人员只有充分了解和掌握影响机械加工表面质量的因素，掌握其中的规律，才能有针对性的采取相应的措施来减少零件由于表面质量的缺陷而造成的加工质量的问题，进而在根本上提高机械产品的性能和可靠性。
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