淺論表面粗糙度及其影響因素

摘 要：本文簡(jiǎn)要介紹了表面粗糙度對(duì)機(jī)械零件使用性能的影響，強(qiáng)調(diào)要獲得好的工件表面質(zhì)量，就必須降低表面粗糙度，并簡(jiǎn)要列舉了降低表面粗糙度的幾種措施。

關(guān)鍵詞：表面粗糙度 工作精度 配合性質(zhì) 加工參數(shù) 切削液

表面粗糙度是指零件加工表面具有的較小間距和峰谷所形成的微觀幾何形狀誤差。表面粗糙度越小，零件表面越光滑。在機(jī)械加工過程中，工件表面粗糙度的大小，是衡量工件表面質(zhì)量的重要標(biāo)志，對(duì)機(jī)械零件的使用性能具有很大影響。

一、工件表面粗糙度對(duì)機(jī)械零件使用性能的影響

1.加劇零件的摩擦和磨損

機(jī)器做功時(shí)，許多零件的表面之間存在著相互運(yùn)動(dòng)，相互運(yùn)動(dòng)將產(chǎn)生摩擦，進(jìn)而導(dǎo)致磨損。由于零件表面粗糙度的存在，當(dāng)兩個(gè)零件表面接觸時(shí)，它們的接觸面不是整個(gè)零件表面，而僅僅是兩加工表面上許多突出小峰的頂端，從而導(dǎo)致實(shí)際接觸面積只是理論面積的一部分，而加劇了零件的磨損。并且表面越粗糙，接觸面積越小，越易磨損，也就是零件的耐磨性越差。但同時(shí)也要注意并不是表面越光滑越好，當(dāng)表面粗糙度值超過一定值后，會(huì)由于表面過于光滑不利于潤(rùn)滑液的儲(chǔ)存，且使接觸表面之間的分子親和力增大，甚至發(fā)生分子粘合，使摩擦阻力增大，從而進(jìn)入一個(gè)急劇磨損階段。

2.影響機(jī)器和儀器的工作精度

工件的粗糙表面易于磨損，使配合間隙增大，從而使運(yùn)動(dòng)件靈敏度下降，影響機(jī)器和儀器的工作精度。

3.對(duì)配合性質(zhì)造成影響

在間隙配合中，如果零件的配合表面粗糙，就會(huì)使配合件很快磨損而增大配合間隙，改變配合性質(zhì)，降低配合精度；在過盈配合中，如果零件的配合表面粗糙，則裝配后配合表面的凸峰被擠平，配合件間的有效過盈量減小，降低配合件間的連接強(qiáng)度，從而影響配合的有效性。

4.對(duì)零件強(qiáng)度造成影響

零件表面越粗糙，對(duì)應(yīng)力集中越敏感，特別是在交變載荷作用下，產(chǎn)生的交變應(yīng)力在工件表面微觀不平度凹谷處易造成應(yīng)力集中，從而形成細(xì)小裂紋，甚至使工件損壞。

5.對(duì)零件耐腐蝕性產(chǎn)生影響

零件的表面粗糙度在一定程度上影響零件的耐腐蝕性。零件表面越粗糙，越容易積聚腐蝕性物質(zhì)，凹谷越深，滲透與腐蝕作用越強(qiáng)烈。

可見，要提高工件的使用性能，提高表面質(zhì)量，就必須減小工件表面粗糙度值。

二、降低工件表面粗糙度的措施

要降低切削工件表面粗糙度，我們主要應(yīng)從以下幾個(gè)方面考慮。

1.選用好的刀具

刀具的幾何形狀對(duì)工件表面質(zhì)量影響最大，俗話說磨刀不誤砍柴工，磨刀在冷加工中起到至關(guān)重要的作用。在磨刀過程中應(yīng)注意以下關(guān)鍵點(diǎn)：刀具的前角適當(dāng)增大，使刀具易于切入工件，從而減小切削變形的切削力；當(dāng)前角一定時(shí)，適當(dāng)增大后角，使切削刃鈍圓半徑減小，增大刀刃鋒利度；在精加工時(shí)，為了減小刀具與工件的摩擦和擠壓，以提高工件表面加工質(zhì)量，可選取較小的主偏角和副偏角、較大的刀尖圓弧半徑。

2.合理使用加工參數(shù)

在工件材料、刀具幾何參數(shù)、車床等切削條件一定的情況下，合理的選擇粗加工和精加工余量、切削用量對(duì)工件的加工精度、表面粗糙度有很大的影響，而且還與提高生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本密切相關(guān)。在粗加工時(shí)，加工余量較大，主要應(yīng)考慮盡可能提高生產(chǎn)效率和保證必要的刀具壽命，所以應(yīng)首先選擇盡可能大的切削深度，然后再選取合適的進(jìn)給量，最后在保證機(jī)床載荷及刀具經(jīng)濟(jì)耐用的條件下，應(yīng)盡可能選取較大的切削速度，同時(shí)為半精車或精車留下最小的加工余量。在半精車和精車時(shí)，為了保證加工精度的表面質(zhì)量，由于被切削層較薄，切削阻力較小，刀具磨損也不突出，所以應(yīng)盡可能選取較高的切削速度，同時(shí)選取較小的進(jìn)給量和切削深度。

3.合理使用切削液

在切削加工中合理選擇切削潤(rùn)滑液，提高冷卻潤(rùn)滑效果，能減小切削過程中的摩擦，控制積屑和鱗刺的生成，有利于減小表面粗糙度值。當(dāng)切削潤(rùn)滑液中含有表面活性物質(zhì)如硫、氯等化合物時(shí)，潤(rùn)滑性能增強(qiáng)，能使切削區(qū)金屬材料的塑性變形程度下降，從而減小了加工表面的粗糙度值。

4.影響工件表面質(zhì)量的其他因素

機(jī)床本身精度、工件結(jié)構(gòu)特性、工藝制定合理性、合理的工裝及夾具對(duì)工件表面質(zhì)量也起著至關(guān)重要的作用。

在工件材料方面，切削低碳鋼、低合金鋼時(shí)，要對(duì)工件進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理；加工中碳鋼及中碳合金鋼時(shí)，若采用較高切削速度，工件應(yīng)為珠光體組織，若采用較低切削速度，工件應(yīng)為片狀珠光體加細(xì)晶粒的鐵素體組織；加工易切削鋼中應(yīng)含有硫、鉛等元素；灰鑄鐵中石墨的顆粒尺寸要小。

在切削加工時(shí)要根據(jù)實(shí)際情況綜合考慮各方面的因素，并不斷地總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，采取不同的措施，以減小工件表面粗糙度值，以達(dá)到合格工件表面的質(zhì)量要求。

（作者單位：濟(jì)南市技師學(xué)院）