機械加工表面粗糙度的控制與實現探究

[摘 要] 零件表面的粗糙度是判斷零件合格率的關鍵性指標，它對零件的耐磨性、運動精度和配合質量，都有直接的影響。所以，在機械加工中，一個重要的問題就是如何實施表面粗糙度的控制與實現，使零件加工的精度提高，對零件的合格率提供保障。

[關 鍵 詞] 粗糙度；零件機械加工；控制；實現

[中圖分類號] TH161 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2016）26-0151-01

表面粗糙度屬于一種幾何微觀形狀誤差，具有越小的表面粗糙度，就會越加光滑的零件表面。零件表面的粗糙度會嚴重影響到零件的使用性能。通常情況下，機械零件都是從表層開始被破壞和磨損的。零件加工質量的好壞，直接影響了其產品質量的優劣，并決定了產品的工作性能及使用壽命。其表層質量對零件的可靠性和耐磨性產生了直接的影響。通過研究機械加工的表面質量，根據各個元素對表面質量的影響規律進行控制，進而使產品的質量進一步提升。

一、影響表面粗糙度的因素

（一）刀具幾何形狀的復映

相對于工件，當刀具進行進給運動時，切削層的殘留面積會留在表面，其形狀復映了刀具的幾何形狀。將大刀尖圓弧的半徑增大及將進給量減小，都能使殘留面積的高度減少。同時，將刀具的前角適當增大，能將切削時的塑性變形的程度減少，對潤滑液進行合理的選擇，并使刀具的刃磨質量提升，能對生成鱗刺和刀瘤，起到一定的抑制作用，同時也能使表面粗糙度值降低。

（二）工件材料的性質

在對塑形材料進行加工時，塑性變形會因為刀具對金屬的擠壓而產生，加之刀具迫使切屑和工件分離的撕裂作用，會進一步加大工件表面的粗糙度值。工件材料具有越好的韌性，金屬就會有越來越大的塑性變形，由此就會產生更加粗糙的加工表面。在對脆性材料進行加工時，其切屑將呈碎粒狀，因為在加工表面留下切屑的崩碎出現麻點，而使其變得粗糙。

（三）磨削加工

在磨削時，砂輪往往具有較高的的線速度，會有無數顆磨粒存在于砂輪表面，每顆磨粒就像刀刃一樣，而磨粒大多數為負前角，存在非常大的單位切削力，由此升高了切削溫度。在瞬時間，磨削點附近溫度可能會高達800℃～1000℃，如此高溫極有可能會燒傷磨削表面，造成工件裂紋和變形的出現。同時，因為磨粒大多數為負前角，擁有極小的磨削的厚度，所以大多數磨粒在加工時，只會在工件表面擠壓而過。當塑形擠壓工件材料時，塑性流動會沿著磨粒兩旁產生，將無數的細微溝槽劃出，此時磨削溫度又極高，會使塑性變形加劇，進而加大工件的表面粗糙度值。磨削加工表面和切削加工時表面粗糙度有著同樣的形成過程，表面金屬的塑性變形和幾何因素決定了其粗糙度。

（四）振動的影響

機械加工過程中，會有振動產生，究其原因，是切割過程中刀具對工件產生的周期性位移，而形成一些痕跡，類似波紋形狀。同時，在工件切割過程中，會有一定的震動出現在機床內部，這樣會產生不平衡的切割過程。加工工件的表面摩擦度增加，就是其主要表現。

二、機械加工表面粗糙度的控制與實現路徑

通過以上分析，對機械表面粗糙度產生影響的因素有很多，為了對機械加工表面粗糙度進行控制，可采取以下措施：

一是機械加工中切削用量需要合理選擇、實施恰當的切削速度、將進給和切削的深度適當減少，這樣才能將工件的粗糙度盡可能的降低，并使其相關性能提高。

二是刀具應選擇恰當的幾何參數、將其主偏和負偏角適當減少，并將刀刃傾斜角和刀尖切割處圓環半徑增大，由此會顯著提升機械表面的光滑度。

三是立足于工件加工需求，根據機械加工時的工件材料性能，對工件回火和正火進行適當處理，為了提高零件表面的光滑度，只有正確了解工件的材料性能，才能對合適的處理手段進行實施。

四是選擇合適的切削液，比如選擇豆油或煤油進行鑄鐵工藝，選擇硫化油進行鉸孔切削，合理地選擇這些切削液，能使機械加工的粗糙度進一步減少。

五是選擇合理的切削刀具的材料，在同一切削工藝中，高速鋼材料的刀具和硬質合金材料的刀具相比，往往會產生更大的零件表面的粗糙度。

六是機械加工時的系統振動減少。同時，還需要將刀具和工件之間發生振動減輕。有諸多因素會干擾和破壞加工工藝的正常切削，使加工零件的表面就會出現震動紋，進而對機械加工的質量和加工精度產生嚴重影響。為了使震動對加工質量的不良影響降低，可實施消除振動或減少振動的隔振等措施。

有多種因素會影響到機械加工的表面粗糙度，而對于零件的性能來講，零件表面粗糙度發揮著重要的作用。因此，在機械加工中，應全面分析這些因素，通過切削加工以及磨削加工過程中的相關因素的改變，而使工件表面的光滑度提高、粗糙度降低，進而提高工件的各項性能。

參考文獻：

[1]李鳳秀，陳亞娜.表面粗糙度新舊標準的區別[J].承德民族師專學報，1998（2）.

[2]呂渭春.表面粗糙度（二）[J].化工裝備技術，1985（6）.

[3]胡曉陽.零件表面粗糙度的形成及控制[J].民營科技，2013（3）.

[4]馮輝英，康一，董燕.表面粗糙度新舊標準差異及其貫徹使用的探討[J].礦山機械，2010（16）.

[5]趙大興，張頌，丁國龍，等.成形磨齒工藝參數多目標優化研究[J].組合機床與自動化加工技術，2014（2）.