數控加工中表面粗糙度的研究

（蘇州技師學院，江蘇 蘇州 215000）

一、表面粗糙度的產生機理及其對零件性能的影響

（一）表面粗糙度的產生機理

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。表面粗糙度的產生主要與以下兩個因素有關，一個是物理因素，另一個是幾何因素。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。在數控加工過程中，刀具對零件進行切削時，因刀具本身具有一定的幾何角度，所以無法將零件的被切削層完全切除，這樣一來便會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生機理。

（二）對零件性能的影響

在數控加工過程中，表面粗糙度會對零件的性能造成一定的影響，具體體現在如下幾個方面：

1.增大表面磨損。零件表面的粗糙度過大，摩擦因數會隨之增大，零件運動時的表面接觸面積會有所減小，作用于單位面積上的壓力會顯著增大，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，那么表面會呈現出光滑的狀態，潤滑油很難在這樣的表面上儲存，隨著零件的運動，潤滑油會出現損耗，這樣容易形成干磨狀態，也會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.強度和耐腐性下降。零件表面的粗糙度比較大時，零件對應力集中表現的過于敏感，若是出現交變應力，則會對零件上的溝槽或是圓角等部位造成較大的影響，由此會導致零件的強度下降，嚴重時零件會失效；腐蝕性物質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的積聚提供了條件，這些物質會持續向表層中滲透，加劇了零件的腐蝕速度。

表面粗糙度對腐蝕性的影響如圖所示。

二、數控加工中控制表面粗糙度的有效措施

（一）了解材料的性質

在數控加工過程中，為對零件的表面粗糙度進行有效地控制，應當在加工前對材料的性質有所了解，并通過對金屬的金相組織進行分析，為數控加工提供依據。如，待加工的零件需要進行高速切削，可以采用應粒狀珠光體，若是零件需要進行低速切削，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到要求。由于金屬元素中的碳化物分布情況會對零件表面的粗糙度產生一定的影響，所以在數控加工中，應當對該因素予以充分考慮。

（二）采用科學的加工工藝

數控加工不僅對公差有著較為嚴格的要求，并且對零件表面的粗糙度也具有較高的要求，因此選擇科學的數控加工工藝能夠在一定程度上對零件表面的粗糙度起到控制作用。在對零件進行加工前，應當制定合理可行的數控加工工藝，根據零件的加工特點，選取刀具，確定工藝參數。同時，在加工基準的選擇上，應當借助圖紙對基準進行標定，由此可對待加工零件表面的粗糙度進行有效控制。以內孔加工為例，可按照工件的材質對刀具進行選擇，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生。

（三）控制好切削及磨削參數

切削與磨削是數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節，為使零件表面的粗糙度達到規定要求，應在數控加工中，對切削和磨削參數進行有效控制。一方面通過降低刀具的殘痕高度，可以對積削瘤的產生起到一定的抑制效果，因此，在加工時可將刀具的半徑、偏角、進給量以及走刀速度等作為切削和磨削參數的確定依據。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到一定的控制效果。切削液在數控加工中主要起潤滑和冷卻的作用，所選的切削液中表面活性物質的含量越多，材料加工時產生的塑性變形就越小，這樣可以達到控制表面粗糙度的目的。

三、結論

綜上所述，數控加工是一項較為復雜且系統的工作，在加工的過程中，為使零件表面的粗糙度達到預期要求，除了要了解材料的性質之外，還要采用科學的加工工藝，并對切削和磨削參數進行控制。由此可使加工出來的零件表面粗糙度達到使用需要。