車削過程中工件表面粗糙度值的控制

工件表面粗糙度值與機械零件的配合性質、耐磨性和耐腐蝕性有著密切的關系，影響機器的可靠性和使用壽命。因此，車削加工過程減小工件表面的粗糙度值，是切削工作的重要任務之一。

一、切削過程中影響工件表面粗糙度的因素

1.殘留面積

工件上的已加工表面是由刀具主、副切削刃切削后形成的。這些在已加工表面上未被切去部分的面積，稱為殘留面積。殘留面積越大，高度越高，則表面粗糙度值越大。而影響殘留面積的因素有進給量、刀具的主偏角κr、副偏角κr′和刀尖圓弧半徑r，減小進給量和刀具主偏角κr′副偏角κr′，增大刀尖圓弧半徑r，都可以減小殘留面積的高度，減小工件的表面粗糙度值。

2.積屑瘤

用中等速度切削塑性金屬材料會產生積屑瘤，產生積屑瘤后因積屑瘤既不規則又不穩定，一方面其不規則的部分會代替切削刃進行切削，留下深淺不一的痕跡；另一方面一部分積屑瘤又會脫落，嵌入已加工表面，使之形成硬點和毛刺，使表面粗糙度值變大。

3.機床部件振動

由于機床部件產生周期性振動，會在工件表面上產生有規則的波紋，使工件表面粗糙值明顯增大。另外因刀具、工件的原因，也會使工件表面粗糙度值變大。

當刀具嚴重磨損和切削刃表面粗糙度值大時，也會在工件表面產生毛刺，使表面粗糙度值變大。因此，應盡量減小前、后刀面的表面粗糙度值，經常保持刀具鋒利。

二、減小工件表面粗糙度值的方法

1.合理刃磨刀具角度

工件表面的殘留面積是影響工件表面粗糙度值的主要原因之一。刀具的主偏角κr′副偏角κr′和刀尖圓弧半徑r，對殘留面積的高度影響最大，而進給量則影響殘留面積的多少，減小刀具的主偏角κr′副偏角κr′，增大刀尖圓弧半徑r，可以減小殘留面積高度，減小進給量可以減小殘留面積，從而達到減小工件表面粗糙度的目的。在機床剛性較好的情況下，刃磨車刀的修光刃同樣可以減小工件表面粗糙度值。

刀具前角的大小直接影響切削刃的鋒利程度，影響切削力的大小與切削變形的大小，增大前角可使切削刃鋒利，切削力減小，切削變形減小。所以，適當增大刀具的前角，能減小切削層的金屬變形，從而減小工件表面粗糙度值。

此外，刃傾角影響切屑的排出方向，當刃傾角為正值時，切削時切屑朝工件的待加工表面方向排出，切屑不易擦傷已加工表面，工件表面粗糙度值較小。

2.合理選擇刀具材料

刀具刃口的鋒利程度將影響工件表面的粗糙度值，不同的刀具材料刃磨后，其切削刃的鋒利程度和保持鋒利的時間都是不同的。常用的刀具材料有高速鋼和硬質合金兩種。高速鋼刀具刃磨性好，磨出的刀具刃口鋒利，但其耐熱性較差，所以，用高速鋼刀具車削時，應降低切削速度，并加注切削液，以保持車刀的鋒利，切削速度小于5m／min時，工件表面粗糙度值較小。硬質合金車刀刃磨后的鋒利程度不如高速鋼，但其耐磨性和耐熱性都比高速鋼好，切削時保持鋒利的時間較長，因此，用硬質合金車刀車削時，應提高切削速度，以減小工件表面粗糙度值。

3.避免產生積屑瘤

操作者用中等切削速度（15～30m／min）切削塑性材料時，非常容易產生積屑瘤，使工件表面粗糙度值變大，所以，精車時應避免中速車削，用高速鋼車刀車削時，應采用低速車削，并加注切削液；用硬質合金車刀車削時，應提高切削速度，這樣就可以避免產生積屑瘤。

4.合理選擇切削用量

切削速度和進給量決定切削量，對工件表面粗糙度值影響較大。用硬質合金車刀車削工件時，操作者應適當提高切削速度，減小進給量；用高速鋼車刀車削工件時，應適當降低切削速度，這樣能減小工件表面粗糙度值。

5.防止和消除振動

防止和消除振動可從以下幾方面著手：

（1）機床方面。調整主軸間隙，提高軸承精度；調整滑板間隙，使間隙小于0.04mm，并使滑板移動平穩輕便。

（2）刀具方面。合理選擇刀具幾何參數，經常保持切削刃光潔和鋒利，車刀裝夾時不宜伸出過長，刀柄不宜過細，以增加刀具的裝夾剛性。另外，車刀主偏角不能磨得過小，刀尖圓弧半徑不能過大等。

（3）工件方面。增加工件的裝夾剛性，例如，裝夾時不宜懸伸太長，細長軸應采用中心架或跟刀架支撐。

（4）切削用量方面。選擇較小的背吃刀量和進給量，以減小切削力，改變或降低切削速度，以滿足工件表面粗糙度的要求。

總之，在車削過程中，操作者若發現工件表面粗糙度值達不到技術要求，就應首先觀察和分析表面粗糙度值大的現象和原因，找出影響表面粗糙度的主要因素，以采取合理地解決措施，車出符合圖樣要求的工件來。

（作者單位：河南省駐馬店高級技工學校）