提高工件表面光潔度的方法芻議

摘 要：機械零件的失效與零件加工的表面光潔度有很大關系，本文探討提高工件表面光潔度的方法。

關鍵詞：光潔度 方法 因素

機械零件在高壓力、高速、高溫等條件下工作，表面層的任何缺陷，不僅直接影響零件的工作性能，而且還可能引起應力集中、應力腐蝕等現象，將進一步加速零件的失效，這一切都與加工表面光潔度有很大關系，因此，提高工件表面光潔度問題越來越受到各方面的重視。

一、影響工件表面光潔的因素

1.殘留面積

刀具上的主偏角和副偏角使工件被切削層材料不能完全切除，在工件已加工表面形成了間距等于進給量的螺旋狀條紋，這就是通常所謂的“殘留面積”。殘留面積中螺旋狀條紋高度愈大，表面光潔度愈差。此外，刀刃表面不光潔也將影響加工工件表面光潔度。在切削過程中，切屑與工件分離時的塑性變形，也會對殘留面積造成擠壓。

2.積屑瘤

積屑瘤造成工件表面光潔度惡化。

（1）當積屑瘤突出在切削刃上時，積屑瘤會刺入工件表面，在工件表面上劃出一些與切削速度方向一致的縱向溝紋。同時，積屑瘤因其外形不規則，時大時小，且時生時滅，以致切削厚度也忽大忽小。

（2）當積屑瘤碎裂時，其碎片還會嵌入工件的已加工表面。

3.鱗刺

在較低的切削速度下，切削塑性材料時，刀具會在工件已加工表面形成與切削速度方向相垂直的橫向裂紋，并有鱗片狀毛刺出現，即所謂的“鱗刺”。產生鱗刺的主要原因是嚴重的塑性變形。當有鱗刺出現時，表面光潔度會下降2～4級。

4.振動

刀具、工件或機床部件周期性的振動會使已加工表面出現條痕或布紋狀痕跡，使表面光潔度顯著下降。

二、提高工件表面光潔度的方法

1.針對殘留面積的影響采用的方法

（1）采用“副偏角=0°”的修光刀。如：大進給的強力切削車刀、絞刀、浮動鏜刀等。修光刃的長度應大于進給量s，一般在車刀上可取（1.2～1.8）s。

（2）增大刀尖圓弧半徑。

（3）減小進給量s，同時提高切削速度。如有色金屬的高速鏡面車削。

（4）采用小偏角的過渡刃。過渡刃的長度應略大于進給量。

（5）采用寬刃精車刀或寬刃精刨刀。

（6）采用滾壓加工。

2.針對積屑瘤的影響采用的方法

（1）選擇切削速度時應避開有積屑瘤生成的中速區。在切削碳素鋼時，可采用v<1～2m/min的低速（如精車絲桿、拉削等）或v>80～100m/min的高速（如用硬質合金刀具精車或精銑）。

（2）適當減小進給量或切削厚度。

（3）增大前角。

（4）采用適當的熱處理方法，使工件材料的塑性減小。

（5）采用潤滑性能好的切削液。

（6）提高刀具前后角刀面的光潔度。

3.針對鱗刺的影響采用的方法

在切削速度較低（v≤10m/min）時，可采取以下措施：

（1）減小切削厚度。

（2）進一步降低切削速度。

（3）增大前角。

（4）增大后角，減小后角刀面上的刀刃寬度。

（5）采用潤滑性能好的切削液。

當切削速度較高（如v=30m/min）時，可采取以下措施：

一是采用硬質合金刀具，進一步提高切削速度，進行高速切削。

二是將工件材料作調質處理。

三是減小前角。

4.針對振紋的影響采用的方法

（1）增大刀具的前角、主偏角、刃傾角及減小刀尖圓弧半徑，以減小徑向力。

（2）在刀具后角刀面上磨出負后角的消振棱。

（3）增大刀桿截面積及減小刀具懸伸長度，以提高刀具的剛性。

（4）采取分屑措施，合理安排切削圖形，使切屑的截面窄而厚。

（5）采用彈簧刀桿或將刀尖位置降低到刀桿中心線以下。

（6）選擇切削速度時應避開徑向力較大的中速區，同時減小切削深度，并適當增大進給量也有助于抑制振動。

（7）提高機床及工件的裝夾剛性。

（8）采取特殊的消振裝置，如消振鏜桿。

三、其他影響工件表面光潔度的因素

1.刀具和切削用量

刀具主要通過刃口的鋒利程度影響工件表面光潔度，不同材料的刀具，在刃磨后，其刃口圓弧半徑的大小和保持鋒利的時間是不同的。高速鋼刀具在低速切削時表面光潔度高。硬質合金刀具在高速切削時表面光潔度高。在切削用量上，以走刀量和切削速度的影響較大。走刀量主要影響殘留面積和塑性變形，走刀量降低，殘留面積減小，所以在選用中等以上的切削速度時，減小走刀量可提高工件表面光潔度。

2.切削方法的選擇

在加工有色金屬輕合金時，對磨削困難的工件，采用微量切削法，用微量超精車或精鏜來代替磨削。此外，為提高工件表面光潔度，可以采用滾壓加工。它是一種對零件表面進行光整合強化相結合的加工工藝。還可以利用金屬材料的塑性，在常溫下使用滾壓工具對零件表面施以壓力，在滾壓的作用下，使零件表層金屬產生塑性變形，提高光潔度。

（作者單位：牡丹江技師學院）