基于FANUC 0i數(shù)控系統(tǒng)加工零件表面質(zhì)量研究與分析

【摘 要】一般的機(jī)械零件加工過程都會注意零件的加工精度、公差等要求，而忽略了零件的表面質(zhì)量。本文從表面質(zhì)量對零件使用性能的影響入手，淺析了表面質(zhì)量的重要性，并通過對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，概括介紹了如何改善零件的表面質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】表面質(zhì)量；切削參數(shù)；數(shù)控系統(tǒng)

0 引言

零件的機(jī)械加工質(zhì)量不僅指加工精度，而且包括加工表面質(zhì)量。機(jī)械加工后的零件表面實(shí)際上不是理想的光滑表面，它存在著不同程度的表面粗糙度、冷硬度以及裂紋等表面缺陷，這些缺陷很大程度上影響著機(jī)械零件的精度、耐磨性、抗腐蝕性和疲勞強(qiáng)度等，從而影響了零件的使用性能和壽命。數(shù)控加工是目前先進(jìn)制造技術(shù)的代表，F(xiàn)ANUC 0i數(shù)控系統(tǒng)是目前中國市場上使用最廣泛的系統(tǒng)之一，自動化程度高，加工精度高，生產(chǎn)效率高，有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化，會逐漸取代傳統(tǒng)的加工方法，因此，研究數(shù)控加工零件的表面質(zhì)量有著重要的意義。

1 表面質(zhì)量對零件使用性能的影響

1.1 表面質(zhì)量對零件耐磨性的影響

表面粗糙度太大和太小都會導(dǎo)致零件的耐磨性變差。表面粗糙度太大，壓強(qiáng)增大，導(dǎo)致平面間相互擠壓，摩擦增大；表面粗糙度太小，即表面過于光滑，導(dǎo)致潤滑油不能在接觸面間形成油膜，加大摩擦。

1.2 表面質(zhì)量對零件疲勞度的影響

表面粗糙度越大，零件抗疲勞破壞的能力越差。表面粗糙度越小，表面缺陷越小，零件耐疲勞度越好。

1.3 表面質(zhì)量對零件工作精度的影響

表面粗糙度越大，零件的配合精度越低，工作精度就會越低。

1.4 表面質(zhì)量對零件耐腐蝕性能的影響

零件表面越粗糙，越容易積聚腐蝕性物質(zhì)，凹陷越深，滲透與腐蝕作用越強(qiáng)烈。因此，減小零件表面粗糙度，可以提高零件的耐腐蝕性能。

2 影響表面質(zhì)量的主要加工因素分析（切削加工）

影響切削加工表面粗糙度的因素包括刀具的幾何形狀、切削用量、工件材料、刀具材料及刃磨質(zhì)量等。本文在FANUC 0i系統(tǒng)的數(shù)控銑床上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)完成分析。

表1反應(yīng)的是刀具幾何參數(shù)中刀前角的數(shù)據(jù)分析。刀具的幾何參數(shù)中對表面粗糙度影響最大的主要是副偏角、前角和后角。在一定的條件下，增大前角和后角，都可以減小摩擦力，提高零件的表面粗糙度。試驗(yàn)證明，在加工塑性材料時，若選擇較大前角的刀具，可以有效抑制積屑瘤的形成，這是因?yàn)榈毒咔敖窃龃髸r，切削力減小，切削變形小，刀具與切屑的接觸長度變短，減小了積屑瘤的形成。但是，在實(shí)驗(yàn)過程中，前角大的刀具在加工過程中散熱性能比前角小的刀具要差，這在一定程度上也影響了刀具的使用壽命。

表2、表3和表4反應(yīng)的是切削參數(shù)的數(shù)據(jù)分析。選擇合理的切削參數(shù)可以有效地抑制積屑瘤和鱗刺的形成，降低理論加工殘留面積的高度，保證加工工件的表面質(zhì)量。切削參數(shù)的選擇主要包括切削速度的選擇和切削深度以及進(jìn)給速度的選擇等。表2說明在中、低速加工塑性材料時，容易產(chǎn)生積屑瘤和鱗刺，所以，提高切削速度，減小零件加工表面粗糙度；表3說明對于脆性材料，切削速度對表面粗糙度基本上無影響。表4反應(yīng)進(jìn)給速度增大，塑性變形增大，表面粗糙度值增大，所以，減小進(jìn)給速度可以減小表面粗糙度值，但是，進(jìn)給量減小到一定值時，粗糙度不會明顯下降。另外，正常切削條件下，切削深度對表面粗糙度影響不大。

表5是利用不同的零件材料進(jìn)行的數(shù)據(jù)分析。

另外，合理選用切削液，對工件起到冷卻、潤滑作用，減小被加工材料的變形和摩擦，降低切削區(qū)溫度，抑制積屑瘤和鱗刺的生成，是減小表面粗糙度值的有效途徑。

3 結(jié)束語

零件的表面質(zhì)量與加工精度有著同樣重要的意義。影響零件表面質(zhì)量的因素是多方面的，是錯綜復(fù)雜的，因此，在實(shí)際加工中，應(yīng)考慮和掌握好各種因素對表面質(zhì)量的影響規(guī)律及其控制方法，并應(yīng)用這些規(guī)律和方法控制加工過程，以達(dá)到改善表面質(zhì)量的目的。總之，零件產(chǎn)品的工作性能、可靠性、壽命在很大程度上取決于零件的表面質(zhì)量，零件的表面質(zhì)量問題越來越受到各方面的關(guān)注。

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[責(zé)任編輯：丁艷]