基于FANUC 0i數控系統加工零件表面質量研究與分析

【摘 要】一般的機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量。本文從表面質量對零件使用性能的影響入手，淺析了表面質量的重要性，并通過對實驗數據的分析，概括介紹了如何改善零件的表面質量。

【關鍵詞】表面質量；切削參數；數控系統

0 引言

零件的機械加工質量不僅指加工精度，而且包括加工表面質量。機械加工后的零件表面實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械零件的精度、耐磨性、抗腐蝕性和疲勞強度等，從而影響了零件的使用性能和壽命。數控加工是目前先進制造技術的代表，FANUC 0i數控系統是目前中國市場上使用最廣泛的系統之一，自動化程度高，加工精度高，生產效率高，有利于生產管理的現代化，會逐漸取代傳統的加工方法，因此，研究數控加工零件的表面質量有著重要的意義。

1 表面質量對零件使用性能的影響

1.1 表面質量對零件耐磨性的影響

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

1.2 表面質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，凹陷越深，滲透與腐蝕作用越強烈。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、刀具材料及刃磨質量等。本文在FANUC 0i系統的數控銑床上進行實驗，并根據實驗數據完成分析。

表1反應的是刀具幾何參數中刀前角的數據分析。刀具的幾何參數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，這是因為刀具前角增大時，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，在實驗過程中，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反應的是切削參數的數據分析。選擇合理的切削參數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量。切削參數的選擇主要包括切削速度的選擇和切削深度以及進給速度的選擇等。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反應進給速度增大，塑性變形增大，表面粗糙度值增大，所以，減小進給速度可以減小表面粗糙度值，但是，進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行的數據分析。

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 結束語

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

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[責任編輯：丁艷]