機械加工表面粗糙度的控制與實現探究

孫晉

（沈陽大洋電氣有限公司）

摘要：機械加工表面質量影響著產品性能和質量，產品的耐磨性、抗疲勞性、配合質量等等都與其息息相關。為了更好地促進產品質量提升，為了更好地減少相關方面對機械加工表面質量的影響，探索機械加工表面粗糙度的控制與實現路徑就顯得非常重要。基于此，本文首先分析了造成機械加工表面粗糙的影響因素，并積極探索機械加工表面粗糙度控制策略，希望可以為更好地對機械加工表面粗糙度予以控制。

關鍵詞：機械加工；表面質量；工件材料；加工方法

一、影響機械加工表面粗糙度的因素

表面粗糙度是一種幾何微觀誤差，表面粗糙度越小，零件表面越光滑。零件表面粗糙程度直接影響零件性能。通常情況下，零件的表面最開始進行磨損，零件的質量直接影響產成品的質量與性能，而零件表面的粗糙度是直接影響零件質量好壞的，與零件表面粗糙度有關的幾個主要因素是刀具幾何形狀的復映、工件材料的性質、磨削加工、振動的影響共同作用的。

在對工件進行加工的過程中，當使用刀具進行進給運動時，在工件切削層的殘留面積就會留在工件表面，其殘留形狀在加工過程中復映了刀具的幾何形狀。在加工過程中通過增大大刀尖圓弧的半徑及將進給量減小，都能有效的減少殘留面積。

在對塑形材料進行加工的過程中，會因為刀具對金屬的擠壓過程而對材料產生塑形變形，由于刀具迫使切屑和工件分離的撕裂作用，會進一步加大工件表面的粗糙度值。工件材料一般具有較好的韌性，而金屬材料會有較大的塑性變形過程，由于這個過程的進行就會產生更加粗糙的工件加工表面。

在工件的磨削過程中，砂輪一般具有較高的的線速度，此時就會有無數顆磨粒附著于砂輪的表面，而每顆磨粒在較高的線速度下就像刀刃一樣，同時磨粒中大多數均為負前角，所以會對工件存在非常大的單位切削力，因此會升高了工件切削溫度。在磨削瞬時間，磨削點附近的溫度可能會高達 800℃～1000℃之間，在如此高溫的條件下極有可能會燒傷工件磨削表面，極可能會造成工件表面裂紋和變形的出現。同時，因為磨粒大多數為負前角，所以擁有極小的磨削的厚度，大多數磨粒在加工過程中，可能只會在工件的表面擠壓而過同時對工件表面的粗糙程度造成影響。磨削加工表面和切削加工時表面粗糙度有著同樣的形成過程，表面金屬的塑性變形和幾何因素決定了其粗糙度

在機械工件加工的過程中，會伴隨有振動產生，主要原因是在工件的切割過程中刀具會對工件產生的周期性位移，而會對工件表面形成一些痕跡，類似波紋形狀。同時，在工件切割過程中，會存在有震動出現在機床內部，這樣會產生不平衡的切割過程。加工工件的表面摩擦度增加，就是振動對工件的主要表現。

二、機械加工表面粗糙度控制策略

1.切削條件

在工件的切削條件上，對于塑性材料的切削過程，我們可以通過運用較高的切削速度對工件進行高效切削，這樣既能夠有效抑制積屑瘤在工件加工過程中的出現，還能夠有效減小進給量。此外，在對工件進行切削的時候，還可以通過采取其它措施的方法，改善工件的切屑條件，通過在工件切削過程中采用高效的切削液，來達到增強工藝系統的剛度的效果，通過提高動態機床的穩定性等方法，使得工件能夠獲得良好的表面質量。

2.刀具

在對工件進行切削的時候，為能夠有效的減少殘留面積，在對工件切削刀具的選擇上需要注意以下幾點：可以選用較大的刀尖圓弧半徑、較小的副偏角、合適的修光刃、精車刀等專業性強的刀具，在選擇工件切削刀具時盡量使刀具能夠和工件的材料相適應，盡量不要采用磨損過于嚴重的刀具，這樣的刀具在工件加工切削過程中會增加公交表面的粗糙度。盡量要減少工件表面粗糙度使其表面更加光滑，達到工件質量要求。

3.工件材料

在選擇工件材料的過程中，由于材料的的不同塑性以及金相組織會對工件的加工表面粗糙度產生相對較大的影響，同時也會對產成品的性能及質量有一定的影響，因此，在工件材料的選擇上，要有一定的選擇概念以及選擇重點，特別需要注意以下幾點：對于低碳鋼和低合金鋼材料的選擇采用，要根據它們的塑性比較大的特點，需要對其進行正火處理以降低這些材料的塑性，減少工件材料在加工過程中會產生的形變過程，使得工件材料在切削加工后，使其粗糙度比較小。除此之外，工件材料還應該具有適宜的金相組織，包括狀態、晶粒度大小及分布，在各種方面盡量減小工件材料對工件表面粗糙度的影響。

4.加工方法

在工件的加工方法上，主要是通過對采用精密、超精密和光整加工的方法的應用減少工件表面的粗糙度。在工件加工的時候，可以通過選用比較小的徑向進給量和較大的砂輪速度以及較小的軸向進給速度等多方面的綜合作用能夠有效的減少工件表面的粗糙度。在工件加工速度上，需要放低一些，選擇采用細粒度砂輪；對砂輪的表面進行精細的修整，能夠使砂輪上磨鋒利，從而整體提高工件磨削效果。為了做到降低工件表面粗糙度，在工件加工過程的實踐中，可以選用適宜的磨削液在工件加工中。

5.減少表面層變形和殘余應力

為了能夠提高工件加工表面的質量問題，還可以通過采用減少表面層變形和殘余應力的方式對工件加工進行針對性處理。例如，合理的選擇加工刀具表面的幾何形狀，采用較大的前角和后角，并盡量減小工件切削刀具的切削刃刃口的半徑。在選擇使用切削刀具進行工件加工的時候，應該盡量限制后刀背的磨損寬度；同時在切削的時候，還可以通過采用較高的切削速度以及較小的進給量；在機械工件加工的時候，還可以使用切削液等等，這些措施都能夠合理有效的減少表面層變形的強度。此外，在機械工件進行加工的時候，還要盡量減小或者避免殘余應力的產生對工件表面粗糙度的影響，其措施包括減小塑性變形、降低切削溫度等等。

結語：

機械加工表面粗糙度的控制必須予以高度重視，通過相應措施的應用達到更好地減少粗糙情況的發生，提升機械加工表面的光潔度，從而讓產品質量得以更大程度的提升，讓所生產的產品能夠滿足新時代發展的要求，讓產品的發展能夠更好地促進我國經濟的進一步提高與發展。

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