切削加工中影響表面粗糙度因素的分析與對策

1、切削加工中影響表面粗糙度因素的分析與對策孫祺東北大學(xué)機(jī)械工程自動化專業(yè)1109學(xué)號：20111142摘要：各種機(jī)床都有其最經(jīng)濟(jì)、最適合達(dá)到的表面粗糙度范圍，如果要求達(dá)到的粗糙度水平超過其經(jīng)濟(jì)水平，將導(dǎo)致成本急劇上升。如果要求達(dá)到的粗糙度水平太低則會造成資源浪費。因此，要綜合考慮與分析切削加工中影響表面粗糙度的各種因素，包括刀具的選擇與利用、切削速度和進(jìn)給量等，來達(dá)到要求的表面粗糙度。Abstract：Differentkindsofma

2、chineshavearangewhichisthemosteconomicalthemostsuitable.Ifthestardroughnessconcentrationexceedsthestardofeconomywhichcasethecostarise.Ifthesituationiscontraryitwillbeawaste.Sowewilltakeallthefactswhichinfluencethesuperfi

3、cialroughnessconcentrationinconsiderationincludingtheoptionofcuttingtoolscuttingspeedamountoffeedsoontoreachthestardofroughnessconcentration.一、切削加工時影響表面粗糖度的主要因素分析1.刀具幾何形狀及切削運動的影響刀具相對于工件作進(jìn)給運動時，在加工表面留下了切削層殘留面積，從而產(chǎn)生了表面粗糙度，殘

4、留面積的形狀是刀具幾何形狀的復(fù)映，其高度受刀具的幾何角度和切削用量大小的影響。一般，使用直線刀刃切削時，H=f／ctgkrctgkr’，使用圓弧刀刃切削時，H=f2／8rE。從式中可知，減少進(jìn)給量f、主偏角Kr、副偏角Kr’以及增大刀尖圓弧半徑r，均可減小殘留面積的高度，從而降低表面租糙度。【1】2.刀具磨損刀具磨損造成工件表面粗糙表現(xiàn)在以下幾個方面：其一是由于工件與刀具間的粘結(jié)，使工件表面產(chǎn)生凹坑等缺陷；其二是切削中某些硬質(zhì)點對已加工

5、表面的劃傷；其三是刀具的副磨損溝以及因磨損引起的振動，會嚴(yán)重惡化工件表面。刀具磨損是不可避免的，但可研究其磨損規(guī)律，在刀具工作的有效階段即正常磨損階段進(jìn)行切削加工。3.積屑瘤的影響在切削過程中，當(dāng)?shù)毒咔暗睹嫔洗嬖诜e屑瘤時，由于積屑瘤的頂部很不穩(wěn)定，容易破裂，一部分連附于切屑低部而排出，一部分則殘留在加工表面上，使表面粗糙度增大。4.工件材料性質(zhì)的影響加工塑性材料時，由于刀具對加工表面的擠壓和摩擦，使之產(chǎn)生較大的塑性變形，加之刀具迫使切屑

6、與工件分離時的撕裂作用，使表面粗糙度值加大。一般來說，材料塑性變形趨勢越大或韌性越大，被加工表面粗糙度就越大。切削脆性材料時，塑性變形小些，控制好切屑崩碎現(xiàn)象，就容易達(dá)到表面粗糙度的要求。對于同樣的材料。金相組織越是粗大，切融的狀態(tài)下，刀具的切削行為被刀具切削刃，鈍圓對工件過渡表面的耕犁及擠壓行為所代替，以及，在刀具運動作用下，刀具副后刀面對已加工表面的劇烈摩擦和擠壓所造成的。9.其他因素副切削刃對殘留面積的擠壓，使殘留面積向與進(jìn)給相反

7、方向變形，使殘留面積項部歪斜而產(chǎn)生毛刺，加大了表面粗糙度。過渡刃圓弧部分的切削厚度是變化的，近刀尖處的切削厚度很小。當(dāng)進(jìn)給量小于一定限度后，這部分的切削厚度小于刃口圓弧所能切下的最小厚度時，就有部分金屬未能切除，就會使表面粗糙度增大。切削脆性材料時，產(chǎn)生崩碎切屑，切屑崩碎時的裂縫深入到已加工表面之下，使粗糙度增大。此外，排屑狀況、機(jī)床設(shè)備的精度和剛度等，也會影響已加工表面的表面粗糙度?！?3】二切削加工金屬件表面粗糙度的控制措施通過對切

8、削加工金屬件表面粗糙度形成的理論分析，可以看出控制表面粗糙度主要應(yīng)從合理選擇刀具材料、切削用量、刀具幾何參數(shù)；改善加工材料以及控制運動機(jī)構(gòu)本身的精度等幾方面入手，采取相應(yīng)的措施，現(xiàn)分析如下：1.增加運動機(jī)構(gòu)本身的精度，減少振動調(diào)整車床主軸；增加跟刀架瓜腳支承面積，選用精度比較理想的頂針，增加工件裝夾剛性；2.改善工件材料加工性能，保證加工質(zhì)量在不影響工件性能的條件下，適當(dāng)調(diào)整化學(xué)成份，加入少量的硫、錳、鋁等元素，降低材料塑性，減少刀具粘

9、結(jié)磨損，抑制積屑瘤的產(chǎn)生材料加工前進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚?，改善其硬度、塑?.合理選用切削液切削液的合理選用，可減少切屑、刀具、工件接觸面間的摩擦。減輕粘結(jié)現(xiàn)象，抑制積屑瘤的產(chǎn)生，改善已加工面表面粗糙度。其使用效果與刀具的材料、加工要求、工件材料、加工方法等因素有關(guān)，應(yīng)綜合考慮。4.合理選擇刀具切削部分材料不同的加工材料，不同的加工情況，對刀具切削部分材料性能要求也不同，因而所選用的材料也應(yīng)不同。目前在車床高速精加工有色金屬及非金屬材料時一般

10、使用金剛刀。其硬度高、耐磨性好，切削刃鋒利，摩擦系數(shù)小，切屑與刀具不易產(chǎn)生粘結(jié)，不產(chǎn)生積屑瘤。5.選擇刀具合理的幾何參數(shù)前角：一般取大些，以減少震動。但在切削有足夠剛度的鋼件外圓時，也可采用小負(fù)前角2O15o，提高工件加工精度。主后角：主后角大時，刀刃鋒銳，工件表面彈性恢復(fù)減少，因而減少了恢復(fù)層與后刀面的接觸長度，減少了后刀面與加工表面的摩擦，利于提高表面質(zhì)量，降低表面粗糙度。主偏角：為減少殘留高度，提高表面工件質(zhì)量，應(yīng)盡量取小值。副偏