影响零件表面粗糙度的因素及对策

陈金堂

（鹤壁市机电信息工程学校，河南 鹤壁 458030）

影响零件表面粗糙度的因素及对策

陈金堂

（鹤壁市机电信息工程学校，河南 鹤壁 458030）

本文根据长期的教学和生产实践，研究和分析了影响工件表面粗糙度的因素，提出了相应的具体对策，其方法切实可行，值得借鉴。

表面粗糙度；影响因素；改进措施

1 表面粗糙度的概念和对切削零件的影响

1.1 表面粗糙度的概念。表面粗糙度是指在加工零件表面有微小间距和微小峰谷所形成的微观几何不平度，间距越小，峰谷越小，则粗糙度越小。测量表面粗糙度的方法有比较法、光切法、干涉法、触针法。用得较多的是比较法，其方法是将被测工件和粗糙度样块用目测的方法进行比较，得出粗糙度值，又因比较法简单易行，所以应用的比较广泛。

1.2 表面粗糙度对加工零件的影响。主要影响零件的耐磨性、耐腐蚀性、疲劳强度和配合性质等。耐磨性和耐腐蚀性不足会使配合性质下降，影响机器设备的使用质量和使用寿命，所以，降低表面粗糙度值是生产过程中值得研究的重要内容。

2 影响表面粗糙度值的因素

2.1 切削时振动的影响。当机床各部件配合间隙较大，或机床本身刚性较差，机床固定不牢固，刀具切削量过大，刀具不锋利，刀具装夹过低等诸多因素，都会导致机床振动，影响表面粗糙度。

2.2 切屑把工件表面拉毛的影响。在切削时由于不能及时断屑，形成带状切屑，切屑缠绕在工件表面上，会把工件表面拉毛，而影响工件的表面粗糙度值。

2.3 切削瘤、毛刺的影响。当选择的切削参数不合理或刀具角度不正确、刀具磨损，都会在工件表面形成切屑瘤或毛刺，也会影响工件的表面粗糙度值。

2.4 切削残留面积的影响。由刀具主、副切削刃切削后，未被刀具切去部分的截面积称为残留面积，当选择的刀具副偏角较大，进给量较大时，工件残留面积会增大，会影响到工件的表面粗糙度值。

2.5 刀具材料、工件材料的影响。因构成刀具材料的元素不同，按元素成分的多少、比例制成精加工刀具和粗加工刀具，不同元素的刀具材料对加工的材料有针对性，否则，对工件的粗糙值造成影响。

3 具体改进措施

3.1 机床方面。调整预紧主轴轴承，可有效防止主轴轴向窜动和径向跳动。调整大拖板间隙及调整中、小滑板镶条间隙，可有效防止滑板滑动动配合间隙过大，间隙应小于0.04mm。

3.2 刀具方面。其一，选择合理的车刀角度。因工件的残留面积大小影响到表面粗糙度值，残留面积的大小由车刀的副偏角大小决定，适当减小副偏角，并磨出修光刃，可减小工件表面残留面积，但副偏角也不能太小，否则，车刀和工件表面接触面积过大会引起振动，反而粗糙度会增大。适当增加刀尖圆弧半径，也可以减小工件残留面积，使工件表面圆润、光滑，进而降低表面粗糙度值。我们可以参考下面所列的副偏角数据：粗车时选5°～15°，精车时选0°～5°，车细长轴、薄壁件时选6°～10°，车铸铁、淬硬钢时选4°～10°，切断时选1°～2°。其二，增加车刀刚性。为了增加刀杆的刚性，在不影响加工的情况下，尽可能增加刀杆的截面积，装夹时，缩短刀杆伸出长度，采用刚性好的刀杆材。其三，保持车刀锋利，能使切屑及时折断。增大车刀前角，使车刀时常保持锋利，车刀磨损后应及时刃磨，避免切削力过大引起振动，或产生切屑瘤和毛刺，增加表面粗糙度值。在前刀面磨出断屑槽，及时折断切屑，避免将工件表面拉毛，防止影响工件表面粗糙度值。其三，选择和加工材料相对应的刀具牌号。在生产中，比较常用刀具材料有硬质合金和高速钢。硬质合金分YG类、YT类、YW类。YG类合金主要用于加工铸铁、有色金属，YG类有YG8用于粗加工，YG6用于半精加工，YG3用于精加工。YT类合金主要用于加工碳素钢、合金钢，YT类有YT5、YT8用于粗加工，YT15用于半精加工、精加工，YT30用于精加工。YW类合金主要用于加工耐热钢、高锰钢、不锈钢，YW类有YW1用于半精加工、精加工，YW2用于粗加工。高速钢主要用于碳素钢的底速精加工。此外，还有一些高性能的刀具材料，如:陶瓷，人造金刚石，立方氮化硼等，在生产中，要根据工件材料的性能和加工要求，来选择合适的刀具牌号。

3.3 切削加工和切削用量选择。其一，切削加工时，工件应装牢、夹正，在不影响加工的情况下，尽可能缩短工件地伸出长度，切断刀宽度不宜选的太宽，必要时采用中心架或跟刀架，以增加工件的刚性，避免振动。其二切削用量的选择。俗话说：切削用量的合理选择是车工的关键，切削用量的选择是否合理，决定加工的质量和效率。在切削三要素中，影响最大的是进给量，其次切削速度，最后切削深度。

切削进给量选择：进给量大小影响残留面积大小，进给量大则粗糙度值大，进给量小则反之。进给量应小于修光刃的长度，这样可以车去每转所残留的面积，不留刀痕，进而降低工件表面粗糙度值。

切削速度选择：当用硬质合金车刀加工碳结构钢时，较高的切削速度，会提高加工温度，使其表面产生塑性变形，进而形成光洁的表面质量。当用高速钢加工碳结构钢时，则需要较低的切削速度，降低切削温度，才能形成光洁的表面。用高速钢加工碳结构钢时，当加工出的切屑像锡纸一样薄、一样亮时，工件的表面光洁度必定是比较高的。

切削深度选择：因合金车刀在刃磨时，不易磨得很锋利，所以精加工时吃刀深度不能太小，进而可有效避免让刀，防止粗糙度值增大。如用高速钢车刀加工时，因高速钢可以刃磨的很锋利，车刀深度应选的较小，这样可有效避免切削温度过高，防止粗糙度值增加。

在实际的加工时，我们可以参考以下切削用量：

高速钢：切削速度3～6mm/min 进给量0.04～0.06 吃刀深度0.04～0.10

硬质合金：切削速度80～100mm/min 进给量0.05～0.08吃刀深度0.25～0.75

4 总结

在实际的加工中，表面粗糙的情况很复杂，影响工件表面粗糙度值的因素也很多，都是加工环境综合因素的体现，我们要找出影响工件表面粗糙度的主要因素，针对具体情况、具体分析、综合考虑，积极应对，采取合理的措施，才可以有效地降低工件表面的粗糙度值。

[1]杜俊伟.车工工艺学[M].北京：机械工业出版社，2008.

[2]董国成.车工工艺与技能训练[M].北京：人民邮电出版社，2009.

[3]陆剑中，孙家宁.金属切削原理与刀具（第五版）[M].北京：机械工业出版社，2011.

TH161.1

A

1671-0037（2014）07-109-1.2

陈金堂（1967.1-）男，车工技师，国家职业技能鉴定考评员，研究方向：机电一体化专业和车工专业。