機械加工影響表面粗糙度的因素及改善策略

前言：相關(guān)調(diào)查統(tǒng)計顯示，在設(shè)備使用中，機械零件的磨損以及破壞多數(shù)狀況下都是由表面開頭的，尤其是工件的耐磨性以及牢靠性，都受到了工件表面質(zhì)量的直接影響。在這種狀況下，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)加強對于機械加工表面質(zhì)量的討論，對可能存在的影響因素進(jìn)行全面分析，把握機械加工中不同因素對于表面質(zhì)量的影響規(guī)律，進(jìn)而實行相應(yīng)的改善措施，提升產(chǎn)品的整體質(zhì)量。

1表面粗糙度概述

表面粗糙度是指存在于加工表面的、具有微小間距以及微小峰谷的不平度，兩個波峰或者波谷之間的距離通常在1mm以下，屬于一種微觀層面的幾何外形誤差。表面粗糙度是對工件質(zhì)量進(jìn)行評估的重要指標(biāo)之一，越小則表明工件的表面越光滑。同時，表面粗糙度與工件的疲憊強度、接觸剛度、協(xié)作性質(zhì)、耐磨性等存在著親密的關(guān)系，也在很大程度上影響了工件的使用壽命和使用平安，必需得到足夠的重視。通常來講，表面粗糙度的是由工件加工工藝以及其他因素的影響而形成的，如機械加工過程中刀具與工件避開的摩擦、切削交工時工件層表面金屬的塑性變形等，不同的加工工藝和工件材料，在加工過程中留下的表面痕跡的外形、紋理和深度等都會存在肯定的差別[1]。假如表面粗糙度過高，不僅工件自身無法有效滿意實際應(yīng)用的需求，而且會嚴(yán)峻影響工件的強度、耐磨性和使用壽命，因此，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)加強對于表面粗糙度影響因素的討論，實行有效措施對其進(jìn)行掌握。

2表面粗糙度的影響因素及改善策略

2.1刀具因素

刀具是機械加工中的關(guān)鍵，其幾何外形會在肯定程度上影響表面粗糙度。在實際加工過程中，通過適當(dāng)增大切削刀具前角的方式，能夠?qū)ぜ谋砻娲植诙冗M(jìn)行顯著改善，但是假如缺乏有效掌握，導(dǎo)致前角過大，則可能會使得表面粗糙度增大。在對前角進(jìn)行固定后，通過增大后角的方式，可以提升刀具刃面的銳利程度，同樣可以降低表面粗糙度，而一旦后角過大，則積屑瘤的存在會轉(zhuǎn)變切削刀具幾何角度及背吃刀量，引發(fā)切削振動，或者殘留在工件表面，影響其表面粗糙度。

針對這個問題，在進(jìn)行機械加工的過程中，需要對刀具進(jìn)行合理選擇和調(diào)試，確保其具備恰當(dāng)?shù)膸缀螀?shù)，適當(dāng)減小主偏角和副偏角，增加刀刃的傾斜度以及刀尖切割處的圓弧半徑，有效削減殘留面積。同時，刀具的材料應(yīng)當(dāng)能夠有效適應(yīng)工件材料，確保工件的加工質(zhì)量和加工效率。假如刀具使用時間較長，消失了嚴(yán)峻磨損的狀況，則應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)時進(jìn)行更換，以免影響機械加工的質(zhì)量和效果[2]。

2.2切削用量

切削用量參數(shù)的選擇在很大程度上影響著表面粗糙度。在切削加工過程中，一般狀況下，低速切削加工簡單在工件表面產(chǎn)生積屑瘤，進(jìn)而導(dǎo)致工件表面粗糙度的增加，應(yīng)當(dāng)盡量避開相應(yīng)的切削速度區(qū)域。切削深度基本上不會對工件的表面粗糙度造成影響，但是假如切削深度過小，則可能會對使得刀尖圓弧對工件產(chǎn)生擠壓，引發(fā)工件的塑性變形，進(jìn)而增加表面粗糙度的數(shù)值。通過減小進(jìn)給量的方式，能夠減小殘留面積的高度，不過假如進(jìn)給量過小，會導(dǎo)致切削厚度的削減，若其數(shù)值小于刃口圓弧半徑，則在切削加工中可能會消失切削打滑的狀況，進(jìn)而引發(fā)附加表面粗糙度。

因此，在進(jìn)行機械加工的過程中，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)做好機床設(shè)備的調(diào)整工作，選擇合適的切削用量和切削速度，并適當(dāng)削減進(jìn)給量，對切削深度進(jìn)行掌握，從而降低工件的表面粗糙度，提升產(chǎn)品的質(zhì)量和性能。

2.3殘余應(yīng)力

切削加工過程中，工件表面的金屬層內(nèi)會產(chǎn)生相應(yīng)的塑性變形，導(dǎo)致表面比容的增大，與里層金屬之間的沖突會在工件中產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力。同時，加工過程中會產(chǎn)生大量的熱能，導(dǎo)致金屬表面溫度急劇上升，與內(nèi)部形成較大的溫差，同樣會產(chǎn)生殘余應(yīng)力，導(dǎo)致工件表面粗糙度的增大。

對于這種狀況，應(yīng)當(dāng)從多個方面進(jìn)行綜合考慮，通過降低切削溫度、掌握塑性變形等方式減小工件表面的殘余應(yīng)力[3]。

2.4工件材料

工件自身材料的性質(zhì)同樣會對機械加工中的表面粗糙度產(chǎn)生影響，在設(shè)定好的速度范圍內(nèi)，對塑性材料進(jìn)行切削加工時，前刀面與工件之間的擠壓作用和摩擦作用會使得切屑的底層金屬流淌減緩，形成滯留層，冷卻后會形成金屬顆粒，黏附在刀尖位置，形成堅硬的楔狀物，即通常所說的積屑瘤。而積屑瘤的存在會導(dǎo)致刀具幾何角度的變化，增加切削厚度，進(jìn)而在已經(jīng)加工完成的工件表面切出相應(yīng)的溝槽。不僅如此，積屑瘤產(chǎn)生后，會與切屑產(chǎn)生摩擦，假如摩擦力超過積屑瘤與前刀面的冷焊強度，或者受到猛烈震驚和沖擊，積屑瘤會脫落，然后連續(xù)形成。在這種循環(huán)下，切削加工會消失很大的波動，影響工件的表面質(zhì)量。另外，脫落的積屑瘤還可能附著在工件表面，留下顆粒狀金屬碎屑，進(jìn)一步增大表面粗糙度的數(shù)值。

對于這個問題，在進(jìn)行機械加工時，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)充分考慮工件本身的材料性能，結(jié)合實際加工需要，對其進(jìn)行相應(yīng)的回火或者正火處理，實行切實有效的處理措施，提升工件的表面質(zhì)量[4]。

2.5切削液

在對工件進(jìn)行切削加工中，切削液能夠起到冷卻、清洗以及潤滑的作用，從而顯著降低切削溫度，減弱前后刀面與工件之間的摩擦力，削減切削過程中產(chǎn)生的塑形變形，并對切屑進(jìn)行準(zhǔn)時清洗，抑制積屑瘤和鱗刺的產(chǎn)生，切實保證工件的加工質(zhì)量。

因此，在進(jìn)行機械加工時，應(yīng)當(dāng)做好切削液的選擇，例如，在工件鉸孔作業(yè)時，可以選擇硫化油、煤油、豆油等作為切削液，以獲得較小的表面粗糙度。

2.6振動因素

在機械加工的過程中，受各種因素的影響，工件與刀具之間可能會產(chǎn)生振動，進(jìn)而對工藝系統(tǒng)正常的切削加工過程造成干擾，在工件的表面產(chǎn)生振紋，進(jìn)而降低工件的加工精度以及表面質(zhì)量。

對于這種狀況，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)立足實際，綜合分析產(chǎn)生振動的緣由，實行切實可行的改善措施，削減和消退振動因素對于機械加工表面粗糙度的影響。例如，可以對加工參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，提升工藝系統(tǒng)的剛度，增大阻尼，也可以實行有效的措施，消退振源的激振力，對振動進(jìn)行減弱或者隔絕等[5]。

3結(jié)語

總而言之，在當(dāng)前科學(xué)技術(shù)飛速進(jìn)展的帶動下，越來越多的精密設(shè)備不斷涌現(xiàn)，對于工件加工的精度