零件表面粗糙度的形成及控制

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科技论坛 民营科技2013年第3期零件表面粗糙度的形成及控制胡晓阳(漯河技师学院，河南 漯河 462O00)摘 婺：介绍表曲粗糙度的概念，着重分析了影响零件表面粗糙度的形成因素对使用性能的影响，为了提高产品质量，提高工件却靠性和使用性能，探寻改善表面粗糙度的措施和方法。

共键伺j表曲粗糙度；积屑蝤；鳞刺1 jlI面粗糙度概念 r表面粗糙度f-l反映的是零件被加工表面上微观几何形状误差。

它主荽是由机械加工过程中刀具和零件表面间的摩擦、切屑分离时表商金属层的塑形变形及工艺系统的高频振动等原因形成，使被加士表面产生微观几何变形。 因此，表面粗糙度是评定机器和机械零件量的重宴指标之-。是机械零件的加工和验收过程中-项必不可少的质量标准。删2 裹面粗糙度的形成厦影响因素分析L1表面粗糙度形成原因表商粗糙度的形成是由于刀具切削刃的粗糙度、几何形状、几何参数 刃具材料等多种因素。多数情况下是在已加工表面的残留面积上叠加着-些不规则的金属生成物、粘附物或刻痕。形成它们的原因有2；2 1积屑瘤。积屑瘤的产生，是由于在切削过程中切屑的塑性流动芨刀具与切屑的外摩擦超过了内摩擦，在刀具和切屑间很大的压力作用下造成切削底层与刀具前面发生冷焊。积屑瘤对表面粗糙度的影响有蔺方面：1)它能刻划出纵向的沟纹来；2)它还会在破碎脱落时沾附在已加工表面上。

2；2.2 鳞刺。鳞刺是指已加工表面上鳞片状的毛刺，鳞刺对已加工表面质量有严重的影响。它往往使表面粗糙度等级降低2-4级。

2.2.3 振动。切削过程中如果有振动，加工表面会出现振纹，表面粗糙度就会显著变大。

2.2 表面粗糙度对使用性能的影响1)对配合、结合密封性的影响。a.对于间隙配合，表面粗糙度值过大则以磨损，使间隙增大加快；引起配合性质的改变；对于过盈配合表面粗糙度值过大会减小实际有效过盈量降低连接强度。b.当两个表面接触时，微观不平的存在，是两个表面局部接触，形成中间缝隙影响密封性。2)对摩擦 磨损的影响。a.当两个表面相对运动时，凸峰之间的作用会产生凸峰的弹性和塑性变形及相互剪切，形成摩擦阻力消耗能量。表面越粗糙，两配合表面的实际接触面积越小，单位面积压力越大更易磨损。b者表商过于光滑，则不利于润滑油的存储，反而使摩擦细说增大，加剧磨损。3)对强度、刚度的影响。a.零件表面越粗糙。表面凹痕越深，应力集中现象越严重，其疲劳强度降低 产生疲劳裂纹。b.零件表面越粗糙。实际接触面积就越小，单位面积受力就越大，峰顶处塑性变形增大，降低接触刚度，影响机器的工作精度和抗争性能。4)对抗腐蚀性的影响。零件表面越粗糙，则其凹谷处容易积聚腐蚀性物质，并逐渐渗透到材料表层，形成表面锈、 r蚀。 。

3 表面粗糙度的改善措施3.1 控制目的表面粗糙度对零件的摩擦系数、密封性、耐磨性、抗腐蚀性、疲劳强度、接触刚度、配合性质以及导热、导电性能等均有影响，所以合理控制零件的表面粗糙度，对提高产品性能具有至关紧要的作用。

3.2 切削加工时表面粗糙度的控制3.2.1 合理选择切削用量。1)切削速度。切削速度v是影响表面粗糙度的-个重要因素。加工塑性材料如普通碳钢时，切削速度较低易产生鳞刺，低速至中速易形成积屑瘤，粗糙度也大。避开这个速度区域 ，表面粗糙度值会减校加工脆性材料时，因为-般不会形成积屑瘤和鳞刺，所以切削速度对表面粗糙度基本无影响。由此可见，用较高的切削速度，既可提高生产率，同时又可使加工表面粗糙度较校所以不断地创造条件以高提切削速度，-直是提高工艺水平的重要方向。其中发展新刀具材料和采用先进刀具结构，成使切削速度大为提高。 )进给量▲给量f越小，表面残留面积高度越低，因此，表面粗糙度越校在高速区，利用减续给量来提高加工表面质量是-个较为有效的措施；在中速区，为了抑制积屑瘤，应选认大的进给量，但还应配合选用较小副偏角 或磨出修光刃，以达到减小残留面积高度的目的；在低速区，适当地减续给量后能减少或抑制积屑瘤、鳞刺等现象产生，使表面粗糙度值减少。

3.2.2 合理选择刀具几何参数。1)前角和后角。适当增大刀具的前角使刀具易于切人工件，塑性变形小有利于减小表面粗糙度值。2)主、副偏角和刀尖圆浑径。减少刀具的主偏角 和副偏角Kf 和增大刀尖圆浑径 ，可减小切削残留面积，使其表面粗糙度值减校3)刃倾角。大刃倾角 。刀具能较明显地降低表面粗糙度。由于刃倾角 增大，实际工作前角也随之增大。

3.2.3 选择合适的刀具材料。刀具材料与被加工材料金属分子的亲和力大时，被加工材料容易与刀具粘结而生成积屑瘤和鳞刺，且被粘结在刀刃上的金属与被加工表面分离时还会形成附加的粗糙度。

因此凡是粘结情况严重，摩擦严重的，表面粗糙度都大；反之，表面粗糙度都校如涂层硬质合金和陶瓷材料在高温时，刀面上形成氧化保护膜，它能减少与加工表面间的摩擦系数，故有利于加工表面粗糙度的降低。

3.2.4 改善工件材料的性能。-般来说，工件材料的强度、硬度和导热系数对切削温度的影响很大。材料韧性越好，塑性变形倾向越大，在切削加工中，表面粗糙度就越大。因此，必要时对工件先进行正火、调质等热处理，以提高硬度，降低塑性和韧性，切削过程中积屑瘤、粘屑影响小，以改善工件材料的性能也是加工时减小其表面粗糙度值的有效措施。

3.2.5 选择合适的切削液。正确选用切削液能显著地减小表面粗糙度。因切削液的冷却和润滑作用，能减小切削过程的界面摩擦，降低切削区温度，从而减少了切削过程中的塑性变形并抑制积屑瘤和鳞刺的生长，因此对减杏工表面粗糙度有利。

4 结论本文介绍表面粗糙度的概念，着重分析了影响零件表面粗糙度的形成因素对使用性能的影响，为了提高产品质量，提高工件可靠性和使用性能，为使金属工件表面粗糙度既满足各项功能需要又具有经济性，总结出相应的控制措施。