【文章內(nèi)容簡介】 逐一分析，從而找出減小表面粗糙度的具體措施，為提高工件的表面質(zhì)量提供了理論依據(jù)。 表面粗糙度產(chǎn)生的原因 幾何因素 由于刀具切削刃的幾何形狀、幾何參數(shù)、進(jìn)給運(yùn)動及切削刃本身的粗糙度等原因，未能將被加工表面上的材料層完全干凈地去除掉(只有當(dāng)?shù)毒呱蠋в械毒叩母逼莐39。r=0的修光刃、且進(jìn)給量小于修光刃寬度時，理論上才不產(chǎn)生殘留面積)，在已加工表面上遺留下殘留面積，殘留面積的高度構(gòu)成了表面粗糙度Rz。 當(dāng)f≤2resink39。r，殘留面積是由圓弧過渡刃構(gòu)成。此時 式中：f——進(jìn)給量，mm/r； re——刀尖圓弧半徑。 當(dāng)2resink39。r≤f≤(re/sink39。r)[1cos(kr+k39。r]，殘留面積是由刀尖圓弧過渡刃和直線副切削刃構(gòu)成。此時 Rz=re[1sin(k39。r+b)]1,000sinb=1(f/re)sink39。r式中kr，k39。r——刀具的主偏角、副偏角。 當(dāng)f(re/sink39。r)[1cos(kr+k39。r)]，殘留面積是由刀尖圓弧過渡刃和二直線主、副切削刃構(gòu)成。此時 當(dāng)re→0時，殘留面積是由主、副2條直線切削刃構(gòu)成。此時 刀具切削刃的粗糙度由于直接復(fù)映在加工表面上，所以刀具切削刃的粗糙度值，應(yīng)低于加工表面要求的粗糙度值。 實際上加工表面的粗糙度總是大于按以上計算的殘留面積的高度，只有切削脆性材料或高速切削塑性材料時，實際加工表面的粗糙度才比較接近殘留面積的高度，說明影響表面粗糙度的還有其他原因。 積屑瘤的產(chǎn)生，是由于切屑在切削過程中的塑性流動及刀具與切屑的外摩擦超過了內(nèi)摩擦，在刀具和切屑間很大的壓力作用下造成切削底層與刀具前面發(fā)生冷焊。積屑瘤對表面粗糙度的影響有兩方面：①它能刻劃出縱向的溝紋來。②它還會在破碎脫落時沾附在已加工表面上。其主要原因是:當(dāng)積屑瘤處在生長階段時，它與前刀面的粘結(jié)比較牢，因此積屑瘤在已加工表面上刻劃縱向溝紋的可能性大于對已加工表面的沾附。當(dāng)積屑瘤處于最大范圍以及消退階段，它已經(jīng)不很穩(wěn)定。這時它一方面雖然還時而刻劃溝紋，但更多的是沾附在已加工表面上。 鱗刺 鱗刺是指已加工表面上鱗片狀的毛刺，是用高速鋼刀具低速切削時，經(jīng)常見到的一種現(xiàn)象。鱗刺一般是在積屑瘤增長階段的前期里形成的。甚至在沒有積屑瘤的時候，以及在更低一些的切削速度范圍內(nèi)也有鱗刺發(fā)生。刀具的后角小的時候特別容易產(chǎn)生鱗刺。鱗刺對已加工表面質(zhì)量有嚴(yán)重的影響，它往往使表面粗糙度等級降低2～4級。鱗刺的成因是前刀面上摩擦力的周期變化造成的。 振動 切削過程中如果有振動，表面粗糙度就會顯著變大。振動是由于徑向切削力Fr太大，或工件系統(tǒng)的的剛度小而引起的。 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)給相反方向變形，使殘留面積頂部歪斜而產(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人到已加工表面之下，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。　表面粗糙度對耐磨性的影響一個剛加工好的摩擦副的兩個接觸表面之間，最初階段只在表面粗糙的的峰部接觸，實際接觸面積遠(yuǎn)小于理論接觸面積，在相互接觸的峰部有非常大的單位應(yīng)力，使實際接觸面積處產(chǎn)生塑性變形、彈性變形和峰部之間的剪切破壞，引起嚴(yán)重磨損。零件磨損一般可分為三個階段，初期磨損階段、正常磨損階段和劇烈磨損階段。表面粗糙度對零件表面磨損的影響很大。一般說表面粗糙度值愈小，其磨損性愈好。但表面粗糙度值太小，潤滑油不易儲存，接觸面之間容易發(fā)生分子粘接，磨損反而增加。因此，接觸面的粗糙度有一個最佳值，其值與零件的工作情況有關(guān)，工作載荷加大時，初期磨損量增大，表面粗糙度最佳值也加大。表面冷作硬化對耐磨性的影響加工表面的冷作硬化使摩擦副表面層金屬的顯微硬度提高，故一般可使耐磨性提高。但也不是冷作硬化程度愈高，耐磨性就愈高，這是因為過分的冷作硬化將引起金屬組織過度疏松，甚至出現(xiàn)裂紋和表層金屬的剝落，使耐磨性下降。金屬受交變載荷作用后產(chǎn)生的疲勞破壞往往發(fā)生在零件表面和表面冷硬層下面，因此零件的表面質(zhì)量對疲勞強(qiáng)度影響很大。表面粗糙度對疲勞強(qiáng)度的影響在交變載荷作用下，表面粗糙度的凹谷部位容易引起應(yīng)力集中，產(chǎn)生疲勞裂紋。表面粗糙度值愈大，表面的紋痕愈深，紋底半徑愈小，抗疲勞破壞底能力就愈差。 刀具方面 幾何參數(shù) 刀具幾何參數(shù)中對表面粗糙度影響最大的是刀尖圓弧半徑re、副偏角k39。r和修光刃。刀尖圓弧半徑re對表面粗糙度有雙重影響：re增大時，殘留高度減小，另一方面變形將增加。由于前一種影響較大，所以當(dāng)?shù)都鈭A弧半徑re增大時，表面粗糙度將降低。因此在剛度允許的條件下，增大刀尖圓弧半徑re是降低表面粗糙度的好方法。副偏角k39。r愈小，表面粗糙度愈低。但減小副偏角容易引起振動，故減小副偏角，必須視機(jī)床系統(tǒng)的剛度而定。當(dāng)k39。r大到一定值時，副刃就不參與殘留面積的組成，再增大k39。r，也不會使表面粗糙度值增加。采用一段長度稍大于進(jìn)給量的修光刃(修光刃上k39。r=0)是降低表面粗糙度的有效措施，利用增加修光刃來消除殘留面積是實際加工工件中常常采用的方法。前角g0對表面粗糙度沒有直接的影響，由于g0大時對抑制積屑瘤和鱗刺有利，且增大了?？墒谷锌趫A弧半徑re減小，所以在中、低速范圍內(nèi)適當(dāng)增大g0可有利于減小表面粗糙度。當(dāng)v50m/min時，g0就基本上不產(chǎn)生影響。 刀具的刃磨質(zhì)量 刀刃前、后刀面，切削刃本身的粗糙度值直接影響被加工面的粗糙度。一般來說，刀刃前、后刀面的粗糙度應(yīng)比加工面要求的粗糙度小1～2級。 刀具的材料 刀具材料與被加工材料金屬分子的親和力大時，被加工材料容易與刀具粘結(jié)而生成積屑瘤和鱗刺，且被粘結(jié)在刀刃上的金屬與被加工表面分離時還會形成附加的粗糙度。因此凡是粘結(jié)情況嚴(yán)重，摩擦嚴(yán)重的，表面粗糙度都大。反之如果粘結(jié)和摩擦不嚴(yán)重的，表面粗糙度都小。 切削條件 切削速度v 加工塑性材料時，切削速度對積屑瘤和鱗刺的影響非常顯著。切削速度較低易產(chǎn)生鱗刺，低速至中速易形成積屑瘤，粗糙度也大。避開這個速度區(qū)域，表面粗糙度值會減小。加工脆性材料時，因為一般不會形成積屑瘤和鱗刺，所以切削速度對表面粗糙度基本無影響。 由此可見，用較高的切削速度，既可提高生產(chǎn)率，同時又可使加工表面粗糙度較小。所以最重要的是發(fā)展各種新刀具材料和相應(yīng)的新刀具結(jié)構(gòu)，以便有可能采用更高的切削速度。 進(jìn)給量f 從幾何因素中可知，減小進(jìn)給量f可以降低殘留面積的高度。同時也可以降低積屑瘤和鱗刺的高度，因而減小進(jìn)給量可以使表面粗糙度值減小。但進(jìn)給量減小到一定值時，再減小，塑