影響切削加工表面粗糙度的影響

1、影響切削加工表面粗糙度的因素華菱超硬在提供高速切削和難加工材料切削方面的刀具解決方案時(shí)，對(duì)于“以車代磨”方案設(shè)計(jì)積累的關(guān)于提高加工表面光潔度經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)從刀具材質(zhì)、刀具的幾何參數(shù)、切削用量等因素分析加工表面粗糙度，分享如下，拋磚引玉。一，粗糙度的定義：經(jīng)機(jī)械加工后的零件表面，不可能是絕對(duì)平整和光滑的，實(shí)際上存在著 一定程度宏觀和微觀幾何形狀誤差， 一般用粗糙度值來(lái)表示，所以表面粗糙 度是反映微觀幾何形狀誤差的一個(gè)指標(biāo)，表面粗糙度值即微小的峰谷高低程 度及其間距狀況。以前，加工表面粗糙度被稱為表面光潔度， 其表示方式和 數(shù)值換算如下表：表面光潔度與粗糙度R起，Rw數(shù)值換算表表面光潔度VV23V4V5

2、V6VT |表面粗糙度502512.56.33,21.600.80R m緲1005G2512.56.3表面光潔度vgV0V10VH 1213表面*且糙度'0,400.200,1000.05C0. 025D.012Rz1. 600. 800.400,20a loo0.050表面粗糙度作為表面質(zhì)量的一項(xiàng)重要衡量指標(biāo)，不僅直接決定了機(jī)械產(chǎn)品的 外觀精美程度，而且對(duì)機(jī)器的裝配質(zhì)量以及零件的使用壽命都有著很大的影響。二、刀具對(duì)表面粗糙度的影響（1）刀具幾何參數(shù)刀具幾何參數(shù)中對(duì)表面粗糙度影響較大的是主偏角Kr、副偏角Kr'和刀尖圓弧半徑re。當(dāng)主、副偏角小時(shí)，已加工表面殘留面積的高度亦小，

3、因而可減小 表面粗糙度；副偏角越小，表面粗糙度越低，但減小副偏角容易引起震動(dòng)，故減 小副偏角，要根據(jù)機(jī)床的剛性而定。刀尖圓弧半徑re對(duì)表面粗糙度的影響：在剛度允許的情況下re增大時(shí)，表面粗糙度將降低，增大re是降低表面粗糙度的 好方法。因此減少主偏角 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。以解決難加工材料切削和高速切削問(wèn)題知名的華菱超硬刀具， “對(duì)于刀尖圓 弧角的選擇建議依據(jù)加工工件的剛性和粗糙度要求選擇， 如果剛性好，盡量選擇 大的圓弧角，不但可提高加工效率，亦可提高加工表面光潔度；但鏜孔時(shí)或者切 削細(xì)長(zhǎng)軸或薄壁零件時(shí)因?yàn)橄到y(tǒng)剛性差

4、，常選用較小的刀尖圓弧半徑” ，其刀具 工程師做刀具選型方案時(shí)如是說(shuō)。 具體的刀尖圓弧角與粗糙度值參見(jiàn)后文 （走刀 量、刀尖圓弧角、加工表面粗糙度三者的關(guān)系）。（2）刀具材料當(dāng)?shù)毒卟牧吓c被加工材料金屬分子親和力大時(shí)，被加工材料容易與刀具粘結(jié) 而生成積屑瘤和鱗刺，因此凡是粘結(jié)嚴(yán)重的，摩擦嚴(yán)重的，表面粗糙度就大，反 之就小。加工同樣的工件，不同的刀具材料獲得不同的表面粗糙度， 例如加工鑄 鐵件，硬質(zhì)合金刀片很難達(dá)到 Ra1.6的粗糙度；而B(niǎo)N-S30卑號(hào)或BN-K20卑號(hào)的 立方氮化硼由于刀具材料摩擦系數(shù)低， 而且高溫?zé)岱€(wěn)定性和耐磨性優(yōu)異，所以加工鑄鐵粗糙度完全可以達(dá)到 RaO.8-Ra1.6，如

5、下圖:（3）刀具磨損刀具的磨損分為三個(gè)階段：初期磨損、正常磨損和劇烈磨損。由于刀具表面 會(huì)存在一些毛刺和不規(guī)則的微凸體、微裂痕等,所以在切削的初期階段，磨損比較 劇烈，造成了表面粗糙度變化幅度大；之后進(jìn)入正常磨損 ，切削過(guò)程比較平穩(wěn)，因 此表面粗糙度變化幅度減??；隨著磨損量的增大，刀具進(jìn)入劇烈磨損階段，刀具后 刀面磨損率急劇上升，系統(tǒng)又趨向于不穩(wěn)定，振動(dòng)隨之增大，表面粗糙度的變化幅 度也急劇上升。二、切削用量對(duì)表面粗糙度的影響（1）切削速度v的影響加工塑性材料時(shí)，切削速度避開(kāi)低速和中速區(qū)域，就減少了鱗刺和積屑瘤的 產(chǎn)生，表面粗糙度就會(huì)降低， 為什么淬火后的鋼件可以用 BN-H1（或BN-H2O

6、卑號(hào) 超硬刀具實(shí)現(xiàn)以車代磨，而且線速度越高，精車后的粗擦度越低的原因。而加工 脆性材料時(shí)，一般不會(huì)產(chǎn)生積屑瘤和鱗刺，所以對(duì)粗糙度的影響不大。（2）進(jìn)給量f的影響減小進(jìn)給量可以降低殘留面積的高度， 因而可以減小表面粗糙度。但當(dāng)進(jìn)給 量減小到一定值時(shí)再減小，表面粗糙度不會(huì)明顯下降，當(dāng)進(jìn)給量更小時(shí)，粗糙度 會(huì)反而上升。（3）切削深度的影響一般來(lái)說(shuō)，切削深度對(duì)表面粗糙度的影響不大，在實(shí)際工作中可以忽略不計(jì)， 也可以選用小的切削厚度。減小工件振動(dòng)，降低表面粗糙度。三、走刀量、刀尖圓弧角、粗糙度三者的關(guān)系粗加工時(shí)按刀尖圓弧半徑選擇刀具最大走刀量，或通過(guò)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算刀具走刀量；精加工時(shí)按工件表面粗糙度要求計(jì)

7、算精加工走刀量1）粗加工選用最大走刀量參考表刀尖圓弧半徑mm0.40.81.21.62.4最大走刀量mm/r0.25-0.350.4-0.70.5-1.00.7-1.31.0-1.8粗加工走刀量經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式：f 粗=0.5 R式中：R 刀尖圓弧半徑mmf粗粗加工走刀量mm2）精加工根據(jù)表面粗糙度理論公式推算精加工走刀量f公式:式中：Rt 輪廓深度阿進(jìn)給量mm/rr刀尖圓弧半徑mm四、其他因素對(duì)表面粗糙度的影響(1) 工件材料性質(zhì)的影響一般加工塑性材料時(shí)，由于刀具對(duì)加工表面的擠壓和摩擦，會(huì)產(chǎn)生塑性變形， 最后導(dǎo)致表面粗糙度值較大；而脆性材料加工時(shí)塑性變形小，容易達(dá)到表面粗糙 度的要求。為了減小加工表面粗糙度值，常在切削加工前對(duì)材料進(jìn)行調(diào)質(zhì)或正火 處理，以獲得均勻細(xì)密的晶粒組織和較高的硬度。(2) 切削液的影響選用合理的切削液，可以減少切屑、刀具、工件接觸面間的摩擦 ，降低切 削區(qū)溫度，使切削區(qū)金屬表面的塑性變形程度下降，抑制積屑瘤的產(chǎn)生，因此可 大大減小表面粗糙度值。五，關(guān)于以車代磨的粗糙度：作為“以車代磨”的典型應(yīng)用，連續(xù)切削用精加工刀具牌號(hào) BN-H10已經(jīng)很 普及的應(yīng)用在齒輪端面熱后硬車的生產(chǎn)實(shí)踐中，硬車削與磨削加工相比，確實(shí)大 大提高了工作效率。用BN-H10牌號(hào)精車淬硬鋼后的工件表面粗糙度為 Ra0.3 0.6卩m尺寸精度可達(dá)0.013mm若能采用剛性好的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)控