机械加工后的表面粗糙度

一、切削加工后的表面粗糙度影响因素

切削加工时影响表面粗糙度的因素有三个方面：几何因素、物理因素和工艺系统振动。

1.几何因素

刀具相对于工件作进给运动时，在加工表面留下了切削层残留面积，其形状是刀具几何形状的复映。其理论上的最大粗糙度Rmax可由刀具形状、进给量f，按几何关系求得。

1)当刀尖圆弧半径rε时：

2)当背吃刀量ap和进给量f很小时，粗糙度主要由刀尖圆弧构成：

措施：减小进给量f、主偏角Kr、副偏角Kr以及增大刀尖圆弧半径rε，均可减小残留面积的高度。

2.物理因素

切削加工后表面的实际粗糙度与理论粗糙度有比较大的差别，这是由于存在着与被加工材料的性能及切削机理有关的物理因素的缘故。

塑性材料切削加工后表面的实际轮廓与理论轮廓

1)工件材料的性质
工件材料韧性↑、塑性变形↑，加工表面就愈粗糙。
（加工塑性材料时，由刀具对金属的挤压与摩擦产生了塑性变形，使理论残留面积挤歪或沟纹加深，加之刀具迫使切屑与工件分离的撕裂作用，使表面粗糙度值加大。）如：低碳钢工件，加工后的表面粗糙度值高于中碳钢工件。

工件的金相组织的晶粒均匀↑、粒度↓—〉加工后的表面粗糙度值↓。（如：低碳钢正火处理后，细化晶粒，硬度提高，塑性降低，有利于减小刀具的粘结磨损，减小积屑瘤，改善工件表面粗糙度）
当V切低时（如铰削、拉削、滚齿和插齿加工），工件材料硬度↑—〉加工后的表面粗糙度值↓。（措施：调质处理）
2)积屑瘤与鳞刺

切削过程中出现积屑瘤与鳞刺，会使表面粗糙度严重恶化。

3)后刀面挤压

4)刀具打滑

5)刀具材料影响：在相同切削条件下，硬质合金刀具加工所得的粗糙度值<高速钢刀具加工所得的粗糙度值。

nextpage3.工艺系统振动

低频振动—〉表面波度；高频振动—〉表面粗糙度。

减小表面粗糙度的措施：

1）刀具几何参数
刀具的前角r0增大—〉减小切削时的塑性变形程度—〉表面粗糙度值减小；
刀具的后角α0增大—〉减小刀具后刀面与被加工表面的摩擦—〉表面粗糙度值减小；

2）切削用量

进给量f增大—〉表面粗糙度值加大（见上面公式）；
切削速度Vc增大—〉切屑与加工表面的塑性变形减小—〉表面粗糙度值减小；切削速度Vc过小—〉易产生积屑瘤—〉表面粗糙度值增大。问题：∵Vc↑—〉生产率↑、Rz↓,∴采用先进刀具结构和新刀具材料，以提高Vc；但是生产中，Vc常受到限制。
背吃刀量ap过小—〉出现挤压、打滑等现象—〉表面粗糙度值增大。
3）改善材料的切削性能

4）其他

合理选择润滑液和提高刀具刃磨质量—〉减小切削时的塑性变形和抑制积屑瘤、鳞刺的生成，也是减小表面粗糙度值的有效措施。

二、磨削加工后的表面粗糙度的影响因素

磨削加工表面粗糙度的影响因素也可归纳为三方面：几何因素、物理因素、工艺系统的振动因素。

磨削时，将产生滑擦（弹性变形，无切屑）、耕犁（塑性变形，无切屑，有因多次挤压下塑变后出现疲劳而断裂、脱落）及切削（形成切屑，沿磨粒前面流出）的过程。因此，加工表面的塑性变形越大，表面粗糙度值就越大。

为了降低表面粗糙度值，应从正确选择砂轮、合理选择磨削用量、被加工材料及冷却条件几方面考虑。主要影响因素如下：

1）砂轮的粒度:主要是表明磨粒的尺寸大小，粒度号数越大，磨粒的尺寸越小，其值见下表。

砂轮的粒度表

砂轮粒度

磨粒的尺寸范围（μm）

磨粒间的平均距离（μm）

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