數(shù)控加工中表面粗糙度的研究

（蘇州技師學院，江蘇 蘇州 215000）

一、表面粗糙度的產(chǎn)生機理及其對零件性能的影響

（一）表面粗糙度的產(chǎn)生機理

表面粗糙度具體是指加工表面的不平度，其歸屬于微觀幾何形狀誤差的范疇，通常情況下，零件的表面粗糙度越小，表面就越光滑。表面粗糙度的產(chǎn)生主要與以下兩個因素有關，一個是物理因素，另一個是幾何因素。其中物理因素包括積削瘤、金屬塑性變形、鱗刺等；幾何因素則主要包括殘留面積的高度。在數(shù)控加工過程中，刀具對零件進行切削時，因刀具本身具有一定的幾何角度，所以無法將零件的被切削層完全切除，這樣一來便會在零件的表面形成條紋及殘留，條紋越深、殘留面積的高度越大，零件的表面就越粗糙，這就是表面粗糙度的產(chǎn)生機理。

（二）對零件性能的影響

在數(shù)控加工過程中，表面粗糙度會對零件的性能造成一定的影響，具體體現(xiàn)在如下幾個方面：

1.增大表面磨損。零件表面的粗糙度過大，摩擦因數(shù)會隨之增大，零件運動時的表面接觸面積會有所減小，作用于單位面積上的壓力會顯著增大，由此加快了零件表面的磨損速度。如果零件的表面粗糙度過小，那么表面會呈現(xiàn)出光滑的狀態(tài)，潤滑油很難在這樣的表面上儲存，隨著零件的運動，潤滑油會出現(xiàn)損耗，這樣容易形成干磨狀態(tài)，也會加劇零件表面的磨損。所以要保證零件表面的粗糙度適中。

2.強度和耐腐性下降。零件表面的粗糙度比較大時，零件對應力集中表現(xiàn)的過于敏感，若是出現(xiàn)交變應力，則會對零件上的溝槽或是圓角等部位造成較大的影響，由此會導致零件的強度下降，嚴重時零件會失效；腐蝕性物質(zhì)在光滑的表面上很難大量積聚，而表面粗糙度較大的零件給腐蝕性物質(zhì)的積聚提供了條件，這些物質(zhì)會持續(xù)向表層中滲透，加劇了零件的腐蝕速度。

表面粗糙度對腐蝕性的影響如圖所示。

二、數(shù)控加工中控制表面粗糙度的有效措施

（一）了解材料的性質(zhì)

在數(shù)控加工過程中，為對零件的表面粗糙度進行有效地控制，應當在加工前對材料的性質(zhì)有所了解，并通過對金屬的金相組織進行分析，為數(shù)控加工提供依據(jù)。如，待加工的零件需要進行高速切削，可以采用應粒狀珠光體，若是零件需要進行低速切削，則可采用片狀珠光體，由此能夠保證加工后的零件表面粗糙度達到要求。由于金屬元素中的碳化物分布情況會對零件表面的粗糙度產(chǎn)生一定的影響，所以在數(shù)控加工中，應當對該因素予以充分考慮。

（二）采用科學的加工工藝

數(shù)控加工不僅對公差有著較為嚴格的要求，并且對零件表面的粗糙度也具有較高的要求，因此選擇科學的數(shù)控加工工藝能夠在一定程度上對零件表面的粗糙度起到控制作用。在對零件進行加工前，應當制定合理可行的數(shù)控加工工藝，根據(jù)零件的加工特點，選取刀具，確定工藝參數(shù)。同時，在加工基準的選擇上，應當借助圖紙對基準進行標定，由此可對待加工零件表面的粗糙度進行有效控制。以內(nèi)孔加工為例，可按照工件的材質(zhì)對刀具進行選擇，這樣能夠避免加工中刀具受熱崩刃，影響表面粗糙度的情況發(fā)生。

（三）控制好切削及磨削參數(shù)

切削與磨削是數(shù)控加工的重要組成部分，也是影響零件表面粗糙度的主要環(huán)節(jié)，為使零件表面的粗糙度達到規(guī)定要求，應在數(shù)控加工中，對切削和磨削參數(shù)進行有效控制。一方面通過降低刀具的殘痕高度，可以對積削瘤的產(chǎn)生起到一定的抑制效果，因此，在加工時可將刀具的半徑、偏角、進給量以及走刀速度等作為切削和磨削參數(shù)的確定依據(jù)。另一方面良好的切削條件是保證零件表面粗糙度的有效途徑，通過降低刀具的進給量，可使零件表面的粗糙度得到控制。除此之外，選用好的切削液也能達到一定的控制效果。切削液在數(shù)控加工中主要起潤滑和冷卻的作用，所選的切削液中表面活性物質(zhì)的含量越多，材料加工時產(chǎn)生的塑性變形就越小，這樣可以達到控制表面粗糙度的目的。

三、結論

綜上所述，數(shù)控加工是一項較為復雜且系統(tǒng)的工作，在加工的過程中，為使零件表面的粗糙度達到預期要求，除了要了解材料的性質(zhì)之外，還要采用科學的加工工藝，并對切削和磨削參數(shù)進行控制。由此可使加工出來的零件表面粗糙度達到使用需要。