影响表面粗糙度的因素有哪些？

2023-06-24 理论教育版权反馈

【摘要】：机械加工中，表面粗糙度产生的主要原因：一是加工过程中切削刃在已加工表面上留下的残留面积—几何因素，二是切削过程中产生的塑性变形及工艺系统的振动等物理因素。砂轮太软则磨粒易脱落，会产生不均匀磨损现象，影响表面粗糙度。

机械加工中，表面粗糙度产生的主要原因：一是加工过程中切削刃在已加工表面上留下的残留面积—几何因素，二是切削过程中产生的塑性变形及工艺系统的振动等物理因素。

1.切削加工中影响表面粗糙度的因素

（1）刀具几何形状及切削运动的影响

刀具相对于工件做进给运动时，在加工表面留下了切削层残留面积，从而产生表面粗糙度。残留面积的形状是刀具几何形状的复映，残留面积的高度H受刀具的几何角度和切削用量大小的影响。如图6-11所示。

图6-11　刀具几何形状和切削运动对表面粗糙度的影响

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

此外，适当增大刀具的前角以减小切削时塑性变形的程度，合理选择切削液和提高刀具刃磨质量以减小切削时的塑性变形，抑制积屑瘤、鳞刺的生成，这些措施也能有效地减小表面粗糙度值。

（2）工件材料性质的影响

工件材料的力学性能对切削过程中的切削变形有重要影响。

加工工塑性材料时，由于刀具对加工表面的挤压和摩擦，使之产生了较大的塑性变形，加之刀具迫使切屑与工件分离时的撕裂作用，使表面粗糙度值加大。工件材料韧性越好，金属的塑性变形越大，加工表面就越粗糙。

加工脆性材料时，塑性变形很小，会形成崩碎切屑，由于切屑的崩碎而在加工表面留下许多麻点，会使表面粗糙值增大。

背吃刀量对表面粗糙度影响不明显，一般可忽略。但当ap＜0.02～0.03 mm时，由于刀刃有一定的圆弧半径，使正常切削不能维持，刀刃仅与工件发生挤压与摩擦，从而使表面恶化。因此，加工时，不能选用过小的背吃刀量。

2.磨削加工中影响表面粗糙度的因素

磨削加工是由砂轮的微刃切削形成的加工表面，单位面积上刻痕越多，且刻痕细密均匀，则表面粗糙度越细。影响磨削表面粗糙度的主要因素有：

（1）磨削用量

砂轮速度vs对表面粗糙度影响较大，vs大时，参与切削的磨粒数增多，可以增加工件单位面积上的刻痕数，同时塑性变形减小，因而表面粗糙度减小。高速切削时塑性变形减小是因为高速下塑性变形的传播速度小于磨削速度，材料来不及变形所致。

磨削深度与进给速度增大时，将使工件表面塑性变形加剧，因而使表面粗糙度值增大。

为了提高磨削效率，通常在开始磨削时采用较大的磨削深度，而后采用小的磨削深度或光磨，以减小表面粗糙度值。

（2）砂轮

砂轮的粒度越细，则砂轮工作表面单位面积上的磨粒数越多，因而在工件上的刀痕也越密而细，所以粗糙度值越小。但是粗粒度的砂轮如果经过精细修整，在磨粒上车出微刃后，也能加工出粗糙度值小的表面。

砂轮硬度应适宜，砂轮的硬度太大，磨粒钝化后不容易脱落，工件表面受到强烈的摩擦和挤压，加剧了塑性变形，使表面粗糙度值增大甚至产生表面烧伤。砂轮太软则磨粒易脱落，会产生不均匀磨损现象，影响表面粗糙度。因此，砂轮的硬度应适中。

砂轮应及时修整，以去除已钝化的磨粒，保证砂轮具有等高微刃。砂轮的修整是用金刚石笔尖在砂轮的工作表面上车出一道螺纹，修整导程和修正深度越小，修出的磨粒的微刃数量越多，修出的微刃等高性也越好，因而磨出的工件表面粗糙度值也就越小。修整用的金刚石笔尖是否锋利对砂轮的修正质量有很大影响。

（3）工件材料

一般来讲，太硬、太软、韧性大的材料都不易磨光。太硬的材料使磨粒易钝，磨削时的塑性变形和摩擦加剧，使表面粗糙度增大，且表面易烧伤甚至产生裂纹而使零件报废。铝、铜合金等较软的材料，由于塑性大，在磨削时磨屑易堵塞砂轮，使表面粗糙度增大。韧性大导热性差的耐热合金易使砂粒早期崩落，使砂轮表面不平，导致磨削表面粗糙度值增大。

（4）切削液

磨削时切削温度高，热的作用占主导地位，因此，切削液的作用十分重要：采用切削液可以降低磨削区温度，减少烧伤，冲去脱落的磨粒和切屑，可以避免划伤工件，从而降低表面粗糙度。但必须合理选择冷却方法和切削液。

影响表面粗糙度的因素有哪些？

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