金屬加工中表面粗糙度缺陷的產(chǎn)生與排除分析
引言
在金屬加工中，表面粗糙度缺陷嚴重影響金屬加工質(zhì)量，而表面粗糙度缺陷產(chǎn)生的機理與各方面粗糙度缺陷的排除方法值得我們深入研究并不斷完善。表面粗糙度是衡量零件表面質(zhì)量的標準，對于零件的美觀(guān)、接觸面摩擦、貼合面密封、旋轉件疲勞強度等等都有著(zhù)不同程度的影響。在零件設計和制造的過(guò)程中，要確定并保證零件的表面粗糙度等級。但是在實(shí)際金屬加工過(guò)程中，會(huì )因為刀具、工藝、潤滑等多方面原因造成零件表面粗糙度產(chǎn)生缺陷，零件的粗糙度達不到要求就可能導致零件報廢，所以必須對零件粗糙度缺陷進(jìn)行相應的排除辦法研究。
一、金屬加工過(guò)程中常見(jiàn)粗糙度缺陷產(chǎn)生分析
1.刀痕粗糙分析。
刀痕粗糙缺陷一般多體現在加大切割進(jìn)給量的時(shí)候，主要是由于在切削過(guò)程中，由于刀具形狀使得金屬加工表面部分金屬未切除，殘留在加工表面，稱(chēng)之為刀痕。
2.鱗刺現象。
一般在切削速度較低，并且運用高速鋼或硬質(zhì)合金刀具對塑性金屬材料進(jìn)行切削時(shí)，容易在表面出現鱗片狀的裂口和毛刺，這種現象稱(chēng)之為鱗刺現象。一般在拉削、插削、滾齒等加工過(guò)程中容易出現這種情況。當處在低速度、小前角刀具切削塑性材料時(shí)，會(huì )形成擠裂切屑的情況，這就造成刀與屑間產(chǎn)生力的作用，并周期性地變化，這使得金屬積聚，加工表面出現斷裂和鱗刺現象。
3.劃傷和拉毛。
劃傷和拉毛在粗糙度缺陷類(lèi)別里也比較常見(jiàn)，齒輪加工過(guò)程中的啃齒現象、磨削加工的拉毛等等，都是劃傷和拉毛的代表性現象。而我們可以根據劃傷和拉毛的痕跡情況，對它們的產(chǎn)生原因進(jìn)行分析，以求制定好排除措施。
4.刀花不勻。
針對于刀花不勻現象，主要原因還是在于機床，主要表現是金屬交工表面的刀具切削痕跡不均勻。
5.高頻振紋。
在金屬加工過(guò)程中，整個(gè)工藝系統都會(huì )隨之振動(dòng)，機床、刀具、工件都會(huì )對金屬零件表面粗糙度有很大的影響。其中工藝系統的低頻振動(dòng)一般在工件表面上產(chǎn)生波紋度，而工藝系統高頻振動(dòng)產(chǎn)生的振紋則屬粗糙度范疇。工藝系統的振動(dòng)主要包括受迫振動(dòng)和自激振動(dòng)。受迫振動(dòng)是由于受周期性外力的作用而產(chǎn)生的振動(dòng)。自激振動(dòng)則是系統運動(dòng)自身激發(fā)的振動(dòng)，最常見(jiàn)的自激振動(dòng)是切削自振。
二、金屬加工過(guò)程中常見(jiàn)粗糙度缺陷排除分析
1.刀痕排除分析。
首先切削時(shí)，應選擇允許范圍內較小的進(jìn)給量，但進(jìn)給量不能太小，不然也影響切削的粗糙度。其次，刃磨刀具的時(shí)候，要在允許范圍內適當增大刀尖圓弧半徑，對粗糙度會(huì )有一定裨益。
2.鱗刺現象排除分析。
首先要把控切削速度。鱗刺現象的產(chǎn)生在一定程度上是由于切削速度的原因，超出或低于特定速度范圍，都會(huì )產(chǎn)生鱗刺現象。其次是切削厚度，要盡量減小切削厚度，切削厚度的增大，對于切屑和刀具前面之間的壓力會(huì )越來(lái)越大，如果形成擠裂切屑或單元切屑，會(huì )使鱗刺現象出現得更頻繁和嚴重。另外采用質(zhì)量較好的切削液也能有效抑制鱗刺現象的產(chǎn)生。合理地選擇刀具的角度，也是排除鱗刺現象的有效方法。最后要對工件材料的切削加工性不斷改善，比如，在某些情況下，可以對材料進(jìn)行加熱處理后再進(jìn)行切削，這樣鱗刺現象也會(huì )減少產(chǎn)生。
3.劃傷和拉毛排除分析。
劃傷和拉毛如果痕跡分布比較規律，一般是因為機床出現問(wèn)題，機床中如主軸箱、溜板箱、進(jìn)給箱等傳統系統中軸彎曲、齒輪齒合不良或者損壞，都會(huì )出現規律的劃傷和拉毛現象，所以要定時(shí)檢查機床，經(jīng)常進(jìn)行維修保養。
如果劃傷和拉毛的痕跡分布不規律，那么可能與切屑、刀具、切削液有關(guān)系。比如在深孔加工過(guò)程中，排屑不暢就會(huì )造成內表面劃傷。工件表面拉毛，一般是在磨削過(guò)程中由于磨粒、磨屑脫落導致的，也可能是砂輪不合適、切削液不清潔，所以要選擇合適的砂輪和清潔的切削液。
4.刀花不勻排除分析。
刀花不勻的原因有多種，但常見(jiàn)的例如在磨削外圓時(shí)，零件的表面會(huì )出現螺旋線(xiàn)性痕跡。這是由于砂輪母線(xiàn)的直線(xiàn)度誤差較大所導致的，這就要求我們在砂輪選擇和維護保養上規律地做好工作。另外，例如機床工作臺或者刀架出現爬行，也會(huì )引起走刀不均勻，所以對于機床的檢修、維護一定要做到位，以最大程度地做到預防和避免。
5.高頻振紋排除分析。
消除高頻振紋的主要方法是找出振源，消除振動(dòng)，或把振動(dòng)減至允許的范圍內。
例如：由于零件旋轉不平衡引起的振動(dòng)，機床傳動(dòng)系統引起的振動(dòng)等等，都是屬于受迫振動(dòng)，可以通過(guò)找出振源，調整并修理好機床，大體就可以排除振動(dòng)影響，同時(shí)振紋也會(huì )隨之消失。而如果是切削自振，這種運動(dòng)是存在于整個(gè)切削過(guò)程中的，這就要對機床、刀具、工件整個(gè)工藝系統一起進(jìn)行調整，比如改變切削用量、合理選擇刀具的幾何參數、合理夾持刀具和工件、調整機床間隙、提高機床的抗振性等。
三、總結
通過(guò)對車(chē)床加工中常見(jiàn)粗糙度缺陷的研究及分析，找出切削中影響表面粗糙度的因素，并找出相應的措施和排除方法，一方面可在加工前防患于未然，另一方面在出現問(wèn)題時(shí)能及時(shí)準確地找到問(wèn)題原因，及時(shí)予以解決，對于提高產(chǎn)品質(zhì)量、促進(jìn)互換性生產(chǎn)有著(zhù)現實(shí)的意義。
