车床加工常见粗糙度缺陷的原因及排除

车床加工常见粗糙度缺陷的原因及排除

宫琛尹风婷

宫琛尹风婷（青岛市技师学院山东青岛266200）

在机械加工过程中，由于切屑分离时的塑性变形、工艺系统的振动、刀具与已加工表面间的摩擦等因素的影响，使加工后的工件表面总会存在许多高低不平的微小峰谷。这些零件被加工表面上的微观几何形状误差称为表面粗糙度，它与机械零件的配合性质、耐磨性、疲劳强度、工作精度以及抗腐蚀性等有着密切的关系，直接影响到产品的工作可靠性和使用寿命。在车床加工中，常见的影响表面粗糙度过大的表现形式为：刀痕粗糙、积屑瘤引起的硬点毛刺、磨损亮斑、划伤和拉毛等。针对以上因素，我们分别进行了原因分析，并采取了相应的预防措施及排除办法。

一、刀痕粗糙

刀痕粗糙通常表现为已加工表面经切削后残留下清楚的加工轮廓，刀痕清晰、均匀，但刀痕较粗，这种粗糙度缺陷经常在加大了切削用量的时候产生。进给量、主偏角、刀尖圆弧半径都会影响残留面积高度，解决这种粗糙度缺陷可采取下列措施：

1.在切削时，尽可能减小进给量，使加工细化。但需要注意的是，进给量太小，刀具又钝，切削不能顺利进行，反倒会影响粗糙度。

2.刀具方面，在刃磨刀具时，减小主偏角、副偏角，增大刀尖圆弧半径，都可以降低残留面积高度，减小表面粗糙度。但主偏角太小，刀尖圆弧半径太大，使背向力增加，刀刃会在工件表面打滑或引起振动而影响表面粗糙度。减小副偏角是减小表面粗糙度的有效措施，减小副偏角等于加大了已加工表面修磨面积，对减小表面粗糙度效果较为明显。采用修光刃也是减小残留面积高度的有效措施。适当增大前角，可减小变形，有利于减小表面粗糙度值；适当增大后角，可减小刀具与工件的磨擦和积压，也有利于减小表面粗糙度值，但后角过大，易引起振动。应注意的是，适当增大刀尖圆弧半径，或在副偏角上适当增加一个修光刃，这两项措施必须在工艺系统刚性允许的条件下增设，若工艺系统刚性不允许，会导致机床及工艺系统产生振动，引起工件产生振纹，从而影响表面粗糙度值。

二、积屑瘤产生硬点毛刺

在刀具切削过程中，塑性金属在摩擦和变形的过程中，使切屑与前刀面之间产生了高压、高温。当条件适合时，切屑与前刀面就会产生相当大的摩擦力，当摩擦力大于切屑内部的结合力时，切屑底层的一部分金属与前刀面的刀尖和主切屑刃就会黏结在一起，形成积屑瘤。在切削中，一部分积屑瘤被切屑带走了，而一部分却嵌入了工件已加工表面，造成被切屑层硬度不均匀，导致工件表面形成硬点毛刺，使表面粗糙度的Ra值变大。

解决这种情况需采用以下方法：

1.改变切削速度，抑制积屑瘤的生成和增大。产生积屑瘤的因素很多，但是中等切削速度是产生积屑瘤最主要的因素。在切削加工中，切削速度在5m/min以下时，切削的流动缓慢，切削温度较低，切屑与前刀面接触不紧密，只能达到点接触，不会形成积屑瘤；切削速度在70m/min以上的高速切削时，切削温度相当高，导致切屑底层金属变软，同样不会产生积屑瘤。

2.刃磨刀具时，尽量提高刀具前后刃面的表面质量，并经常保持刀刃锋利，可防止加工中工件表面产生毛刺。

三、磨损亮斑

在工件加工过程中，刀具磨损严重时，被磨钝的切削刃将已加工表面挤压出发亮的痕迹，增加了工件的表面粗糙度值。出现这种状况时，加工表面出现亮斑或亮点同时会伴有噪音发出，这时需及时刃磨或更换车刀，使车刀保持锐利状态。

四、划伤和拉毛

划伤和拉毛也是常见的粗糙度缺陷。精车外圆时出现的凸起、硬点及孔加工中的内表面划伤，都对已加工表面的粗糙度有较大的影响。

痕迹分布有规律的划伤和拉毛，一般情况都是机床的原因，因为机床的运动是有规律的。如精车外圆时，圆周表面上在固定点或周期性出现凸台或凹痕，可能是机床原因；主轴箱、溜板箱、进给箱的轴弯曲和齿轮啮合不良、液压平衡系统调整不合适等都能影响工件的表面粗糙度。这些不良情况处理后，这类拉毛也就消除了。

痕迹分布没有规律的划伤和拉毛，通常和切屑、刀具、切削液等有关。如精车外圆时出现无规则带状切屑，就很容易拉伤已加工表面。在加工孔时，特别是深孔加工中，由于排屑不畅而使切屑划伤内表面，更是常见现象，这时可在刀具前刀面上刃磨卷屑槽，使排屑顺畅；同时刀具刃磨时刃倾角应磨成正值，使切屑流向待加工表面。

五、切削液对表面粗糙度的影响

切削液在切削过程中起着冷却、润滑、有利排屑的作用，减小了刀具、材料及切屑三者之间的摩擦，大大降低了切削力和切削热，减少了切屑和刀具连结，抑制了切削瘤和鳞刺的生长，延长了车刀使用寿命，容易获得较小粗糙度Ra值的已加工表面，对于提高表面质量的作用是明显的。需注意的是，在使用切削液时要在整个切削过程中不间断使用，防止时用时不用造成冷热不均、损坏车刀，也会使加工表面时粗时细影响质量。

对车床加工中常见粗糙度缺陷的研究及分析，找出切削中影响表面粗糙度的因素，并找出相应的措施和排除方法，一方面可在加工前防患于未然，另一方面在出现问题时能及时准确地找到问题原因，及时得到解决，对于提高产品质量、促进互换性生产有着现实的意义。