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一、切削加工中影响表面粗糙度的因素

在机械加工中，表面粗糙度形成的主要原因可归纳为三个方面：一是刀片与工件相对运动轨迹形成的残留区域——几何因素； 二是塑性变形、积水肿、结垢、振动等物理因素； 第三，与加工工艺有关的工艺因素。

1、几何因素

在理想的切削条件下，由于切削刃形状和进给量的影响，切削层留在加工表面的残余区域形成了理论表面粗糙度。

由图 5-3 的关系可得： Knife

当尖端圆弧半径为零时，

当刀尖圆弧的半径为rε时，

由上式可知，进给速度f、刀具主偏角Кr、副偏角Кr'越大，刀尖圆弧半径rε越小，剩余面积越大切割层和表面越粗糙。 以上两式是理论计算的结果，称为理论粗糙度。 切削后表面的实际粗糙度与理论粗糙度有较大差异，这是由于与被加工材料的性质和切削机理有关的物理因素的存在。

2、身体因素

在切削过程中，金属材料因刀具刃角圆角与后刀面的挤压、摩擦而发生塑性变形，使理论残余区被挤压或沟槽加深，表面粗糙度变差。 加工塑料材料形成带状切屑时，前刀面容易形成硬度较高的积屑瘤。 它可以代替前刀面和切削刃进行切削，改变了刀具的几何角度和背切削量。 其轮廓很不规则，使工件表面出现深浅不一、宽窄不一的刀痕，并在工件表面嵌入一些积屑瘤，增加了表面粗糙度。

切削过程中的振动会增加工件的表面粗糙度值。 切削振动的内容将在本章第 4 节进行说明。

3、工艺因素

与表面粗糙度有关的工艺因素有：切削量、工件材料和与刀具有关的因素。

2、降低表面粗糙度值的工艺措施

由于产生表面粗糙度的原因与刀具的特殊关系，针对切削和磨削分别阐述了降低表面粗糙度值的工艺措施。

1.选择合理的切削量

(1)切削速度

切削速度对表面粗糙度的影响更为复杂。 一般低速或高速切削时不会产生积屑瘤，因此加工后的表面粗糙度值较小。 以20-50m/min的切削速度加工塑料材料（如低碳钢、铝合金等）时，往往容易出现积屑瘤和氧化皮，再加上切屑分离时的挤压变形和撕裂，使得表面粗糙度进一步恶化。 切削速度v越高，切削过程中切屑和被加工表层的塑性变形程度越小，加工后的表面粗糙度值越小。

实验证明，积屑瘤的临界速度会随着加工材料、切削液和刀具条件的不同而变化。 可见加工粗糙度，切削速度越高，生产率越高，表面粗糙度值越低。 因此，不断创造条件提高切削速度一直是提高技术水平的重要方向。 其中，新型刀具材料的开发和先进刀具结构的采用，往往能大大提高切削速度。

(2)进给量f

在粗加工和半精加工中，当f>O时。当进给速度f为15mm/r时，进给速度f的大小决定了加工表面剩余面积的大小。 因此，适当降低进给速度f会降低表面粗糙度值。

(3)背靠背刀量ap

一般来说，背切量ap对加工表面粗糙度的影响并不明显。 但当ap < 0.02 ~ 0.03 mm时，由于刀片不能刃磨绝对锋利且具有一定的刀刃半径，不能保持正常切削，经常出现挤压、滑移和周期性切入加工表面，从而增加表面粗糙度值. 为了降低加工表面的粗糙度值，应根据刀具刃口刃磨的锋利程度选择相应的退刀量。

2、选择合理的刀具几何参数

(1) 增大刀刃倾角λ s 有利于降低表面粗糙度值。 随着λs的增大，实际工作前角也增大，切削时金属的塑性变形程度减小，因此切削力F也明显减小，这将显着减小工艺系统的振动，从而使加工 表面粗糙度值降低。

(2)减小刀具的主偏角Kr和副偏角Kr′，增大刀尖半径rε，可以减小切削残留面积，降低表面粗糙度值。

(3)增大刀具前角，使刀具更容易切入工件，塑性变形小，有利于降低表面粗糙度值。 但是，如果前角太大，切削刃容易嵌入工件，使表面反而更粗糙。

(4)前角一定时加工粗糙度，前角越大，切削刃钝圆半径越小，切削刃越锋利； 同时还可以减少后刀面与加工表面的摩擦和挤压，有利于降低表面粗糙度值。 但后角过大，会削弱刀具强度，易产生切削振动，表面粗糙度值增大。

3、提高工件材料的性能

利用热处理改善工件材料的性能是降低其表面粗糙度的有效措施。 例如，工件材料的金属组织晶粒越均匀，晶粒尺寸越细，加工时可获得的表面粗糙度值越小。 为此，加工前的工件经正火或回火处理后，可显着降低加工表面的粗糙度值。

4.选择合适的切削液

切削液的冷却和润滑作用有利于降低加工表面的粗糙度值，其中更直接的是润滑作用。 当切削润滑液中含有表面活性物质如硫、氯等化合物时，润滑性能增强，可使切削区金属材料的塑性变形程度降低，从而降低被加工件的粗糙度值表面。

5.选择合适的工具材料

不同的刀具材料，由于化学成分的不同，刀具表面的硬度和加工过程中刀具表面粗糙度的保持，刀具材料与被加工材料的金属分子之间的亲和程度，以及刀具正反面与切屑及加工面的关系。 摩擦系数等不同。

6.防止或减少工艺系统振动

工艺系统的低频振动一般会在工件的加工表面产生表面波纹，而工艺系统的高频振动则会影响工艺的表面粗糙度。 为了降低加工的表面粗糙度值，必须采取相应的措施来防止加工过程中高频振动的产生。

三、磨削加工中影响表面粗糙度的因素及改进工艺措施

磨削中表面粗糙度的形成与磨削过程中的几何因素、物理因素和工艺系统振动有关。 从纯几何角度，可以认为单位加工面积上磨粒划切作用形成的划痕数量越多、越浅，表面粗糙度值越小。 也就是说，通过单位加工面积的磨粒越多，表面粗糙度值越小。 由上可知，影响磨削表面粗糙度的因素有以下几点。

1、研磨用量

(1)提高砂轮转速Vc

砂轮转速Vc越高，通过单位加工面积的磨粒越多，表面粗糙度值越小。

(2)降低工件速度V

工件速度V越低，砂轮相对工件的进给量f越小，磨削后的表面粗糙度值越小。

(3)选择较小的磨削深度ap

由于磨削深度ap对加工表面的粗糙度影响很大，因此在精密磨削过程的最后几道工序中，总是采用很小的磨削深度。 事实上，这个极小的磨削深度并不是通过磨头的进给获得的，而是在最初的几道进给过程中，工艺系统在磨削力的作用下弹性变形逐渐恢复而获得的。 这种情况下的刀具常称为空切或无进给磨削。 在精密磨削的最后阶段，一般应进行这样的空走刀数次，以获得较小的表面粗糙度值。 增加空进磨削次数，可使表面粗糙度值由Ra0.005μm降至0.04μm以下。 使用细粒度砂轮需非进给磨削20-30次，使加工面值降低到Ra 0.0lμm以下的镜面要求。

2.砂轮

(1)选择合适粒度的砂轮

砂轮的粒度大小对被加工表面的表面粗糙度有影响。 砂轮越细，磨削表面粗糙度值越小。 但是砂轮太薄了。 只能采用很小的磨削深度（ap=0.0025mm或更小），空切时间长，否则砂轮容易卡死。 造成工件烧伤。 为此，一般磨削所用的砂轮粒度不超过80号，常用40-60号。

(2)精修砂轮工作面

当砂轮在磨削工序的最后几道前进行精修整时，每个磨粒都会产生多个等高的微棱，从而降低工件的Ra值。

此外，在磨削过程中，切削液的成分和清洁度、工艺系统的抗振性能等对加工表面的粗糙度也有很大的影响，也是不可忽视的因素。忽略。