机械加工影响表面粗糙度的因素及措施
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1加工零件表面粗糙度的概述
那么为了较好的提高零件的性能就需要减小零件表面粗糙度，其方法是针对影响零件粗糙度的因素而采取相应的措施，这样会取得更好的效果。
2影响表面粗糙度的因素
在零件的加工过程中会使得零件表面形成一定的粗糙程度，这非常不利于零件的正常使用。影响零件表面粗糙度的因素有刀具几何形状的影响、积削瘤的影响、工件材料的影响、加工条件的影响以及振动的影响，下面将详述影响零件表面粗糙度的因素。
2.1刀具几何形状的影响
刀具是用来切割零件的工具，在切割的过程中刀具与零件的接触最为充分，那么刀具对零件的表面粗糙度影响也最大，适当的增加刀具几何形状的前角可以在较大程度上减小零件表面粗糙度，但是过度增加刀具几何形状的前角反而会使得表面粗糙度增加。[2]这在实际的过程中很难进行控制，容易使得零件的表面粗糙度受到较大的影响。当前角一定时，后角越大刀具就越锋利，也更加容易进行切割。适当的增加后角可以减小刀面与零件表面的摩擦和挤压，这样就可以有效的减小零件的表面摩擦度。但是后角过大时就会发生切削振动，从而使得零件的表面摩擦度增加。但是适当的后角在实际操作中也很难进行把握，所以在实际的操作中容易使得零件的表面粗糙度增加。此外刀具的前刀面与后刀面对零件的表面粗糙度也有一定的影响，如果刀具的前刀面和后刀面粗糙值较小，那么零件的表面粗糙度就越小。因为刀具的前后刀面越光滑就越锋利，在切割的过程中就不容易产生缺口，从而使得零件的表面粗糙度减小。由此可见刀具的几何形状对于零件表面粗糙度的大小有着非常重要的影响，所以在降低零件表面粗糙度的过程中药着重考虑这个影响因素。
2.2积削瘤的影响
积削瘤所指的是在金属切削过程中，会有一些从工件上掉下来的金属冷焊并层积在前刀面上，这样就会形成一个非常坚硬的金属堆积物，这个金属堆积物的硬度是工件硬度的2~3倍，能够代替刀刃进行切削，但是在不断的切削过程中会逐渐掉落，这个金属堆积物所指的就是积削瘤。[3]积削瘤的形状是不规则的，可能会随着工件切割而使其大小发生变化，这样在工件的切割过程中就会使零件的表面粗糙度增加，另外积削瘤掉落的过程中极有可能粘附在工件表面，这样零件的表面粗糙度就会显著增加，从而影响零件的性能。
2.3工件材料的影响
在工件的切割过程中其表面粗糙度与其材料有很大的影响，有的工件材料不适宜进行切割，那么在切割的过程中就容易出现较严重的损伤，其中工件表面粗糙度更加得不到有效的控制，这样会使工件的使用性能大大降低。此外工件的切割过程中还会进行热工艺处理，这样才能使工件的质量更加优秀，使用寿命更长。
2.4加工条件的影响
在工件的切割过程中加工条件对于其表面粗糙度也有较大的影响，首先是切割速度，通常切割速度在中速段就容易产生积削瘤，所以在加工的过程中要避免中速段，要根据实际情况来合理的增加或降低切割速度。[4]此外为了使得工件的表面粗糙度降低还可以增加刀具的锋利度，使得刀具在工件切割过程中更加光滑。在工件加工过程中还会使用冷却润滑液，冷却润滑液的主要作用是减小刀具与切屑之间的摩擦，从而降低刀具与加工面之间的摩擦，使得工件的表面粗糙度更小。2.5振动的影响机械加工中还会产生振动，这主要是由于切割过程中刀具对工件产生的周期性位移，这样在工件表面就会形成类似波纹的痕迹。另外在工件切割过程中机床内部也会产生一定的振动，这就会使得工件的切割过程不平衡，其表现就是所加工工件的表面摩擦度增加。
3影响机械加工表面粗糙度因素的改善措施
1要选择合适的刀具几何形状，使得其能够达到最佳的切割效果，这需要通过不断的实践才能够得到最佳的刀具几何形状。2消除积削瘤的影响，对于积削瘤要较快的进行处理，对于表面上存有积削瘤的工件不进行切割，同时还要保证刀具表面不存有积削瘤。[5]3选取质量较好的工件材料，这样在切割过程中就不会出现变形等情况。4合理的控制加工速度，避免中速段。5采用减振装置。机械的表面粗糙度对于机械的使用有着非常关键的影响，所以针对机械加工中影响表面粗糙度的因素要及时进行解决，以此来使得工件的性能达到最佳。
作者:张玮 单位:广东省机械技师学院
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单点金刚石车削(SPDT)加工技术是获得纳米级表面粗糙度及形状精度的加工技术,其是用超精密数控车床和天然单晶体金刚石作刀具,在计算机控制下进行加工,已广泛应用于光学元件、航空航天、激光技术等领域。用金刚石刀具对工件进行超精密车削的目的就是为了获得不仅具有较高的尺寸精度,还具有良好的表面完整性(如较低的表面粗糙度、较小的表面变质层)的高品质零件。由于现阶段科学技术的局限性,切削过程不可能像理想状态那么完善,因此为了实现高品质切削,就必须知道究竟有哪些因素,以什么程度影响金刚石超精密切削的加工精度。由于已加工表面是通过刀具与工件之间的相对运动来形成的,而该相对运动的精度直接受所使用机床的精度的影响,因此机床的性能是对工件加工精度最基本的、最主要的影响因素。但对于单点金刚石切削加工而言,要想提高现有机床的精度是非常困难的,因此更应关注机床以外的因素。本文在总结前人研究成果的基础上,从车削加工技术的原理出发,分析了影响单点金刚石超精密车...&
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光学自由曲面元件具有独特的几何结构和光学成像效果，能够显著缩小所在设备的结构，减轻设备重量，提高光学成像质量，表现出了优于传统光学元件的优越光学性能，在航天航空、空间光学、遥测、国防军事、精密仪器等现代尖端技术领域中的应用需求日益广泛。但由于复杂的几何外形，使其加工后的面型精度和表面粗糙度不易达到特定要求。目前，单点金刚石超精密车削技术被普遍认为是加工光学自由曲面的一种有效方法，采用该方法能够高效率、高精度、低成本的加工出符合光学系统要求的纳米级表面质量的光学元件。本文针对单点金刚石超精密车削技术，着重对采用其加工光学自由曲面中的一些理论问题进行分析和研究。自由曲面加工方式的选择是由切削加工过程中刀具在待加工曲面表面上表现出的运动学特性决定的，据此本文提出一种曲面动态展开分析法，将曲面及切削轨迹在X-θ-Z空间直角坐标系下展开，分析车削加工时机床各轴的运动特性，进而选择适宜的加工方式。为避免刀具与工件发生干涉碰撞，结合提出的曲面...&
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1引言超精密单点金刚石切削加工由于加工效率高,加工误差容易控制,已被广泛应用于加工光学曲面中[1-3]。不过由于加工过程中加工参数选择、刀具磨损、机床振动、材料等原因,加工得到的表面微观形貌难以确定,因此,超精车表面评价是一项重要的工作。目前,业界对超精车表面评价多以单一评价指标为主[4],如Ra(算术平均粗糙度)、Rq(均方根粗糙度)、Rz(表面微观不平度十点高度)和Rt(表面峰谷值)等。但是常用的表面评价指标所提供的信息过少,难以反应表面的实际形貌。近年来对表面形貌的研究主要采用以下方法:PSD(功率谱密度)分析[5-6]、小波分析[7-8]和分形分析[9]等,但这些分析方法很难与被加工表面的光学性能建立起联系。本文加工的材料是金属铝,反射率高且没有透射光成分,所以只需分析其反射性能。为了区分反射和散射,文中定义反射是严格沿着反射方向上光的传播现象,而散射则是与入射光在同样区域的各个方向光的传播现象,文中使用散射特性来表征材...&
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0引言超精密机床是超精密加工最重要、最基础的设备,其精度直接影响工件的加工精度。对超精密机床的基本要求是高精度、高刚度、高稳定性、高自动化。超精密机床种类繁多,虽然在原理和方法上有很大差别,但有着诸多可继承的共性基础元部件和技术:一方面,只有优良的基础元部件才能保证加工机床的优良质量,故重视基础元部件的开发和研究才能不断提高加工设备的水平,扩展其应用范围;另一方面,优良的基础元部件可快速响应市场需求,缩短超精密加工机床的开发周期[1-5]。总的来说,超精密机床的机床元部件和关键技术包括以下几部分:超精密运动部件、超精密运动驱动部件、超精密微量进给装置、超精密运动检测系统和超精密数控系统。其中,超精密主轴和超精密导轨是核心部件,超精密主轴回转误差小于等于0.1μm,导轨直线度误差小于等于0.3μm/300mm。所以,利用超精密元部件,辅以精密装配工艺技术和精密检测技术,将超精密元部件进行超精密加工装置的组合,才能进行多功能、不同工...&
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最近在“纳米”车床,即瞄准超精密车削的机床的发展,包括Tong一Tai Topper HpL一50和自动上料的“R”型,这些机床在英国可以从Umak公司买到,车削能力为小120mm,长SOmm的机床用专门的纳米尺旋转编码器,可以给出0.01林m/r的分辨力以保证精密定位和重复性。 在最近对35个零件进行的试验中,其中包括精铿小3mm,深13.6mm的孔,机床保持了公差带宽0.7林m,对平面的垂直度为1.01林m,和孔的圆度为0.3卜m的精度能力。 参观EMO展的人可看到新的Mazak纳米车床,那...&
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1引言金属切削过程中,由于刃前区应力、刃口圆弧及后刀面对工件的挤压与摩擦等原因,在已加工表面层存在着强烈的塑性变形,并伴有明显的加工硬化现象[1,2]。不锈钢材料由于具有强度刚度高、耐蚀性强、耐磨性好、韧性大等优良的物理力学性能,在航空航天、国防军工、仪器仪表等行业中具有广泛应用。然而,不锈钢属于典型的难加工材料,切削过程中表现为切削力大、导热系数低、切削温度高等特点,从而切削塑性变形大、加工硬化严重[3]。不锈钢精密切削时,切削厚度很小,刃口半径比例大,表面层加工硬化现象尤为显著。严重的加工硬化带来较大的表面残余应力,从而导致零件表层出现微裂纹,降低零件的疲劳强度,最终影响到产品的安全系数和使用寿命[4]。因此,研究不锈钢精密切削时的加工硬化现象和变化规律,对于不锈钢材料在精密制造领域的应用具有重要的实用价值。2试验条件试验选用的刀具材料是三菱镀钛(TiCN-Al2O3-Ti),车刀的基本几何角度见表1。工件材料为2Cr13不...&
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0引言超精密车削工艺中的误差校正与补偿技术是保证超精密车削达到高精度的必要手段。国外对此研究已非常深入,但在公开发表的文献上,出于工艺方法的保密,其核心数学模型均无详细的阐述。而进口机床的附带补偿软件经过加密,无法参详源代码。只有建立自主补偿模型,才能应付当今灵活多变的生产工艺环节。按照超精密车削误差的对称性与非对称性划分,刀具偏置、刀具刃口波纹度误差、机床导轨误差、主轴振动误差造成车削表面的面形误差均属于有规律性的对称误差,而主轴跳动误差及装夹变形误差造成车削表面的面形误差属于随机性的非对称误差[1]。在有规律性的对称误差中:刀具偏置可以通过调整刀具予以校正;刀具刃口波纹度误差及机床导轨误差,可以通过软件方法重新规划刀具轨迹进行补偿;而主轴振动误差与其他的同轴对称误差有区别,属于车削过程中的随机性误差[2],无法消除,只有通过硬件改良的方法使其对车削的影响降到最低[3]。文中所指的超精密车削误差是刀具波纹度误差及机床导轨误差所...&
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【英文标准名称】:Opticsandphotonics.Preparationofdrawingsforopticalelementsandsystems.Part8:Sroughnessandwaviness【原文标准名称】:光学和光学仪器.光学元件和系统制图准备.第8部分:表面结构,粗糙度和波状起伏【标准号】:ISO0【标准状态】:现行【国别】:国际【发布日期】:【实施或试行日期】:【发布单位】:国际标准化组织(IX-ISO)【起草单位】:ISO/TC172【标准类型】:()【标准水平】:()【中文主题词】:特性;定义;图纸;工程图;瓶口;图形表示;光学仪器;光学系统;光学;光子学;规范(验收);表面纹理;表面;技术制图【英文主题词】:CDDEFGOOOPSpecification(approval);SSTechnicaldrawing【摘要】:ISO10110specifiesthepresentationofdesignandfunctionalrequirementsforopticalelementsintechnicaldrawingsusedformanufacturingandinspection.ThispartofISO10110specifiesrulesfortheindicationofthesurfacetextureofopticalelements.Surfacetextureisthecharacteristicofasurfacethatcanbeeffectivelydescribedwithstatisticalmethods.Typically,surfacetextureisassociatedwithhighspatialfrequencyerrors(roughness)andmid-spatialfrequencyerrors(waviness).ThispartofISO10110isprimarilyintendedforthespecificationofpolishedoptics.ThispartofISO10110describesamethodforcharacterizingtheresidualsurfacethatisleftafterdetrendingbysubtractingthesurfaceform.ThecontrolofthesurfaceformisspecifiedinISO10110-5andISO10110-12,itisnotspecifiedinthispartofISO10110.【中国标准分类号】:N30【国际标准分类号】:01_100_20;37_020【页数】:24P.;A4【正文语种】:英语
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中标分类：
电子元器件与信息技术 >>
微电路综合
集成电路、微电子学
发布部门：国家技术监督局
发布日期：
实施日期：
首发日期：
作废日期：
主管部门：信息产业部（电子）
归口单位：全国半导体器件标准化技术委员会
起草单位：电子工业部东北微电子研究所
出版社：中国标准出版社
出版日期：
页数：平装16开， 页数：13， 字数：18千字
书号：-14567
详见本标准。
所属分类： 电子元器件与信息技术
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影响零件表面粗糙度的因素及对策
[摘要]本文根据长期的教学和生产实践，研究和分析了影响工件表面粗糙度的因素，提出了相应的具体对策，其方法切实可行，值得借鉴。
表面粗糙度；影响因素；改进措施
[中图分类号]
[文献标识码]
1表面粗糙度的概念和对切削零件的影响
有微小间距和微小峰谷所形成的微观几何不平度，1.1表面粗糙度的概念。表面粗糙度是指在加工零件表面
间距越小，峰谷越小，则粗糙度越小。测量表面粗糙度的方法有比较法、光切法、干涉法、触针法。用得较多的是比较法，其方法是将被测工件和粗糙度样块用目测的方法进行比较，得出粗糙度值，又因比较法简单易行，所以应用的比较广泛。
性、耐腐蚀性、1.2
表面粗糙度对加工零件的影响。主要影响零件的耐磨
疲劳强度和配合性质等。耐磨性和耐腐蚀性不足会使配合性质下降，影响机器设备的使用质量和使用寿命，所
以，降低表面粗糙度值是生产过程中值得研究的重要内容。
2影响表面粗糙度值的因素
机床本身刚性较差，2.1切削时振动的影响。当机床各部件配合间隙较大，机床固定不牢固，刀具切削量过大，刀具不或
锋利，刀具装夹过低等诸多因素，都会导致机床振动，影响表面粗糙度。
断屑，2.2形成带状切屑，切屑把工件表面拉毛的影响。在切削时由于不能及时
切屑缠绕在工件表面上，会把工件表面拉毛，而影响工件的表面粗糙度值。
具角度不正确、2.3切削瘤、刀具磨损，毛刺的影响。当选择的切削参数不合理或刀
都会在工件表面形成切屑瘤或毛刺，也会影响工件的表面粗糙度值。
被刀具切去部分的截面积称为残留面积，2.4
切削残留面积的影响。由刀具主、当选择的刀具副偏角副切削刃切削后，未
较大，进给量较大时，工件残留面积会增大，会影响到工件的表
面粗糙度值。
按元素成分的多少、刀具材料、工件材料的影响。因构成刀具材料的元素
比例制成精加工刀具和粗加工刀具，不同元素的刀具材料对加工的材料有针对性，否则，对工件的粗糙值造成影响。
3具体改进措施
窜动和径向跳动。调整大拖板间隙及调整中、3.1机床方面。调整预紧主轴轴承，可有效防止主轴轴向
小滑板镶条间隙，可有效防止滑板滑动动配合间隙过大，间隙应小于0.04mm 。
留面积大小影响到表面粗糙度值，3.2
刀具方面。其一，选择合理的车刀角度。因工件的残
残留面积的大小由车刀的副
偏角大小决定，适当减小副偏角，并磨出修光刃，可减小工件表面残留面积，但副偏角也不能太小，否则，车刀和工件表面接触面积过大会引起振动，反而粗糙度会增大。适当增加刀尖圆弧半径，也可以减小工件残留面积，使工件表面圆润、光滑，进而降低表面粗糙度值。我们可以参考下面所列的副偏角数据：粗车
文章编号：（-1.2
时选5°~15°，精车时选0°~5°，车细长轴、薄壁件时选6°~10°，车铸铁、淬硬钢时选4°~10°，切断时选1°~2°。其二，增加车刀刚性。为了增加刀杆的刚性，在不影响加工的情况下，尽可能增加刀杆的截面积，装夹时，缩短刀杆伸出长度，采用刚性好的刀杆材。其三，保持车刀锋利，能使切屑及时折断。增大车刀前角，使车刀时常保持锋利，车刀磨损后应及时刃磨，避免切削力过大引起振动，或产生切屑瘤和毛刺，增加表面粗糙度值。在前刀面磨出断屑槽，及时折断切屑，避免将工件表面拉毛，防止影响工件表面粗糙度值。其三，选择和加工材料相对应的刀具牌号。在生产中，比较常用刀具材料有硬质合金和高速钢。硬质合金分YG 类、YT 类、YW 类。YG 类合金主要用于加工铸铁、有色金属，YG 类有YG8用于粗加工，YG6用于半精加工，YG3用于精加工。YT 类合金主要用于加工碳素钢、合金钢，YT 类有YT5、YT8用于粗加工，YT15用于半精加工、精加工，YT30用于精加工。YW 用于半精加工、类合金主要用于加工耐热钢、精加工，YW2用于粗加工。高速钢主要用于碳素
高锰钢、不锈钢，YW 类有YW1钢的底速精加工。此外，还有一些高性能的刀具材料，如:陶瓷，人造金刚石，立方氮化硼等，在生产中，要根据工件材料的性能和加工要求，来选择合适的刀具牌号。
夹正，切削加工和切削用量选择。其一，在不影响加工的情况下，尽可能缩短工件地伸出长切削加工时，工件应
度，切断刀宽度不宜选的太宽，必要时采用中心架或跟刀架，以增加工件的刚性，避免振动。其二切削用量的选择。俗话说：切削用量的合理选择是车工的关键，切削用量的选择是否合理，决定加工的质量和效率。在切削三要素中，影响最大的是进给量，其次切削速度，最后切削深度。
切削进给量选择：进给量大小影响残留面积大小，进给量大则粗糙度值大，进给量小则反之。进给量应小于修光刃的长度，这样可以车去每转所残留的面积，不留刀痕，进而降低工件表面粗糙度值。
切削速度选择：当用硬质合金车刀加工碳结构钢时，较高的切削速度，会提高加工温度，使其表面产生塑性变形，进而形成光洁的表面质量。当用高速钢加工碳结构钢时，则需要较低的切削速度，降低切削温度，才能形成光洁的表面。用高速钢加工碳结构钢时，当加工出的切屑像锡纸一样薄、一样亮时，工件的表面光洁度必定是比较高的。
切削深度选择：因合金车刀在刃磨时，不易磨得很锋利，所以精加工时吃刀深度不能太小，进而可有效避免让刀，防止粗糙度值增大。如用高速钢车刀加工时，因高速钢可以刃磨的很锋利，车刀深度应选的较小，这样可有效避免切削温度过高，防止粗糙度值增加。
CHUANGXINKEJI 2014.07
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Journal of Henan Science and Technology 机械与 自动 化 影响零件表面粗糙度的因素及改善措施 蔡春堂 ( 四川 职业技术学院, 四川 遂宁 629000) ...影响零件表面粗糙度的因素及对策_材料科学_工程科技_专业资料 暂无评价|0人阅读|0次下载影响零件表面粗糙度的因素及对策_材料科学_工程科技_专业资料。创新论坛? ...影响粗糙度的因素粗糙度, 因素刀具方面 几何参数 刀具几何参数中对表面粗糙度...是降低表面粗糙度的有效措施,利用增加修光刃来消除残留面积是实际加工工件中常常...表面粗糙度影响的因素及改善措施@_材料科学_工程科技_专业资料。表面粗糙度影响...的性能——塑性变形的影响切削过程中刀具的刃口圆角及后刀面对工件挤压与摩擦而...笔者谨就表面粗糙度对零件 使用性能的影响及其产生的原因、影响因素与控制 措施等相关问题略作阐述,以供同行参考。1 擦面的磨损影响极大,并不是表面粗糙度越细就...表面粗糙度对机器零件表面性能的影响从 1918 年开始首先受到注意,在飞 机和飞机...并对产生表面粗糙 度的因素逐一分析, 从而找出减小表面粗糙度的具体措施, 为提高...