车削过程中工件表面粗糙度值的控制

车削过程中工件表面粗糙度值的控制

工件表面粗糙度值与机械零件的配合性质、耐磨性和耐腐蚀性有着密切的关系，影响机器的可靠性和使用寿命。因此，车削加工过程减小工件表面的粗糙度值，是切削工作的重要任务之一。

一、切削过程中影响工件表面粗糙度的因素

1.残留面积

工件上的已加工表面是由刀具主、副切削刃切削后形成的。这些在已加工表面上未被切去部分的面积，称为残留面积。残留面积越大，高度越高，则表面粗糙度值越大。而影响残留面积的因素有进给量、刀具的主偏角κr、副偏角κr′和刀尖圆弧半径r，减小进给量和刀具主偏角κr′副偏角κr′，增大刀尖圆弧半径r，都可以减小残留面积的高度，减小工件的表面粗糙度值。

2.积屑瘤

用中等速度切削塑性金属材料会产生积屑瘤，产生积屑瘤后因积屑瘤既不规则又不稳定，一方面其不规则的部分会代替切削刃进行切削，留下深浅不一的痕迹；另一方面一部分积屑瘤又会脱落，嵌入已加工表面，使之形成硬点和毛刺，使表面粗糙度值变大。

3.机床部件振动

由于机床部件产生周期性振动，会在工件表面上产生有规则的波纹，使工件表面粗糙值明显增大。另外因刀具、工件的原因，也会使工件表面粗糙度值变大。

当刀具严重磨损和切削刃表面粗糙度值大时，也会在工件表面产生毛刺，使表面粗糙度值变大。因此，应尽量减小前、后刀面的表面粗糙度值，经常保持刀具锋利。

二、减小工件表面粗糙度值的方法

1.合理刃磨刀具角度

工件表面的残留面积是影响工件表面粗糙度值的主要原因之一。刀具的主偏角κr′副偏角κr′和刀尖圆弧半径r，对残留面积的高度影响最大，而进给量则影响残留面积的多少，减小刀具的主偏角κr′副偏角κr′，增大刀尖圆弧半径r，可以减小残留面积高度，减小进给量可以减小残留面积，从而达到减小工件表面粗糙度的目的。在机床刚性较好的情况下，刃磨车刀的修光刃同样可以减小工件表面粗糙度值。

刀具前角的大小直接影响切削刃的锋利程度，影响切削力的大小与切削变形的大小，增大前角可使切削刃锋利，切削力减小，切削变形减小。所以，适当增大刀具的前角，能减小切削层的金属变形，从而减小工件表面粗糙度值。

此外，刃倾角影响切屑的排出方向，当刃倾角为正值时，切削时切屑朝工件的待加工表面方向排出，切屑不易擦伤已加工表面，工件表面粗糙度值较小。

2.合理选择刀具材料

刀具刃口的锋利程度将影响工件表面的粗糙度值，不同的刀具材料刃磨后，其切削刃的锋利程度和保持锋利的时间都是不同的。常用的刀具材料有高速钢和硬质合金两种。高速钢刀具刃磨性好，磨出的刀具刃口锋利，但其耐热性较差，所以，用高速钢刀具车削时，应降低切削速度，并加注切削液，以保持车刀的锋利，切削速度小于5m／min时，工件表面粗糙度值较小。硬质合金车刀刃磨后的锋利程度不如高速钢，但其耐磨性和耐热性都比高速钢好，切削时保持锋利的时间较长，因此，用硬质合金车刀车削时，应提高切削速度，以减小工件表面粗糙度值。

3.避免产生积屑瘤

操作者用中等切削速度（15～30m／min）切削塑性材料时，非常容易产生积屑瘤，使工件表面粗糙度值变大，所以，精车时应避免中速车削，用高速钢车刀车削时，应采用低速车削，并加注切削液；用硬质合金车刀车削时，应提高切削速度，这样就可以避免产生积屑瘤。

4.合理选择切削用量

切削速度和进给量决定切削量，对工件表面粗糙度值影响较大。用硬质合金车刀车削工件时，操作者应适当提高切削速度，减小进给量；用高速钢车刀车削工件时，应适当降低切削速度，这样能减小工件表面粗糙度值。

5.防止和消除振动

防止和消除振动可从以下几方面着手：

（1）机床方面。调整主轴间隙，提高轴承精度；调整滑板间隙，使间隙小于0.04mm，并使滑板移动平稳轻便。

（2）刀具方面。合理选择刀具几何参数，经常保持切削刃光洁和锋利，车刀装夹时不宜伸出过长，刀柄不宜过细，以增加刀具的装夹刚性。另外，车刀主偏角不能磨得过小，刀尖圆弧半径不能过大等。

（3）工件方面。增加工件的装夹刚性,例如,装夹时不宜悬伸太长，细长轴应采用中心架或跟刀架支撑。

（4）切削用量方面。选择较小的背吃刀量和进给量，以减小切削力，改变或降低切削速度，以满足工件表面粗糙度的要求。

总之，在车削过程中，操作者若发现工件表面粗糙度值达不到技术要求，就应首先观察和分析表面粗糙度值大的现象和原因，找出影响表面粗糙度的主要因素，以采取合理地解决措施，车出符合图样要求的工件来。