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(yán)重影響金屬加工質(zhì)量，而表面粗糙度缺陷產(chǎn)生的機(jī)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(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于零件的美觀、接觸面摩擦、貼合面密封、旋轉(zhuǎn)件疲勞強(qiáng)度等等都有著不同程度的影響。在零件設(shè)計(jì)和制造的過(guò)程中，要確定并保證零件的表面粗糙度等級(jí)。但是在實(shí)際金屬加工過(guò)程中，會(huì)因?yàn)榈毒?、工藝、?rùn)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(dá)不到要求就可能導(dǎo)致零件報(bào)廢，所以必須對(duì)零件粗糙度缺陷進(jìn)行相應(yīng)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(xiàn)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，稱之為刀痕。
2.鱗刺現(xiàn)象。
一般在切削速度較低，并且運(yùn)用高速鋼或硬質(zhì)合金刀具對(duì)塑性金屬材料進(jìn)行切削時(shí)，容易在表面出現(xiàn)鱗片狀的裂口和毛刺，這種現(xiàn)象稱之為鱗刺現(xiàn)象。一般在拉削、插削、滾齒等加工過(guò)程中容易出現(xiàn)這種情況。當(dāng)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(xiàn)斷裂和鱗刺現(xiàn)象。
3.劃傷和拉毛。
劃傷和拉毛在粗糙度缺陷類別里也比較常見(jiàn)，齒輪加工過(guò)程中的啃齒現(xiàn)象、磨削加工的拉毛等等，都是劃傷和拉毛的代表性現(xiàn)象。而我們可以根據(jù)劃傷和拉毛的痕跡情況，對(duì)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(duì)于刀花不勻現(xiàn)象，主要原因還是在于機(jī)床，主要表現(xiàn)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(tǒng)都會(huì)隨之振動(dòng)，機(jī)床、刀具、工件都會(huì)對(duì)金屬零件表面粗糙度有很大的影響。其中工藝系統(tǒng)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(tǒng)高頻振動(dòng)產(chǎn)生的振紋則屬粗糙度范疇。工藝系統(tǒng)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(tǒng)運(yùn)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(yīng)選擇允許范圍內(nèi)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(nèi)適當(dāng)增大刀尖圓弧半徑，對(duì)粗糙度會(huì)有一定裨益。
2.鱗刺現(xiàn)象排除分析。
首先要把控切削速度。鱗刺現(xiàn)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(xiàn)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(duì)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(xiàn)象出現(xiàn)得更頻繁和嚴(yán)重。另外采用質(zhì)量較好的切削液也能有效抑制鱗刺現(xiàn)象的產(chǎn)生。合理地選擇刀具的角度，也是排除鱗刺現(xiàn)象的有效方法。最后要對(duì)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(duì)材料進(jìn)行加熱處理后再進(jìn)行切削，這樣鱗刺現(xiàn)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(guī)律，一般是因?yàn)闄C(jī)床出現(xiàn)問(wèn)題，機(jī)床中如主軸箱、溜板箱、進(jìn)給箱等傳統(tǒng)系統(tǒng)中軸彎曲、齒輪齒合不良或者損壞，都會(huì)出現(xiàn)規(guī)律的劃傷和拉毛現(xiàn)象，所以要定時(shí)檢查機(jī)床，經(jīng)常進(jìn)行維修保養(yǎng)。
如果劃傷和拉毛的痕跡分布不規(guī)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(nèi)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(dǎo)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(xiàn)螺旋線性痕跡。這是由于砂輪母線的直線度誤差較大所導(dǎo)致的，這就要求我們?cè)谏拜嗊x擇和維護(hù)保養(yǎng)上規(guī)律地做好工作。另外，例如機(jī)床工作臺(tái)或者刀架出現(xiàn)爬行，也會(huì)引起走刀不均勻，所以對(duì)于機(jī)床的檢修、維護(hù)一定要做到位，以最大程度地做到預(yù)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(nèi)。
例如：由于零件旋轉(zhuǎn)不平衡引起的振動(dòng)，機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)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(diào)整并修理好機(jī)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(yùn)動(dòng)是存在于整個(gè)切削過(guò)程中的，這就要對(duì)機(jī)床、刀具、工件整個(gè)工藝系統(tǒng)一起進(jìn)行調(diào)整，比如改變切削用量、合理選擇刀具的幾何參數(shù)、合理夾持刀具和工件、調(diào)整機(jī)床間隙、提高機(jī)床的抗振性等。
三、總結(jié)
通過(guò)對(duì)車床加工中常見(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(yīng)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(xiàn)問(wèn)題時(shí)能及時(shí)準(zhǔn)確地找到問(wèn)題原因，及時(shí)予以解決，對(duì)于提高產(chǎn)品質(zhì)量、促進(jìn)互換性生產(chǎn)有著現(xiàn)實(shí)的意義。
