数控加工中表面粗糙度的研究

（苏州技师学院，江苏 苏州 215000）

一、表面粗糙度的产生机理及其对零件性能的影响

（一）表面粗糙度的产生机理

表面粗糙度具体是指加工表面的不平度，其归属于微观几何形状误差的范畴，通常情况下，零件的表面粗糙度越小，表面就越光滑。表面粗糙度的产生主要与以下两个因素有关，一个是物理因素，另一个是几何因素。其中物理因素包括积削瘤、金属塑性变形、鳞刺等；几何因素则主要包括残留面积的高度。在数控加工过程中，刀具对零件进行切削时，因刀具本身具有一定的几何角度，所以无法将零件的被切削层完全切除，这样一来便会在零件的表面形成条纹及残留，条纹越深、残留面积的高度越大，零件的表面就越粗糙，这就是表面粗糙度的产生机理。

（二）对零件性能的影响

在数控加工过程中，表面粗糙度会对零件的性能造成一定的影响，具体体现在如下几个方面：

1.增大表面磨损。零件表面的粗糙度过大，摩擦因数会随之增大，零件运动时的表面接触面积会有所减小，作用于单位面积上的压力会显著增大，由此加快了零件表面的磨损速度。如果零件的表面粗糙度过小，那么表面会呈现出光滑的状态，润滑油很难在这样的表面上储存，随着零件的运动，润滑油会出现损耗，这样容易形成干磨状态，也会加剧零件表面的磨损。所以要保证零件表面的粗糙度适中。

2.强度和耐腐性下降。零件表面的粗糙度比较大时，零件对应力集中表现的过于敏感，若是出现交变应力，则会对零件上的沟槽或是圆角等部位造成较大的影响，由此会导致零件的强度下降，严重时零件会失效；腐蚀性物质在光滑的表面上很难大量积聚，而表面粗糙度较大的零件给腐蚀性物质的积聚提供了条件，这些物质会持续向表层中渗透，加剧了零件的腐蚀速度。

表面粗糙度对腐蚀性的影响如图所示。

二、数控加工中控制表面粗糙度的有效措施

（一）了解材料的性质

在数控加工过程中，为对零件的表面粗糙度进行有效地控制，应当在加工前对材料的性质有所了解，并通过对金属的金相组织进行分析，为数控加工提供依据。如，待加工的零件需要进行高速切削，可以采用应粒状珠光体，若是零件需要进行低速切削，则可采用片状珠光体，由此能够保证加工后的零件表面粗糙度达到要求。由于金属元素中的碳化物分布情况会对零件表面的粗糙度产生一定的影响，所以在数控加工中，应当对该因素予以充分考虑。

（二）采用科学的加工工艺

数控加工不仅对公差有着较为严格的要求，并且对零件表面的粗糙度也具有较高的要求，因此选择科学的数控加工工艺能够在一定程度上对零件表面的粗糙度起到控制作用。在对零件进行加工前，应当制定合理可行的数控加工工艺，根据零件的加工特点，选取刀具，确定工艺参数。同时，在加工基准的选择上，应当借助图纸对基准进行标定，由此可对待加工零件表面的粗糙度进行有效控制。以内孔加工为例，可按照工件的材质对刀具进行选择，这样能够避免加工中刀具受热崩刃，影响表面粗糙度的情况发生。

（三）控制好切削及磨削参数

切削与磨削是数控加工的重要组成部分，也是影响零件表面粗糙度的主要环节，为使零件表面的粗糙度达到规定要求，应在数控加工中，对切削和磨削参数进行有效控制。一方面通过降低刀具的残痕高度，可以对积削瘤的产生起到一定的抑制效果，因此，在加工时可将刀具的半径、偏角、进给量以及走刀速度等作为切削和磨削参数的确定依据。另一方面良好的切削条件是保证零件表面粗糙度的有效途径，通过降低刀具的进给量，可使零件表面的粗糙度得到控制。除此之外，选用好的切削液也能达到一定的控制效果。切削液在数控加工中主要起润滑和冷却的作用，所选的切削液中表面活性物质的含量越多，材料加工时产生的塑性变形就越小，这样可以达到控制表面粗糙度的目的。

三、结论

综上所述，数控加工是一项较为复杂且系统的工作，在加工的过程中，为使零件表面的粗糙度达到预期要求，除了要了解材料的性质之外，还要采用科学的加工工艺，并对切削和磨削参数进行控制。由此可使加工出来的零件表面粗糙度达到使用需要。