浅谈提高普通车削加工表面粗糙度的方法

谢三洪

摘要：我们在普通车削加工过程中，经常发现零件的表面粗糙度达不到图纸要求，经常出现车削好的工件，从表面看上去很亮，但粗糙度达不到图纸要求，有时候看上去不亮，但能达到图纸要求。要提高普通车削加工表面粗糙度是复杂，是由各方面的因素决定的，本文主要通过切削过程基本规律的揭示，介绍提高普通车削加工表面粗糙度的一些方法，对初学者研究提高普通车削加工表面粗糙度具有一定的理论和实践指导意义。

关键词：普通车削加工;表面粗糙度;车削过程基本规律

1  普通车削加工表面粗糙度

在普通车床上利用车刀的直线（或曲线）移动与工件的旋转作相对运动进行切削，改变毛坯的尺寸和形状，使之成为合格零件的一种金属切削方法。零件在车削加工过程中，由于车刀、车床的振动，材料被车削时产生塑性变形及刀痕等原因，零件的表面不可能是一个理想的光滑表面，经过放大后可以看出表面仍是高低不平的，这种车削加工表面上具有的较小间距和峰谷所组成的微观几何形状特性，称为车削加工表面粗糙度。表面粗糙度越小，则表面越光滑。国家标准规定三个评定表面粗糙度的高度参数：使用最为广泛的是轮廓算术平均偏差选用Ra，微观不平十点高低采用Rz，表示轮廓最大高度Ry。

2  车削过程基本规律

金属变形、切削力、切削温度和刀具磨损的变化规律，其中切削力和刀具磨损的实际意义很大，切削温度和变形对加工也有直接影响。切屑变形有两个阶段，弹性变形和塑性变形。切削过程中的变形越大，切削力必然就越大，切削表面变形越大，表面粗糙度势必越粗糙，影响工件精度，也容易引起振动。

2.1 切屑变形规律

前角越大，变形越小，这样可以增大前角，减小变形和切削力;塑性大的金属，切屑变形程度就大，强度越低塑性越大，材料越易变形，所以软钢的变形比硬钢大，切塑性大的金属，前角选大些，切脆性材料或断续表面，前角选小些;高速切削时，切屑变形增加不多，这时前角对变形的影响不大。根据车削表面粗糙度随车削速度变化曲线（图1）来看，可以提高主轴转速即切削速度来减小变形降低切削力。

2.2 切削力的規律

在切削过程中刀具和被加工零件之间产生一个很大的阻力，竭力阻止刀具进行切削，这个力叫做切削力。根据图2切削力随轴向切削深度的变化规律，在加工中如果要减少切削力，我们可以在不减小切削面积的条件下，减小吃刀深度，增大走刀量，为了消除振动。工件材料强度高时切削力就大;前角越大，切削力越小;切削速度对切削力的影响是带波浪性的。

2.3 切削温度的变化规律

切削温度是我们在车削时能够直接感觉到的。在车削钢类工件时，我们比较一下各种切屑的颜色，最常见的颜色有银白色、淡黄色、紫色、紫黑色。银白色切屑，温度一定不高;紫黑色切屑，温度一定很高。图3为不同切削速度下切削温度的对比，根据切屑温度的这一规律性，必须控制切削速度。

2.4 刀具磨损的变化规律

一把车刀使用一段时间以后，刀具的切削刃变钝了，甚至无法使用;经过重新刃磨后，使切削刃恢复锋利。车刀从开始使用到磨钝后的有效实际工作时间叫做车刀耐用度，用T表示。车刀从工具库领出后到完全不能再刃磨，只好报废的这个使用期限叫刀具寿命，用W表示。车刀正常磨损的原因有：①机械擦伤磨损;②粘结磨损;③金相组织变化磨损;④元素扩散磨损。一般车刀的磨损主要是由高温而引起的。切削速度增大时，车刀耐用度T急剧降低。车削外圆时切削速度增加15%，车刀耐用度T就会下降两倍多。硬质合金车刀切削速度也不能选择过低，过低粘结磨损就会加剧，车刀耐用度反而下降。

3  表面粗糙度不高的原因

3.1 残留面积

切削过程由于车刀的主偏角和副偏角，必然会残留一小块未切除面积，在已加工表面上构成与切削速度平行的条纹，如果走刀量偏大，就像细牙螺纹表面一样。残留在已加工表面上未被切除面积称残留面积。要提高表面粗糙度一般选用较小的走刀量或较大的刀尖圆弧半径，但是还应当考虑生产率和振动以及刚性。

3.2 积屑瘤

在切削速度不高而又能形成连续车削，加工一般钢材或其他塑性材料，常在前刀面切削处粘着一块剖面呈三角状的硬块，称为积屑瘤。积屑瘤是不稳定的产生和消失，造成工件表面粗糙度严重破坏。提高表面粗糙度要避免积屑瘤产生。

3.3 鳞刺

在低速车削后，已加工表面上出现鱼鳞片状的毛刺，通称鳞刺。鳞刺是由于车刀前面和后面上摩擦所造成的。要提高表面粗糙度就要减少鳞刺的产生。加大车刀前角、后角和调质处理工件，可以减少鳞刺的产生。

3.4 振动

在车削过程中如果有振动现象，表面粗糙度就显著下降。在加工表面发现“水波”不平度，就是振动的痕迹，振动是由于Py力太大而引起的。要提高表面粗糙度就要使振幅下降，要使振幅下降，可以增大前角、主偏角和减小切削深度、减小刀尖圆弧半径。

3.5 车刀刃磨质量不高

车刀几何角度选择不正确;刃磨车刀的技术不过关，导致车刀几何角度不正确;车刀断屑槽结构形状、车刀刀口形式类型选择不当;刀尖的修磨形式、研磨方法不正确等都会导致工件表面粗糙度不高。（表1）

4  结论

为了提高普通车削加工表面粗糙度，我们要进行调查研究，仔细观察和分析已车削加工表面，找出影响普通车削加工表面粗糙度的主要因素，并要经过反复的车削实践，就可以不断地提高普通车削表面粗糙度。提高普通车削加工表面粗糙度的方法：首先要减小已加工表面的残留不平度;消除刀瘤和鳞刺;增加车削系统的刚性;提高刃磨技术，合理选择车刀几何角度;合理使用切削液，降低切削温度;采用先进切削法。

参考文献：

[1]彭效润.数控车工（技师 高级技师）[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2008.

[2]雷午生.车工（技师 高级技师）[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2003.

[3]王昊.浅析机械加工表面质量的影响因素[J].黑龙江科技信息，2010（22）.

[4]松冈甫篁，黄宁秋.车削加工的发展动向[J].工具技术，2006（11）.

[5]孙大椿.电熔爆精加工研究[J].电加工与模具，2006（02）.

[6]万余仙.螺纹车削的质量控制[J].重庆科技学院学报（自然科学版），2008（06）.