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影响机械加工表面粗糙度的几个因素及措施
摘要：表面粗糙度是零件表面所具有的微小峰谷的不平程度，它是评价零件的一项重要指标。
一般说来，它的波距和波高都比较小，是一种微观的几何形状误差。
对机械加工表面，表面粗糙度是由切削时的刀痕，刀具和加工表面之间的摩擦，切削时的塑性变形，以及工艺系统中的高频振动等原因所造成的。
表面粗糙度是检验零件质量的主要依据，它的选择直接关系到生产成本、产品的质量、使用寿命。
关键词：机械加工表面粗糙度提高措施
随着工业技术的飞速发展，机器的使用要求越来越高，一些重要零件在高压力、高速、高温等高要求条件下工作，表面层的任何缺陷，不仅直接影响零件的工作性能，而且还可能引起应力集中、应力腐蚀等现象，将进一步加速零件的失效，这一切都与加工表面质量有很大关系。
因而表面质量问题越来越受到各方面的重视。
一、机械加工表面粗糙度对零件使用性能的影响
表面粗糙度对零件的配合精度，疲劳强度、抗腐蚀性，摩擦磨损等使用性能都有很大的影响。
1、表面质量对零件配合精度的影响
（1）对间隙配合的影响
由于零件表面的凹凸不平，两接触表面总有一些凸峰相接触。
表面粗糙度
过大，则零件相对运动过程中，接触表面会很快磨损，从而使间隙增大，引起配合性质改变，影响配合的稳定性。
特别是在零件尺寸和公差小的情况下，此影响更为明显。
(2)对过盈配合的影响
粗糙表面在装配压入过程中，会将相接触的峰顶挤平，减少实际有效过盈量，降低了配合的连接强度。
2、表面质量对疲劳强度的影响
零件表面越粗糙，则表面上的凹痕就越深明，产生的应力集中现象就越严重。
当零件受到交变载荷的作用时，疲劳强度会降低，零件疲劳损坏的可能性增大。
3、表面质量对零件抗腐蚀性的影响
零件表面越粗糙，则积聚在零件表面的腐蚀气体或液体也越多，且通过表面的微观凹谷向零件表层渗透，形成表面锈蚀。
4、表面质量对零件摩擦磨损的影响
两接触表面作相对运动时，表面越粗糙，摩擦系数越大，摩擦阻力越大，因摩擦消耗的能量也越大，并且还影响零件相对运动的灵活性。
此外，表面越粗糙，两配合表面的实际有效接触面积越小，单位面积压力越大，更易磨损。
此外，表面粗糙度还影响零件的接触刚度、密封性能、产品的美观和表面涂层的质量等。
因此，提高产品的质量和寿命应选取合理的表面粗糙度。
二、影响表面粗糙度的因素及措施
1、切削加工影响表面粗糙度的因素
在加工表面留下了切削层残留面积，其形状是刀具几何形状的复映。
减小
进给量vf、主偏角、副偏角以及增大刀尖圆弧半径，均可减小残留面积的高度。
此外，适当增大刀具的前角以减小切削时的塑性变形程度。
合理选择润滑液和提高刀具刃磨质量以减小切削时的塑性变形和抑制刀瘤、鳞刺的生成，也是减小表面粗糙度值的有效措施。
2、工件材料的性质
加工塑性材料时，由于刀具对金属的挤压产生了塑性变形，加之刀具迫使切屑与工件分离的撕裂作用，使表面粗糙度值加大。
加工脆性材料时，其切屑呈碎粒状，由于切屑的崩碎而在加工表面留下许多麻点，使表面粗糙度值加大。
3、切削用量
（1）进给量ƒ影响
采用较小的进给量ƒ，加工表面残留面积高度较小，对减小粗糙度Ra值有利。
（2）切削速度υ的影响
切削塑性材料，当切削速度υ小于5 m／min或大于100 m／min时，不易产生积屑瘤，对减小粗糙度Ra值有利。
当切削速度υ在20--25 m／min，且切削温度约为300ºC时，切屑与刀具前刀面摩擦系数最大，此时积屑瘤高度最大，使粗糙度Ra值增加。
（3）切削深度αp影响
切削深度αp比进给量ƒ和切削速度υ对粗糙度Ra值的影响要小。
当αp 减小时，切削力减小，不易产生振动，对减小粗糙度Ra值有利。
4、磨削加工影响表面粗糙度的因素
像切削加工时表面粗糙度的形成过程一样，磨削加工表面粗糙度的形成也
是由几何因素和表面金属的塑性变形来决定的。
影响磨削表面粗糙的主要因素有：(1)砂轮的粒度；(2)砂轮的硬度；(3)砂轮的修整；(4)磨削速度；(5)磨削径向进给量与光磨次数；(6)工件圆周进给速度与轴向进给量；(7)冷却润滑液。
三、提高表面粗糙度的措施
1、减小切削加工表面粗糙度的措施
(1)刀具方面：在工艺系统刚度足够时，采用较大的刀尖圆弧半径re，较小副偏角k＇r，使用长度比进给量稍大一些的k＇r=0的修光刃；采用较大的前角r。
加工塑性的材料，提高刀具的刃磨质量，减小刀具前、后刀面的粗糙度数值，使其不大于Ra1.25μm；选用与工件亲和力小的刀具材料；对刀具进行氧、氮化处理；限制副刀刃上的磨损量；选用细颗粒的硬质合金做刀具等。
(2)工件方面：应有适宜的金相组织(低碳钢、低合金钢中应有铁素体加低碳马氏体、索氏体或片状珠光体，高碳钢、高合金钢中应有粒状珠光体)；加工中碳钢及中碳合金钢时若采用较高切削速度，应为粒状珠光体；若采用较低切削速度，应为片状珠光体组织。
合金元素中碳化物的分布要细匀；易切钢中应含有硫铅等元素；对工件进行调质处理，提高硬度，降低塑性；减小铸铁中石墨的颗粒尺寸等。
(3)切削条件方面：以较高的切削速度切削塑性材料；减小进给量；采用高效切削液；提高机床的运动精度，增强工艺系统刚度；采用超声波振动切削加工等。
2、减小磨削加工表面粗糙度参数值的措施
(1)砂轮特性方面：采用细粒度砂轮；提高磨粒切削刃的等高性；根据工件材料、磨料等选择适宜的砂轮硬度；选择与工件材料亲和力小的磨料；采用适宜的弹性结合剂的砂轮，采用直径较大的砂轮；增大砂轮的宽度等。
(2)砂轮修整方面：金刚石的耐磨性、刃口形状、安装角度应满足一定要求；选择适当的修整用量。
(3)磨削条件方面：提高砂轮速度或降低工作速度，使V砂/V工的比值增大；采用较小的纵向进给量、磨削深度，最后进行无进给光磨。
正确选用切削液的种类、浓度比、压力、流量和清洁度等；提高砂轮的平衡精度；提高主轴的回转精度、工作台运动的平衡性及整个工艺系统的刚度。
四、结论
由于机械加工表面对机器零件的使用性能如耐磨性、接触刚度、疲劳强度、配合性质、抗腐蚀性能及精度的稳定性等有很大的影响，因此对机器零件的重要表面应提出一定的表面粗糙度要求。
由于影响表面粗糙度的因素是多方面的，因此应该综合考虑各方面的因素，对表面粗糙度根据需要提出比较经济适用的要求。