收稿日期：2011-08-27作者简介：胡新阳（1962－），男，河南邓州人，实验师，研究方向为机械加工制造。

0 引言零件表面粗糙度是零件表面质量的重要技术指标，它是指零件表面的微观几何形状误差。

它不仅影响美观，而且对零件接触面的摩擦，运动面的磨损，贴合面的密封，配合面的可靠，旋转件的疲劳强度以及抗腐蚀性能等都有影响。

设计每一个零件时，都是安照使用要求，规定其表面粗糙度等级的，所以制造零件时也必须予以保证。

但是，在零件加工过程中，往往由于机床、刀具、夹具、工艺、润滑、冷却及工件的结构、材料等因素的影响，使零件的表面粗糙度产生这样或那样的缺陷，其中常见的有：刀痕粗糙、鳞刺现象、划伤拉毛、刀花不匀和高频振纹等。

这些缺陷的存在往往使零件的表面粗糙度达不到规定的要求，严重时甚至还会导致零件报废，因此必须采取相应措施加以解决。

下面就常见的表面粗糙度缺陷产生的原因及消除方法做一研究与探讨。

1 零件表面刀痕造成粗糙度值升高刀痕较粗的表面粗糙度缺陷常在加大了切削进给量的时候产生。

这是由于切削运动与刀具几何形状的关系，使得有一小部分金属未被切除下来而残留在以加工表面上，形成了所谓的“残留面积”。

通俗的名称叫刀痕，其高度越大，零件表面的微观几何形状误差就越大，已加工表面的粗糙度就越差。

现在，我们以车削外圆为例，分析一下解决刀痕粗糙的方法：图1为进给量等于f ，刀尖圆弧半径r=0时的残留面积及其高度示意图（kr 为主偏角、kr ’为副偏角）。

设此时残留面积的高度为R1，如果我们把进给量f 减小一半，其他参数不变。

图1就变成图2的模式，显然残留面积的高度R2也相应的减小一半，那么已加工表面的粗糙度值也就随之相应降低了。

或者，我们将刀尖圆弧半径由零变为rc ，图1就变成图3，若进给量较小，使残留面积纯粹由两端圆弧构成时（即不含有副切削刃的直线部分），其高度R3也进一步减小了。

由上述分析可知，解决这种表面粗糙度缺陷的方法是：1）在切削时，尽可能选择较小的进给量（但也要注意，若进给量太小，刀具又钝，切削不能顺利进行，反而会影响表面粗糙度）。

2）在刃磨刀具时，适当增加刀尖圆弧半径。

但刀尖圆弧半径也不宜过大，否则将导致机床及工艺系统产生振动，而引发工件表面产生裂纹，反倒会是表面粗糙度增大；若切削刃圆弧半径大于背吃刀量，刀具又钝，切削刃会在工件表面打滑而影响工件表面的粗糙度。

3）适当减小主、副偏角。

2 切削用量选择误差造成零件表面产生鳞刺现象在较低的切削速度下，用高速钢、硬质合金钢刀具切削塑性金属材料时，在已加工表面上常会出现一种鳞片状的裂口或毛刺，称这种现象为降低零件表面粗糙度方法研究与应用Reduce part surface roughness method research and application胡新阳 HU Xin-yang（沈阳职业技术学院，沈阳 110045）摘 要： 机械设备在很多情况下都是在高速运转，因而对机械加工零件表面粗糙度有较高的要求，零件表面粗糙度值的高低直接影响到机械设备的使用寿命及性能。

所以，如何降低零件表面粗糙度是机械车削过程中非常重要的加工技术之一。

本文从零件表面粗糙度缺陷的产生机理及如何消除表面粗糙度缺陷进行了较透彻的研究，从中找出降低零件表面粗糙度方法，提高零件表面精度及使用寿命。

这一研究对提高零件的车削加工质量具有一定的指导作用。

关键词： 机床；粗糙度；产生机理；消除方法中图分类号：TH115 文献标识码：A 文章编号：1009-0134(2012)1(下)-0033-03Doi: 10.3969/j.issn.1009-0134.2012.1(下).11鳞刺现象。

在拉削、插削、滚齿和螺纹车削等，都会经常出现这样的现象（有的称之为“撕裂”）。

它严重的影响了已加工表面的粗糙度，因此也必须找出原因，并采取措施排除。

鳞刺是怎样形成的呢？我们知道：由于工件材料不同，切削条件不同，切削中的变形程度也就不同，因此产生的切削种类也就多种多样。

归纳起来，大致可分为以下四种形态，即带状切屑、挤裂切屑、单元切屑及崩碎切屑如图4所示。

鳞刺是切削过程中变形与摩擦的产物。

它产生于刀-工件接触区，且与刀-屑接触摩擦密切相关。

因此，解决鳞刺现行就可以从减少刀-屑，刀-工作间的摩擦入手，便挤裂切屑或单元切屑转化为带状切屑。

具体做法是：1）选择合适的切削速度鳞刺现象是在一特定的切削速度范围内产生的，大于或小于这个范围，都可以抑制其产生。

如撤销45#钢零件时，要避免出现鳞刺现象，或者采取很低的切削速度，如宽刀刃精车时；或者采取很高的切削速度，如精细车削时；而不采用中等速度。

铣削的情况与车削相似。

2）尽可能减少切削厚度切削加工时，切削层厚度越大，切屑与刀具前面之间的压力越大，当形成挤裂切屑或单元切屑时，引起已加工表面上产生的导裂的拉应力就越大，鳞刺现象就越容易产生。

且鳞刺的高度随着切削厚度的增大而增大。

所以在精加工时，余量要尽可能留得小些。

3）采用润滑性较好的切削液润滑性能较好的切削液，能够减小刀-屑和刀-工件之间的摩擦，因此能抑制鳞刺现象的产生。

如在低速精车螺纹时常用乳化液润滑，钳工用板牙铰制螺杆也常用润滑油润滑。

但在切削速度不高，切削厚度不大的情况下，采用含有氯化石蜡的切削液比采用乳化油或全耗系统用油更能抑制鳞刺现象。

4）合理选择刀具的角度精加工时，由于进给量小，背吃刀量也小，应选取较大的前角，以使刃口锋利。

增大前角能减小切削变形，减小切削力，可以抑制鳞刺现象，磨削时零件表面出现鱼鳞形痕迹，就是因为砂轮的切削刃不锋利而发生“啃住”现象，解决方法就是将砂轮修整锋利。

5）改善工件材料的切削加工性能材料的切削加工性又称可切削性，我们可以针对产生鳞刺现象而对材料进行热处理，如45#钢经调制处理后，在较高的切削速度下切削，生成鳞刺的高度最小。

3 加工方法不当造成零件表面划伤和拉毛划伤和拉毛也是常见的表面粗糙度缺陷，像精车外圆时出现的凸起、硬点或周向犁沟；孔加工中的内表面划伤；齿轮加工中的“啃齿”现象；磨削加工的拉毛等，它们都对已加工表面的粗糙度有较大影响。

我们可以根据划伤与拉毛痕迹的分布规律查找产生原因，指定排除措施。

痕迹分布有规律的划伤和拉毛，一般来图1 进给量为f 时的残留面积及其高度（r=0）fK r R 1K ’r ߾ॲژਏf߾ॲژਏK rK ’rR 3r cff/2K rR 1R 2K ’r߾ॲژਏ图2 进给量为f/2时的残留面积及其高度（r=0）图3 刀尖圆弧半径为rc时的残留面积及其高度(a) 带状切屑 (b) 挤裂切屑 (c) 单元切屑 (d) 崩碎切屑图4 常见切屑的四种状态说都是机床的原因，因为机床的运动是有规律的。

如在车床上精车外圆时，圆周表面上的固定点或者周期性的出现凸台或凹痕，一般来说都是机床的原因：若在固定点出现凸台或凹痕，则可能是床身导轨的固定位置或齿条表面有碰伤、凸起或是齿条接缝不良，若是周期性的出现凸台或凹痕，则可能是车床的传动系统有故障，如主轴箱、溜板箱、进给箱内的轴弯曲、齿轮啮合不良或损坏等。

滚齿加工中出现的“啃齿”往往是滚刀主轴系统的齿轮、轴承有故障，或是刀架垂直进给不稳定，如垂直进给丝杠弯曲、液压平衡系统或立柱导轨系统调整不合适等。

机床的故障处理之后，这类拉毛划伤就可以消除。

痕迹分布没有规律的划伤和拉毛，一般来说都与切削、刀具和切削液等有关。

如精车外圆时出现无规律的带状切屑，有时候很容易划伤已加工表面，这时可在刀具前面磨卷屑槽或装断屑压板。

在孔加工中，特别是深孔加工中，由于排屑不畅而使切屑划伤内表面，更是常见的现象。

磨削中的工件表面拉毛，就是脱落的颗粒或磨削所致，其原因是砂轮选择不合适，或者是切削液不清洁。

加工表面出现的“犁沟”现象也是常见的无规则划伤，他往往是刀具的前面上产生的积屑瘤造成的。

在切削刃上不同位置的各点，积屑瘤的伸出量是不一致的，而且轮廓也非常的不规则，因而在已加工表面上沿着切削刃相对与工件运动方向上将会出现一道道深浅不同、宽窄不一的“犁沟”。

抑制积屑瘤的有效方法是采用润滑油性能好的切削液，或者选用合适的切削用量。

4 走刀速度造成零件表面刀花不匀刀花不匀实际上是指在已加工表面上遗留下的刀具痕迹不均匀，它也影响着已加工表面的粗糙度。

出现这种缺陷的原因主要还是机床问题，比如：机床的工作台或刀架出现了爬行必然会引起进给不均匀。

当进给量减少时，刀的痕迹必然要细密，已加工表面的粗糙度值越低，当进给量大时，刀具的痕迹就粗少，已加工表面的粗糙度值就高。

在磨削外圆时，零件的加工表面有时会出现螺旋线形痕迹，这也是常见的刀花不匀的缺陷，产生这种缺陷的主要原因是砂轮母线的直线度误差较大，有凸凹现象，磨削时，砂轮和工件仅是部分接触，这样就容易在工件表面留下螺旋线痕迹，其螺距等于磨削中的纵进给量或与纵进给量成比例。

机床砂轮主轴的螺旋精度直接影响砂轮母线的直线度误差。

当砂轮主轴翘头或低头时，砂轮的回转轴线与工作台的移动方向就不平行，修整砂轮时，金刚刀就会把砂轮的圆周面修成凹形如图5所示，而金刚刀的尖端又往往不是对准砂轮中心，金刚刀尖移动轨迹与工件的轴心线不等高，结果凹形砂轮只有两边的边缘与工件接触，所以磨削时容易在工件表面形成螺旋线形痕迹。

床身横向导轨与纵向导轨不垂直，砂轮架前后移动，砂轮主轴中心线的方向发生偏斜，如图6所示，砂轮圆周表面与工作台移动方向就不平行，使砂轮单边接触工件，也容易使已加工表面上产生螺旋线形痕迹。

图5 砂轮表面修成凹形图6 砂轮架导轨与纵向导轨的垂直度误差对磨削表面的影响5 车床精度影响使零件表面产生高频振纹工艺系统的高频振动产生的振纹则属于粗糙度范畴，消除高频振纹的主要方法，就是找出振源，消除振动，或把振动减至允许范围内。

工艺系统的振动可区分为受迫振动和自激震动。

受迫振动是由于受周期性外力的作用而沉声的震动，比如：旋转零件不平衡引起的震动，机床传动系统在传递运动中的冲击引起的振动等，对于这样的振动，只要找出振源，对机床进行必要的调整和修理，振动消除了，振纹也就消除了。

机床附近若有震动较大的设备，比如：冲击设备、ূߑژᇑ෪୾ڦথة၍【下转第38页】(a) 被识别轮毂 (b) 识别结果图3 轮毂801775识别结果5 结束语该算法已应用于中信戴卡轮毂制造有限公司的轮型代码自动识别系统中，该算法有效地实现了轮型代码的自动识别。

我们对系统进行了全面的测试的构成中，使用了八个型号的轮毂，每种型号各200个轮毂，模板库中存在10个型号轮毂模板。

测试环境为CPU ：E7500 2.93G 和内存：4G DDR II 。

测试结果如表1所示。

该系统的轮型代码正确识别率为99%以上，由此可以说明基于模板匹配的轮型代码自动识别系统在轮型代码识别过程中使用的算法是有效的。