金属加工中表面粗糙度缺陷的产生与排除分析

引言

在金属加工中，表面粗糙度缺陷严重影响金属加工质量，而表面粗糙度缺陷产生的机理与各方面粗糙度缺陷的排除方法值得我们深入研究并不断完善。 表面粗糙度是衡量零件表面质量的标准，对于零件的美观、接触面摩擦、贴合面密封、旋转件疲劳强度等等都有着不同程度的影响。在零件设计和制造的过程中，要确定并保证零件的表面粗糙度等级。但是在实际金属加工过程中，会因为刀具、工艺、润滑等多方面原因造成零件表面粗糙度产生缺陷，零件的粗糙度达不到要求就可能导致零件报废，所以必须对零件粗糙度缺陷进行相应的排除办法研究。

一、金属加工过程中常见粗糙度缺陷产生分析

1.刀痕粗糙分析。

刀痕粗糙缺陷一般多体现在加大切割进给量的时候，主要是由于在切削过程中，由于刀具形状使得金属加工表面部分金属未切除，残留在加工表面，称之为刀痕。

2.鳞刺现象。

一般在切削速度较低，并且运用高速钢或硬质合金刀具对塑性金属材料进行切削时，容易在表面出现鳞片状的裂口和毛刺，这种现象称之为鳞刺现象。一般在拉削、插削、滚齿等加工过程中容易出现这种情况。当处在低速度、小前角刀具切削塑性材料时，会形成挤裂切屑的情况，这就造成刀与屑间产生力的作用，并周期性地变化，这使得金属积聚，加工表面出现断裂和鳞刺现象。

3.划伤和拉毛。

划伤和拉毛在粗糙度缺陷类别里也比较常见，齿轮加工过程中的啃齿现象、磨削加工的拉毛等等，都是划伤和拉毛的代表性现象。而我们可以根据划伤和拉毛的痕迹情况，对它们的产生原因进行分析，以求制定好排除措施。

4.刀花不匀。

针对于刀花不匀现象，主要原因还是在于机床，主要表现是金属交工表面的刀具切削痕迹不均匀。

5.高频振纹。

在金属加工过程中，整个工艺系统都会随之振动，机床、刀具、工件都会对金属零件表面粗糙度有很大的影响。其中工艺系统的低频振动一般在工件表面上产生波纹度，而工艺系统高频振动产生的振纹则属粗糙度范畴。工艺系统的振动主要包括受迫振动和自激振动。受迫振动是由于受周期性外力的作用而产生的振动。自激振动则是系统运动自身激发的振动，最常见的自激振动是切削自振。

二、金属加工过程中常见粗糙度缺陷排除分析

1.刀痕排除分析。

首先切削时，应选择允许范围内较小的进给量，但进给量不能太小，不然也影响切削的粗糙度。其次，刃磨刀具的时候，要在允许范围内适当增大刀尖圆弧半径，对粗糙度会有一定裨益。

2.鳞刺现象排除分析。

首先要把控切削速度。鳞刺现象的产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围，都会产生鳞刺现象。其次是切削厚度，要尽量减小切削厚度，切削厚度的增大，对于切屑和刀具前面之间的压力会越来越大，如果形成挤裂切屑或单元切屑，会使鳞刺现象出现得更频繁和严重。另外采用质量较好的切削液也能有效抑制鳞刺现象的产生。合理地选择刀具的角度，也是排除鳞刺现象的有效方法。最后要对工件材料的切削加工性不断改善，比如，在某些情况下，可以对材料进行加热处理后再进行切削，这样鳞刺现象也会减少产生。

3.划伤和拉毛排除分析。

划伤和拉毛如果痕迹分布比较规律，一般是因为机床出现问题，机床中如主轴箱、溜板箱、进给箱等传统系统中轴弯曲、齿轮齿合不良或者损坏，都会出现规律的划伤和拉毛现象，所以要定时检查机床，经常进行维修保养。

如果划伤和拉毛的痕迹分布不规律，那么可能与切屑、刀具、切削液有关系。比如在深孔加工过程中，排屑不畅就会造成内表面划伤。工件表面拉毛，一般是在磨削过程中由于磨粒、磨屑脱落导致的，也可能是砂轮不合适、切削液不清洁，所以要选择合适的砂轮和清洁的切削液。

4.刀花不匀排除分析。

刀花不匀的原因有多种，但常见的例如在磨削外圆时，零件的表面会出现螺旋线性痕迹。这是由于砂轮母线的直线度误差较大所导致的，