影响切削加工表面粗糙度的因素及控制方法

切削加工影响表面粗糙度的主要因素有几何因素、物理因素及工艺系统振动等。

1．刀具切削刃几何形状的影响

由于刀具切削刃的几何形状、几何参数、进给运动及切削刃本身粗糙等因素的影响，未能将被加工表面上的材料层完全干净地除去，在已加工表面上遗留下残留面积的形状与刀具形状完全一致，其高度H 为理论表面粗糙度。

若背吃刀量较大，如图6-4a）所示，刀尖圆弧半径rε为零时，其波峰的高度H 为

式中　f—进给量（mm·r-1）；

—主偏角（°）；

—副偏角（°）。

若背吃刀量及中心角α 很小，如图6-4b）所示，刀尖圆弧半径为rε时，其波峰的高度H 为

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由式（6-1）和式（6-2）可知，减小进给量，减小刀具的主、副偏角，以及增大刀尖圆弧半径都可减小表面粗糙度。对于宽刃刀具，刃口的表面粗糙度对工件表面的表面粗糙度影响很大。

图6-4　车削加工时影响表面粗糙度的几何因素

2．工件材料的影响

上述计算只考虑了影响表面粗糙度的几何因素，是个理论值。实际切削时，切削刃及后刀面与工件的挤压和摩擦，工件材料发生塑性变形，致使已加工表面的实际轮廓与理论残留面积的轮廓有很大的差异。一般来说，韧性较大的弹塑性材料，加工后表面粗糙度也大。对于同样的材料，晶粒组织越粗大，加工后的粗糙度越大。为了减小加工后的粗糙度，常在切削加工前进行正火、调质处理等热处理，以得到均匀细密的晶粒组织。

3．切削用量的影响

1）切削速度v 的影响。切削速度高，切削过程中的切屑和加工表面的塑性变形小，加工表面的粗糙度也小；以较低的切削速度切削时，有可能产生积屑瘤和鳞刺，使加工表面上出现深浅和宽窄都不断变化的刀痕，严重恶化了加工表面质量。

2）进给量f 的影响。减小进给量不仅可减小粗糙度，还可减小切削时的塑性变形，但当f 过小时，则增加刀具与工件表面的挤压次数，使塑性变形增大，反而增大了粗糙度。

3）背吃刀量ap的影响。一般背吃刀量对表面粗糙度影响不大，但在精加工中却对表面粗糙度有影响。过小的ap将使切削刃圆弧对加工表面产生强烈的挤压和摩擦，引起附加的塑性变形，从而增大了表面粗糙度。