影响表面粗糙度的因素解析

影响表面粗糙度的因素有刀具几何形状、工件材料的性质、积屑瘤、切削用量、刀具表面粗糙度、刀具材料等。现主要对刀具几何形状的影响作一介绍。

由式（7-15）、式（7-16）可知，为了减小残留面积高度，刀具应采用较大的刀尖圆弧半径r_ε和较小的副偏角κ′_r；尤其是使κ′_r=0的修光刃，对减小表面粗糙度值非常有效；但修光刃不能过长，否则会引起振动，反而使表面粗糙度值增大，一般只要比进给量稍大一些即可。此外，有修光刃的刀具必须在安装时保证修光刃与已加工表面平行，否则效果不佳。

（1）前角γ_o 刀具前角γ_o一般对表面粗糙度的影响不大，但对塑性大的材料，使用大前角的刀具，可减少积削瘤和鳞刺，是获得较小表面粗糙度值的有效措施。例如，拉削不锈钢的花键拉刀，前角由10°～15°增加到22°时，表面粗糙度可从Ra10μm减小到Ra1.25～2.5μm。此外，增大前角γ_o，可使刀具刃口锋利，便于精密加工，切下薄切屑。但前角太大，会削弱刀具强度和减小散热面积，易使刀具切削强度降低和加速刀具磨损。因此，为了提高加工表面质量，在刀具强度和寿命允许的条件下，应尽量选用大的前角γ_o。

（2）后角α_o 增大后角α_o，可以避免刀具后刀面与过渡表面的摩擦，并减小对冷硬、鳞刺和残余应力的影响。此外，增大后角α_o，使刃口圆弧半径r_ε减小，切削刃锋利，减小了对过渡表面的挤压作用。因此，精加工刀具的后角应适当增大（α_o=10°～15°）。在生产中也有采用α_o＜0°的刀具进行光整加工的，利用后刀面上负后角棱面对切削表面产生挤压作用，使表面粗糙度值减小。挤压加工必须在精度和刚性较高的机床上，采用较低的切削速度、较小的背吃刀量，浇注润滑性能良好的切削液等，挤压后可使表面粗糙度达Ra0.25～2.5μm，并提高了表面层的硬度和疲劳强度。(www.xing528.com)

（3）主、副偏角κ_r、κ′_r和刀尖圆弧半径r_ε 主、副偏角κ_r、κ′_r和刀尖圆弧半径r_ε是控制残留面积高度R_max的两个主要因素。减小副偏角κ′_r和增大刀尖圆弧半径r_ε使表面粗糙度值Ra减小。由式（7-15）、式（7-16），可根据加工表面粗糙度值Ra找出对应的副偏角κ′_r和刀尖圆弧半径r_ε值。

但过小的副偏角κ′_r和太大的刀尖圆弧半径r_ε，均可能增加切削刃、后刀面与过渡表面的摩擦，增大背向力F_P，这在工艺系统刚性不足时易引起振动。减小主偏角κ_r，可使残留面积高度R_max减小，所以用减小主偏角κ_r改善加工表面质量，则应考虑加工工艺系统的刚性。