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阐述精密零件加工时产生表面粗糙度原因是什么?

文章出处:公司动态 责任编辑:东莞开成精密五金有限公司 发表时间:2024-11-07
  ​精密零件加工是一种好的机械加工方式,主要是指在零件的加工过程中,通过精确的加工设备、好的加工工艺和高精度的检测手段,严格控制零件的尺寸精度、形状精度、位置精度以及表面质量,使其达到极高的精度要求。这种加工方式所涉及的零件通常具有复杂的几何形状、严格的尺寸公差和较高的表面质量标准,其精度等级一般在微米(μm)甚至纳米(nm)级别。
精密零件加工
刀具因素
刀具几何形状:刀具的刃口半径、前角和后角等几何参数对零件表面粗糙度有显著影响。例如,刀具刃口半径过大,在切削过程中会对工件表面产生挤压和摩擦,使加工表面产生塑性变形,进而增加表面粗糙度。若刀具前角过小,切削力会增大,容易引起振动,导致表面粗糙度变差。
刀具磨损:刀具在使用过程中会逐渐磨损,磨损后的刀具刃口不再锋利。当刀具磨损到一定程度,切削刃会变得粗糙,在切削精密零件时,就会在工件表面留下划痕,使表面粗糙度增大。比如,车削加工中,磨损的车刀会使零件表面出现明显的刀纹。
切削参数因素
切削速度:切削速度较低时,刀具与工件之间的摩擦时间较长,容易产生积屑瘤。积屑瘤会周期性地脱落并黏附在工件表面,使表面粗糙度增大。而切削速度过高,可能会引起切削刃的破损和振动,也会对表面质量产生不良影响。
进给量:进给量是指刀具在工件旋转一周或每次往复运动时,刀具在进给方向上移动的距离。进给量越大,切削厚度越大,加工后的表面残留面积也越大,从而导致表面粗糙度值升高。例如,在铣削加工中,较大的进给量会使铣削后的表面留下明显的刀痕。
切削深度:切削深度过大时,切削力会显著增加,容易使工件产生振动,导致表面质量下降。而且过大的切削深度可能会超出机床和刀具的加工能力范围,使加工精度和表面粗糙度难以保证。
工件材料因素
材料的硬度和韧性:硬度较高的工件材料,在切削加工时切削力较大,容易产生振动,并且刀具磨损也会加快,这些因素都会导致表面粗糙度增大。韧性好的材料,在切削过程中容易产生塑性变形,使得加工后的表面不够平整。例如,加工不锈钢等韧性较高的材料时,其表面容易出现撕裂和毛刺现象。
材料的金相组织:不同的金相组织会影响材料的切削性能。例如,含有粗大晶粒的材料,在切削过程中容易出现不均匀的变形,导致表面粗糙度变差。对于经过热处理的精密零件,其金相组织的变化可能会使材料的切削性能发生改变,从而影响加工表面的粗糙度。
加工工艺系统因素
机床精度:机床本身的精度对精密零件加工的表面粗糙度有重要影响。例如,机床的主轴回转精度不高,在加工过程中会使工件产生圆度误差,从而影响表面粗糙度。机床导轨的直线度误差也会导致刀具与工件之间的相对运动不准确,在工件表面留下加工痕迹。
夹具精度和装夹方式:夹具的精度直接影响工件的定位和夹紧精度。如果夹具的定位面精度不高或者夹紧力不均匀,会使工件在加工过程中产生位移或变形,进而影响表面粗糙度。例如,在磨床加工中,若工件装夹不牢固,在磨削时就会产生振动,使表面出现波纹。
切削液的使用:切削液在加工过程中有冷却、润滑和排屑的作用。如果切削液的选择不当,如润滑性能差,在切削时不能有效地减少刀具与工件之间的摩擦,会使表面粗糙度增大。另外,切削液的供给方式和流量也很重要,若不能将切削区域充分冷却和润滑,同样会影响加工表面质量。
振动因素
强迫振动:机床外部的振源,如附近正在运行的大型设备、车间内的运输车辆等产生的振动,会通过地基或空气传递给机床和工件,引起强迫振动。这种振动会导致刀具与工件之间的相对运动不稳定,在工件表面形成振纹,增加表面粗糙度。
自激振动:在切削过程中,由于切削力的动态变化等原因,可能会引发机床 - 刀具 - 工件系统的自激振动。自激振动的频率通常与机床系统的固有频率有关,一旦发生,会持续振动,对加工表面质量造成严重破坏。例如,在钻削细长孔时,容易出现自激振动,使孔壁表面粗糙度明显增大。

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