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    金屬加工表面粗糙度缺陷的產生原因與防止措施

    發布日期:2022-05-07 09:56:58  點擊次數:3952

    表面粗糙度一般是由所采用的加工方法和其他因素所形成的,例如加工過程中刀具與零件表面間的摩擦、切屑分離時表面層金屬的塑性變形以及工藝系統中的高頻振動等。由于加工方法和工件材料的不同,被加工表面留下痕跡的深淺、疏密、形狀和紋理都有差別。


    今天我們分享一下表面粗糙度缺陷的產生原因與相應的防止措施。


    01常見粗糙度缺陷產生分析


    1、刀痕粗糙分析


    刀痕粗糙缺陷一般多體現在加大切割進給量的時候,主要是由于在切削過程中,由于刀具形狀使得金屬加工表面部分金屬未切除,殘留在加工表面,稱之為刀痕。


    2、鱗刺現象


    一般在切削速度較低,并且運用高速鋼或硬質合金刀具對塑性金屬材料進行切削時,容易在表面出現鱗片狀的裂口和毛刺,這種現象稱之為鱗刺現象。
    一般在拉削、插削、滾齒等加工過程中容易出現這種情況。當處在低速度、小前角刀具切削塑性材料時,會形成擠裂切屑的情況,這就造成刀與屑間產生力的作用,并周期性地變化,這使得金屬積聚,加工表面出現斷裂和鱗刺現象。


    3、劃傷和拉毛


    劃傷和拉毛在粗糙度缺陷類別里也比較常見,齒輪加工過程中的啃齒現象、磨削加工的拉毛等等,都是劃傷和拉毛的代表性現象。而我們可以根據劃傷和拉毛的痕跡情況,對它們的產生原因進行分析,以求制定好排除措施。


    4、刀花不勻
    針對于刀花不勻現象,主要原因還是在于機床,主要表現是金屬加工表面的刀具切削痕跡不均勻。


    5、高頻振紋


    在金屬加工過程中,整個工藝系統都會隨之振動,機床、刀具、工件都會對金屬零件表面粗糙度有很大的影響。其中工藝系統的低頻振動一般在工件表面上產生波紋度,而工藝系統高頻振動產生的振紋則屬粗糙度范疇。


    工藝系統的振動主要包括受迫振動和自激振動。受迫振動是由于受周期性外力的作用而產生的振動。自激振動則是系統運動自身激發的振動,最常見的自激振動是切削自振。


    02常見粗糙度缺陷排除分析

    1、刀痕排除分析


    首先切削時,應選擇允許范圍內較小的進給量,但進給量不能太小,不然也影響切削的粗糙度。其次,刃磨刀具的時候,要在允許范圍內適當增大刀尖圓弧半徑,對粗糙度會有一定裨益。


    2、鱗刺現象排除分析


    首先要把控切削速度。鱗刺現象的產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圍,都會產生鱗刺現象。


    其次是切削厚度,要盡量減小切削厚度,切削厚度的增大,對于切屑和刀具前面之間的壓力會越來越大,如果形成擠裂切屑或單元切屑,會使鱗刺現象出現得更頻繁和嚴重。


    另外采用質量較好的切削液也能有效抑制鱗刺現象的產生。合理地選擇刀具的角度,也是排除鱗刺現象的有效方法。


    最后要對工件材料的切削加工性不斷改善,比如,在某些情況下,可以對材料進行加熱處理后再進行切削,這樣鱗刺現象也會減少產生。


    3、劃傷和拉毛排除分析


    劃傷和拉毛如果痕跡分布比較規律,一般是因為機床出現問題,機床中如主軸箱、溜板箱、進給箱等傳統系統中軸彎曲、齒輪齒合不良或者損壞,都會出現規律的劃傷和拉毛現象,所以要定時檢查機床,經常進行維修保養。


    如果劃傷和拉毛的痕跡分布不規律,那么可能與切屑、刀具、切削液有關系。比如在深孔加工過程中,排屑不暢就會造成內表面劃傷。工件表面拉毛,一般是在磨削過程中由于磨粒、磨屑脫落導致的,也可能是砂輪不合適、切削液不清潔,所以要選擇合適的砂輪和清潔的切削液。


    4、刀花不勻排除分析


    刀花不勻的原因有多種,但常見的例如在磨削外圓時,零件的表面會出現螺旋線性痕跡。這是由于砂輪母線的直線度誤差較大所導致的,這就要求我們在砂輪選擇和維護保養上規律地做好工作。另外,例如機床工作臺或者刀架出現爬行,也會引起走刀不均勻,所以對于機床的檢修、維護一定要做到位,以最大程度地做到預防和避免。


    5、高頻振紋排除分析


    消除高頻振紋的主要方法是找出振源,消除振動,或把振動減至允許的范圍內。


    例如:由于零件旋轉不平衡引起的振動,機床傳動系統引起的振動等等,都是屬于受迫振動,可以通過找出振源,調整并修理好機床,大體就可以排除振動影響,同時振紋也會隨之消失。而如果是切削自振,這種運動是存在于整個切削過程中的,這就要對機床、刀具、工件整個工藝系統一起進行調整,比如改變切削用量、合理選擇刀具的幾何參數、合理夾持刀具和工件、調整機床間隙、提高機床的抗振性等。


    通過對車床加工中常見粗糙度缺陷的研究及分析,找出切削中影響表面粗糙度的因素,并找出相應的措施和排除方法,一方面可在加工前防患于未然,另一方面在出現問題時能及時準確地找到問題原因,及時予以解決,對于提高產品質量、促進互換性生產有著現實的意義。

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