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金屬加工表面粗糙度缺陷的產(chǎn)生原因與防止措施

發(fā)布日期:2022-05-07 09:56:58  點(diǎn)擊次數(shù):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(shí)表面層金屬的塑性變形以及工藝系統(tǒng)中的高頻振動(dòng)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(chǎn)生原因與相應(yīng)的防止措施。


01常見粗糙度缺陷產(chǎn)生分析


1、刀痕粗糙分析


刀痕粗糙缺陷一般多體現(xiàn)在加大切割進(jìn)給量的時(shí)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(xiàn)象


一般在切削速度較低,并且運(yùn)用高速鋼或硬質(zhì)合金刀具對(duì)塑性金屬材料進(jìn)行切削時(shí),容易在表面出現(xiàn)鱗片狀的裂口和毛刺,這種現(xiàn)象稱之為鱗刺現(xiàn)象。
一般在拉削、插削、滾齒等加工過程中容易出現(xiàn)這種情況。當(dāng)處在低速度、小前角刀具切削塑性材料時(shí),會(huì)形成擠裂切屑的情況,這就造成刀與屑間產(chǎn)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(xiàn)斷裂和鱗刺現(xiàn)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(xiàn)象、磨削加工的拉毛等等,都是劃傷和拉毛的代表性現(xiàn)象。而我們可以根據(jù)劃傷和拉毛的痕跡情況,對(duì)它們的產(chǎn)生原因進(jìn)行分析,以求制定好排除措施。


4、刀花不勻
針對(duì)于刀花不勻現(xiàn)象,主要原因還是在于機(jī)床,主要表現(xiàn)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(gè)工藝系統(tǒng)都會(huì)隨之振動(dòng),機(jī)床、刀具、工件都會(huì)對(duì)金屬零件表面粗糙度有很大的影響。其中工藝系統(tǒng)的低頻振動(dòng)一般在工件表面上產(chǎn)生波紋度,而工藝系統(tǒng)高頻振動(dòng)產(chǎn)生的振紋則屬粗糙度范疇。


工藝系統(tǒng)的振動(dòng)主要包括受迫振動(dòng)和自激振動(dòng)。受迫振動(dòng)是由于受周期性外力的作用而產(chǎn)生的振動(dòng)。自激振動(dòng)則是系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)自身激發(fā)的振動(dòng),最常見的自激振動(dòng)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(shí),應(yīng)選擇允許范圍內(nèi)較小的進(jìn)給量,但進(jìn)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(shí)候,要在允許范圍內(nèi)適當(dāng)增大刀尖圓弧半徑,對(duì)粗糙度會(huì)有一定裨益。


2、鱗刺現(xiàn)象排除分析


首先要把控切削速度。鱗刺現(xiàn)象的產(chǎn)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(huì)產(chǎn)生鱗刺現(xiàn)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(duì)于切屑和刀具前面之間的壓力會(huì)越來越大,如果形成擠裂切屑或單元切屑,會(huì)使鱗刺現(xiàn)象出現(xiàn)得更頻繁和嚴(yán)重。


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


最后要對(duì)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(duì)材料進(jìn)行加熱處理后再進(jìn)行切削,這樣鱗刺現(xiàn)象也會(huì)減少產(chǎn)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(guī)律,一般是因?yàn)闄C(jī)床出現(xiàn)問題,機(jī)床中如主軸箱、溜板箱、進(jìn)給箱等傳統(tǒng)系統(tǒng)中軸彎曲、齒輪齒合不良或者損壞,都會(huì)出現(xiàn)規(guī)律的劃傷和拉毛現(xiàn)象,所以要定時(shí)檢查機(jī)床,經(jīng)常進(jìn)行維修保養(yǎng)。


如果劃傷和拉毛的痕跡分布不規(guī)律,那么可能與切屑、刀具、切削液有關(guān)系。比如在深孔加工過程中,排屑不暢就會(huì)造成內(nèi)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(dǎo)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(shí),零件的表面會(huì)出現(xiàn)螺旋線性痕跡。這是由于砂輪母線的直線度誤差較大所導(dǎo)致的,這就要求我們?cè)谏拜嗊x擇和維護(hù)保養(yǎng)上規(guī)律地做好工作。另外,例如機(jī)床工作臺(tái)或者刀架出現(xiàn)爬行,也會(huì)引起走刀不均勻,所以對(duì)于機(jī)床的檢修、維護(hù)一定要做到位,以最大程度地做到預(yù)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(dòng),或把振動(dòng)減至允許的范圍內(nèi)。


例如:由于零件旋轉(zhuǎn)不平衡引起的振動(dòng),機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)引起的振動(dòng)等等,都是屬于受迫振動(dòng),可以通過找出振源,調(diào)整并修理好機(jī)床,大體就可以排除振動(dòng)影響,同時(shí)振紋也會(huì)隨之消失。而如果是切削自振,這種運(yùn)動(dòng)是存在于整個(gè)切削過程中的,這就要對(duì)機(jī)床、刀具、工件整個(gè)工藝系統(tǒng)一起進(jìn)行調(diào)整,比如改變切削用量、合理選擇刀具的幾何參數(shù)、合理夾持刀具和工件、調(diào)整機(jī)床間隙、提高機(jī)床的抗振性等。


通過對(duì)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(yīng)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(xiàn)問題時(shí)能及時(shí)準(zhǔn)確地找到問題原因,及時(shí)予以解決,對(duì)于提高產(chǎn)品質(zhì)量、促進(jìn)互換性生產(chǎn)有著現(xiàn)實(shí)的意義。

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