数控加工中产品粗糙度的缺陷产生原因与排除方法

在金属加工中，表面粗糙度缺陷严重影响金属加工质量，而表面粗糙度缺陷产生的机理与各方面粗糙度缺陷的排除方法值得我们深入研究并不断完善。

表面粗糙度是衡量零件表面质量的标准，对于零件的美观、接触面摩擦、贴合面密封、旋转件疲劳强度等等都有着不同程度的影响。在零件设计和制造的过程中，要确定并保证零件的表面粗糙度等级。

但是在实际金属加工过程中，会因为刀具、工艺、润滑等多方面原因造成零件表面粗糙度产生缺陷，零件的粗糙度达不到要求就可能导致零件报废，所以必须对零件粗糙度缺陷进行相应的排除办法研究。

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一、常见粗糙度缺陷产生分析

1、刀痕粗糙分析

刀痕粗糙缺陷一般多体现在加大切割进给量的时候，主要是由于在切削过程中，由于刀具形状使得金属加工表面部分金属未切除，残留在加工表面，称之为刀痕。

2、鳞刺现象

一般在切削速度较低，并且运用高速钢或硬质合金刀具对塑性金属材料进行切削时，容易在表面出现鳞片状的裂口和毛刺，这种现象称之为鳞刺现象。一般在拉削、插削、滚齿等加工过程中容易出现这种情况。当处在低速度、小前角刀具切削塑性材料时，会形成挤裂切屑的情况，这就造成刀与屑间产生力的作用，并周期性地变化，这使得金属积聚，加工表面出现断裂和鳞刺现象。

3、划伤和拉毛

划伤和拉毛在粗糙度缺陷类别里也比较常见，齿轮加工过程中的啃齿现象、磨削加工的拉毛等等，都是划伤和拉毛的代表性现象。而我们可以根据划伤和拉毛的痕迹情况，对它们的产生原因进行分析，以求制定好排除措施。

4、刀花不匀

针对于刀花不匀现象，主要原因还是在于机床，主要表现是金属交工表面的刀具切削痕迹不均匀。

5、高频振纹

在金属加工过程中，整个工艺系统都会随之振动，机床、刀具、工件都会对金属零件表面粗糙度有很大的影响。想学习UG编程可以加QQ群304214709领取UG学习资料和课程，其中工艺系统的低频振动一般在工件表面上产生波纹度，而工艺系统高频振动产生的振纹则属粗糙度范畴。工艺系统的振动主要包括受迫振动和自激振动。受迫振动是由于受周期性外力的作用而产生的振动。自激振动则是系统运动自身激发的振动，最常见的自激振动是切削自振。

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二、常见粗糙度缺陷排除分析

1、刀痕排除分析

首先切削时，应选择允许范围内较小的进给量，但进给量不能太小，不然也影响切削的粗糙度。其次，刃磨刀具的时候，要在允许范围内适当增大刀尖圆弧半径，对粗糙度会有一定裨益。

2、鳞刺现象排除分析

首先要把控切削速度。鳞刺现象的产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围，都会产生鳞刺现象。其次是切削厚度，要尽量减小切削厚度，切削厚度的增大，对于切屑和刀具前面之间的压力会越来越大，如果形成挤裂切屑或单元切屑，会使鳞刺现象出现得更频繁和严重。另外采用质量较好的切削液也能有效抑制鳞刺现象的产生。合理地选择刀具的角度，也是排除鳞刺现象的有效方法。最后要对工件材料的切削加工性不断改善，比如，在某些情况下，可以对材料进行加热处理后再进行切削，这样鳞刺现象也会减少产生。

3、划伤和拉毛排除分析

划伤和拉毛如果痕迹分布比较规律，一般是因为机床出现问题，机床中如主轴箱、溜板箱、进给箱等传统系统中轴弯曲、齿轮齿合不良或者损坏，都会出现规律的划伤和拉毛现象，所以要定时检查机床，经常进行维修保养。

如果划伤和拉毛的痕迹分布不规律，那么可能与切屑、刀具、切削液有关系。比如在深孔加工过程中，排屑不畅就会造成内表面划伤。工件表面拉毛，一般是在磨削过程中由于磨粒、磨屑脱落导致的，也可能是砂轮不合适、切削液不清洁，所以要选择合适的砂轮和清洁的切削液。

4、刀花不匀排除分析

刀花不匀的原因有多种，但常见的例如在磨削外圆时，零件的表面会出现螺旋线性痕迹。这是由于砂轮母线的直线度误差较大所导致的，这就要求我们在砂轮选择和维护保养上规律地做好工作。另外，例如机床工作台或者刀架出现爬行，也会引起走刀不均匀，所以对于机床的检修、维护一定要做到位，以最大程度地做到预防和避免。

5、高频振纹排除分析

消除高频振纹的主要方法是找出振源，消除振动，或把振动减至允许的范围内。

例如：由于零件旋转不平衡引起的振动，机床传动系统引起的振动等等，都是属于受迫振动，可以通过找出振源，调整并修理好机床，大体就可以排除振动影响，同时振纹也会随之消失。而如果是切削自振，这种运动是存在于整个切削过程中的，这就要对机床、刀具、工件整个工艺系统一起进行调整，比如改变切削用量、合理选择刀具的几何参数、合理夹持刀具和工件、调整机床间隙、提高机床的抗振性等。

通过对车床加工中常见粗糙度缺陷的研究及分析，找出切削中影响表面粗糙度的因素，并找出相应的措施和排除方法，一方面可在加工前防患于未然，另一方面在出现问题时能及时准确地找到问题原因，及时予以解决，对于提高产品质量、促进互换性生产有着现实的意义。

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