浅谈机械加工表面粗糙度

浅谈机械加工表面粗糙度机器由机械零件装配而成，机器的失效是个别零件的失效造成的，其根本原因是零件丧失了其应具备的使用性能。而研究与生产实践表明，零件的失效大都从表面开始，零件表面质量的高低是决定其使用性能好坏的重要因素。因此，在机械加工产品检测过程中表面质量的检测是重中之重。在国家标准要求中评价加工产品质量的表面结构参数有三种如下图所示：(1)波距小于1mm，属于微观几何形状误差——表面粗糙度。(2)波距10mm以上的且不呈明显周期性变化的——宏观的几何形状误差。(3)波距介于1~10mm的并呈周期性变化的——表面波纹度其中表面粗糙度主要由加工过程中刀具和零件表面间的摩擦、切削分离时金属层的塑性变形以及工艺系统的高频振动等原因形成。1表面粗糙度对零件使用性能的影响1.摩擦和磨损方面表面越粗糙，摩擦系数就越大，摩擦阻力就越大，零件配合面的磨损就会加剧。2.配合性质方面表面粗糙度影响配合性质的稳定性。对间隙配合，粗糙的部分会因峰尖很快磨损而使间隙逐渐加大；对过盈配合，则因装配表面的峰顶被挤平，而使得实际过盈量减少，影响连接强度。3.疲劳强度方面表面越粗糙，一般表面微观不平的凹痕就越深，交变应力作用下的应力集中就越严重，易造成零件抗疲劳强度的降低，导致零件失效。4.耐腐蚀性方面粗糙的部门，腐蚀性气体或液体易于通过表面微观凹谷渗入到金属内层，造成表面锈蚀。5.接触刚度方面表面越粗糙，表面间接触面积越小，单位面积受力越大，表面峰顶处的局部塑形变形加剧，接触刚度下降，影响机器工作精度和平稳性。2表面粗糙度的评定与参数选择国家标准规定，三个与轮廓有关的参数是基本评定参数，即轮廓算术平均偏差Ra、微观不平度十点高度Rz轮廓最大高度Ry.，而轮廓微观不平度平均间距Sm、轮廓单峰平均间距S和轮廓支承长度率tp是附加评定参数。选择表面粗糙度参数时应注意如下问题:1对于光滑表面和半光滑表面，一般采用作为评Ra定参数。Ra值反映实际轮廓微观几何形状特性的信息量最大，而且Ra值用触针式轮廓仪测量比较容易。2对于极其光滑和极其粗糙表面，宜采用Rz作为评定参数。Rz值通常用非接触式的光切显微镜测量，但Rz不如Ra对表面微观几何形状特征反映得全面。3对不允许出现较大加工痕迹和受交变应力作用的部门，应采用Ry作为评定参数。Ry概念简单、测量方便，但Ry不如Ra或Rz，因此对于狭小表面Ry具有实际意义。另外可按实际情况，Ry与Ra或Rz联用，综合控制表面粗糙度。4对密封性要求高的表面，可使用间距特性参数Sm（轮廓微观不平度的平均间距）和S（轮廓的单峰平均间距）。5对耐磨性要求高的表面，可规定tp（轮廓支承长度率）.3表面粗糙度的检测方法常用的表面粗糙度的测量方法有：1比较法:将被测表面对照粗糙度样板，用肉眼或借助于放大镜，比较显微镜直接进行比较，也可以用手触摸，划动感觉来判断被测表面的粗糙度。多用于车间，一般只用于评定表面粗糙度值较大的工件。2光切法:双管显微镜是应用光切原理测量表面粗糙度的。双管显微镜常用于测量Ra或Rz值，由于受到分辨率的限制，一般测量范围为Rz＝1～80μm..双管显微镜不但适用于测量车、铣、刨及其他类似加工方法的金属表面，还可以用于测量木板、纸张、塑料、电镀层等表面的微观不平度。3干涉法:利用光波干涉原理结合显微系统来测量表面粗糙度的一种方法。常用来测量Rz的值，测量范围一般为Rz＝0.025～0.8μm。干涉显微镜不仅适用于测量高反射率的金属加工表面，也能测量低反射率的玻璃表面，但是主要是用于要求表面粗糙度参数值小的表面。4针描法::针描法也称触针法，是利用金刚石触针在被测表面上轻轻划过，从而测出表面粗糙度Ra值的一种方法。电动轮廓仪就是利用针描测量原理设计的。电动轮廓仪的测量范围一般为Ra＝0.025～6.3μm，仪器配有各种附件，以适应平面、内外圆柱面、锥面、球面、沟槽等形状表面测量。4满足表面粗糙度要求提高机械加工工件表面质量的措施.1制定合理的工艺规程：制订科学合理的工艺规程是保证工件表面质量的基础。科学合理的工艺规程是加工工件的方法依据。只有制订了科学合理的工艺规程，才能为加工工件表面质量满足要求提供科学合理的方法依据，使加工工件表面质量满足要求成为可能。对科学合理的工艺规程的要求是工艺流程要短，定位要准确，选择定位基准时尽量使定位基准与设计基准重合。2合理的选择切削参数：选择合理的切削参数可以有效抑制积屑瘤的形成，降低理论加工残留面积的高度，保证加工工件的表面质量。切削参数的选择主要包括切削刀具角度的选择、切削速度的选择和切削深度及进给速度的选择等。3合理的选择切削液：选择合理的切削液可以改善工件与刀具间的摩擦系数，可降低切削力和切削温度，从而减轻刀具的磨损，以保证工件的加工质量。工件的表面质量与其使用性能密切相关，工件的使用性能是以保证机器正常工作为前提的设计要求，因此在加工工件过程中，我们还应从经济效益等多方面考虑，才能既保证工件表面的加工质量，又避免增大零件的制造成本，造成不必要的损失。只有了解和掌握影响机械加工表面质量的因素，才能在生产实践中，采取相应的工艺措施，减少零件因表面质量缺陷而引起的加工质量问题，从而提高机械产品的使用性能、寿命和可靠性。