金属加工表面粗糙度缺陷的产生原因与防止措施

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，例如加工过程中刀具与零件表面间的摩擦、切屑分离时表面层金属的塑性变形以及工艺系统中的高频振动等。由于加工方法和工件材料的不同，被加工表面留下痕迹的深浅、疏密、形状和纹理都有差别。

今天我们分享一下表面粗糙度缺陷的产生原因与相应的防止措施。

01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，主要表现是金属加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。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。

02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。