浅论表面粗糙度及其影响因素
浅论表面粗糙度及其影响因素
高瑞兰
摘 要：本文简要介绍了表面粗糙度对机械零件使用性能的影响，强调要获得好的工件表面质量，就必须降低表面粗糙度，并简要列举了降低表面粗糙度的几种措施。
关键词：表面粗糙度 工作精度 配合性质 加工参数 切削液
表面粗糙度是指零件加工表面具有的较小间距和峰谷所形成的微观几何形状误差。表面粗糙度越小，零件表面越光滑。在机械加工过程中，工件表面粗糙度的大小，是衡量工件表面质量的重要标志，对机械零件的使用性能具有很大影响。
一、工件表面粗糙度对机械零件使用性能的影响
1.加剧零件的摩擦和磨损
机器做功时，许多零件的表面之间存在着相互运动，相互运动将产生摩擦，进而导致磨损。由于零件表面粗糙度的存在，当两个零件表面接触时，它们的接触面不是整个零件表面，而仅仅是两加工表面上许多突出小峰的顶端，从而导致实际接触面积只是理论面积的一部分，而加剧了零件的磨损。并且表面越粗糙，接触面积越小，越易磨损，也就是零件的耐磨性越差。但同时也要注意并不是表面越光滑越好，当表面粗糙度值超过一定值后，会由于表面过于光滑不利于润滑液的储存，且使接触表面之间的分子亲和力增大，甚至发生分子粘合，使摩擦阻力增大，从而进入一个急剧磨损阶段。
2.影响机器和仪器的工作精度
工件的粗糙表面易于磨损，使配合间隙增大，从而使运动件灵敏度下降，影响机器和仪器的工作精度。
3.对配合性质造成影响
在间隙配合中，如果零件的配合表面粗糙，就会使配合件很快磨损而增大配合间隙，改变配合性质，降低配合精度；在过盈配合中，如果零件的配合表面粗糙，则装配后配合表面的凸峰被挤平，配合件间的有效过盈量减小，降低配合件间的连接强度，从而影响配合的有效性。
4.对零件强度造成影响
零件表面越粗糙，对应力集中越敏感，特别是在交变载荷作用下，产生的交变应力在工件表面微观不平度凹谷处易造成应力集中，从而形成细小裂纹，甚至使工件损坏。
5.对零件耐腐蚀性产生影响
零件的表面粗糙度在一定程度上影响零件的耐腐蚀性。(职教论文 fanwen.oyaya.net)零件表面越粗糙，越容易积聚腐蚀性物质，凹谷越深，渗透与腐蚀作用越强烈。
可见，要提高工件的使用性能，提高表面质量，就必须减小工件表面粗糙度值。
二、降低工件表面粗糙度的措施
要降低切削工件表面粗糙度，我们主要应从以下几个方面考虑。
1.选用好的刀具
刀具的几何形状对工件表面质量影响最大，俗话说磨刀不误砍柴工，磨刀在冷加工中起到至关重要的作用。在磨刀过程中应注意以下关键点：刀具的前角适当增大，使刀具易于切入工件，从而减小切削变形的切削力；当前角一定时，适当增大后角，使切削刃钝圆半径减小，增大刀刃锋利度；在精加工时，为了减小刀具与工件的摩擦和挤压，以提高工件表面加工质量，可选取较小的主偏角和副偏角、较大的刀尖圆弧半径。
2.合理使用加工参数
在工件材料、刀具几何参数、车床等切削条件一定的情况下，合理的选择粗加工和精加工余量、切削用量对工件的加工精度、表面粗糙度有很大的影响，而且还与提高生产率，降低生产成本密切相关。在粗加工时，加工余量较大，主要应考虑尽可能提高生产效率和保证必要的刀具寿命，所以应首先选择尽可能大的切削深度，然后再选取合适的进给量，最后在保证机床载荷及刀具经济耐用的条件下，应尽可能选取较大的切削速度，同时为半精车或精车留下最小的加工余量。在半精车和精车时，为了保证加工精度的表面质量，由于被切削层较薄，切削阻力较小，刀具磨损也不突出，所以应尽可能选取较高的切削速度，同时选取较小的进给量和切削深度。
3.合理使用切削液
在切削加工中合理选择切削润滑液，提高冷却润滑效果，能减小切削过程中的摩擦，控制积屑和鳞刺的生成，有利于减小表面粗糙度值。当切削润滑液中含有表面活性物质如硫、氯等化合物时，润滑性能增强，能使切削区金属材料的塑性变形程度下降，从而减小了加工表面的粗糙度值。
4.影响工件表面质量的其他因素
机床本身精度、工件结构特性、工艺制定合理性、合理的工装及夹具对工件表面质量也起着至关重要的作用。在工件材料方面，切削低碳钢、低合金钢时，要对工件进行调质处理；加工中碳钢及中碳合金钢时，若采用较高切削速度，工件应为珠光体组织，若采用较低切削速度，工件应为片状珠光体加细晶粒的铁素体组织；加工易切削钢中应含有硫、铅等元素；灰铸铁中石墨的颗粒尺寸要小。
在切削加工时要根据实际情况综合考虑各方面的因素，并不断地总结经验，采取不同的措施，以减小工件表面粗糙度值，以达到合格工件表面的质量要求。
（作者单位：济南市技师学院） 《浅论表面粗糙度及其影响因素》
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高瑞兰
摘 要：本文简要介绍了表面粗糙度对机械零件使用性能的影响，强调要获得好的工件表面质量，就必须降低表面粗糙度，并简要列举了降低表面粗糙度的几种措施。
关键词：表面粗糙度 工作精度 配合性质 加工参数 切削液
表面粗糙度是指零件加工表面具有的较小间距和峰谷所形成的微观几何形状误差。表面粗糙度越小，零件表面越光滑。在机械加工过程中，工件表面粗糙度的大小，是衡量工件表面质量的重要标志，对机械零件的使用性能具有很大影响。
一、工件表面粗糙度对机械零件使用性能的影响
1.加剧零件的摩擦和磨损
机器做功时，许多零件的表面之间存在着相互运动，相互运动将产生摩擦，进而导致磨损。由于零件表面粗糙度的存在，当两个零件表面接触时，它们的接触面不是整个零件表面，而仅仅是两加工表面上许多突出小峰的顶端，从而导致实际接触面积只是理论面积的一部分，而加剧了零件的磨损。并且表面越粗糙，接触面积越小，越易磨损，也就是零件的耐磨性越差。但同时也要注意并不是表面越光滑越好，当表面粗糙度值超过一定值后，会由于表面过于光滑不利于润滑液的储存，且使接触表面之间的分子亲和力增大，甚至发生分子粘合，使摩擦阻力增大，从而进入一个急剧磨损阶段。
2.影响机器和仪器的工作精度
工件的粗糙表面易于磨损，使配合间隙增大，从而使运动件灵敏度下降，影响机器和仪器的工作精度。
3.对配合性质造成影响
在间隙配合中，如果零件的配合表面粗糙，就会使配合件很快磨损而增大配合间隙，改变配合性质，降低配合精度；在过盈配合中，如果零件的配合表面粗糙，则装配后配合表面的凸峰被挤平，配合件间的有效过盈量减小，降低配合件间的连接强度，从而影响配合的有效性。
4.对零件强度造成影响
零件表面越粗糙，对应力集中越敏感，特别是在交变载荷作用下，产生的交变应力在工件表面微观不平度凹谷处易造成应力集中，从而形成细小裂纹，甚至使工件损坏。
5.对零件耐腐蚀性产生影响
零件的表面粗糙度在一定程度上影响零件的耐腐蚀性。(职教论文 fanwen.oyaya.net)零件表面越粗糙，越容易积聚腐蚀性物质，凹谷越深，渗透与腐蚀作用越强烈。
可见，要提高工件的使用性能，提高表面质量，就必须减小工件表面粗糙度值。
二、降低工件表面粗糙度的措施
要降低切削工件表面粗糙度，我们主要应从以下几个方面考虑。
1.选用好的刀具
刀具的几何形状对工件表面质量影响最大，俗话说磨刀不误砍柴工，磨刀在冷加工中起到至关重要的作用。在磨刀过程中应注意以下关键点：刀具的前角适当增大，使刀具易于切入工件，从而减小切削变形的切削力；当前角一定时，适当增大后角，使切削刃钝圆半径减小，增大刀刃锋利度；在精加工时，为了减小刀具与工件的摩擦和挤压，以提高工件表面加工质量，可选取较小的主偏角和副偏角、较大的刀尖圆弧半径。
2.合理使用加工参数
在工件材料、刀具几何参数、车床等切削条件一定的情况下，合理的选择粗加工和精加工余量、切削用量对工件的加工精度、表面粗糙度有很大的影响，而且还与提高生产率，降低生产成本密切相关。在粗加工时，加工余量较大，主要应考虑尽可能提高生产效率和保证必要的刀具寿命，所以应首先选择尽可能大的切削深度，然后再选取合适的进给量，最后在保证机床载荷及刀具经济耐用的条件下，应尽可能选取较大的切削速度，同时为半精车或精车留下最小的加工余量。在半精车和精车时，为了保证加工精度的表面质量，由于被切削层较薄，切削阻力较小，刀具磨损也不突出，所以应尽可能选取较高的切削速度，同时选取较小的进给量和切削深度。
3.合理使用切削液
在切削加工中合理选择切削润滑液，提高冷却润滑效果，能减小切削过程中的摩擦，控制积屑和鳞刺的生成，有利于减小表面粗糙度值。当切削润滑液中含有表面活性物质如硫、氯等化合物时，润滑性能增强，能使切削区金属材料的塑性变形程度下降，从而减小了加工表面的粗糙度值。
4.影响工件表面质量的其他因素
机床本身精度、工件结构特性、工艺制定合理性、合理的工装及夹具对工件表面质量也起着至关重要的作用。在工件材料方面，切削低碳钢、低合金钢时，要对工件进行调质处理；加工中碳钢及中碳合金钢时，若采用较高切削速度，工件应为珠光体组织，若采用较低切削速度，工件应为片状珠光体加细晶粒的铁素体组织；加工易切削钢中应含有硫、铅等元素；灰铸铁中石墨的颗粒尺寸要小。
在切削加工时要根据实际情况综合考虑各方面的因素，并不断地总结经验，采取不同的措施，以减小工件表面粗糙度值，以达到合格工件表面的质量要求。
（作者单位：济南市技师学院） 《浅论表面粗糙度及其影响因素》
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