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切削加工时表面粗糙度形成的原因及其影响因素

发布日期：2008-11-06

1 表面粗糙度产生的原因

几何因素
由于刀具切削刃的几何形状、几何参数、进给运动及切削刃本身的粗糙度等原因，未能将被加工表面上的材料层完全干净地去除掉(只有当刀具上带有刀具的副偏角k_r=0的修光刃、且进给量小于修光刃宽度时，理论上才不产生残留面积)，在已加工表面上遗留下残留面积，残留面积的高度构成了表面粗糙度R_z。
当f≤2r_esink_r，残留面积是由圆弧过渡刃构成。此时
式中：f——进给量，mm/r；
r_e——刀尖圆弧半径。
当2r_esink_r≤f≤(r_e/sink_r)[1-cos(k_r+k_r]，残留面积是由刀尖圆弧过渡刃和直线副切削刃构成。此时 R_z=r_e[1-sin(k_r+b)]×1,000 sinb=1-(f/r_e)sink_r式中k_r，k_r——刀具的主偏角、副偏角。
当f>(r_e/sink_r)[1-cos(k_r+k_r)]，残留面积是由刀尖圆弧过渡刃和二直线主、副切削刃构成。此时

R_z= 1 f-r_e(tan k_r +tan k_r )]×1000

cotk_r+k_r 2 2
当r_e→0时，残留面积是由主、副2条直线切削刃构成。此时

R_z= f ×1000

cotk_r+k_r

刀具切削刃的粗糙度由于直接复映在加工表面上，所以刀具切削刃的粗糙度值，应低于加工表面要求的粗糙度值。
实际上加工表面的粗糙度总是大于按以上计算的残留面积的高度，只有切削脆性材料或高速切削塑性材料时，实际加工表面的粗糙度才比较接近残留面积的高度，说明影响表面粗糙度的还有其他原因。
积屑瘤
积屑瘤的产生，是由于切屑在切削过程中的塑性流动及刀具与切屑的外摩擦超过了内摩擦，在刀具和切屑间很大的压力作用下造成切削底层与刀具前面发生冷焊。积屑瘤对表面粗糙度的影响有两方面：①它能刻划出纵向的沟纹来;②它还会在破碎脱落时沾附在已加工表面上。其主要原因是:当积屑瘤处在生长阶段时，它与前刀面的粘结比较牢，因此积屑瘤在已加工表面上刻划纵向沟纹的可能性大于对已加工表面的沾附。当积屑瘤处于范围以及消退阶段，它已经不很稳定。这时它一方面虽然还时而刻划沟纹，但更多的是沾附在已加工表面上。

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