如何有效提升工件表面精度?

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2022-07-05

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在硬质合金车削加工中,工件表面精度是衡量加工质量的核心指标,其达标情况直接受工艺方法与各类加工因素影响。实际生产中,表面精度不达标问题较为常见,可通过以下针对性措施优化改善:

一、减小工件残留面积高度

工件已加工表面由刀具主、副切削刃共同切削形成。由于刀具几何形状与刀 - 工相对运动特性,部分金属未被完全切除,会在已加工表面残留形成 “残留面积”,其高度直接影响表面精度。通过优化刀具参数与切削用量可有效减小残留面积高度,具体实施需注意:
  1. 优先调整副偏角:相比减小主偏角,减小副偏角对降低残留面积高度的效果更显著;若减小主偏角,会增大径向切削阻力及作用于工件的径向力,若工艺系统(机床、夹具、工件)刚性不足,易引发振动,反而影响精度。
  2. 合理设定刀尖圆弧半径:在机床刚性允许的前提下,适当增大刀尖圆弧半径可减小残留面积高度;但需注意,若圆弧半径超过机床刚度承载范围,会因径向阻力骤增引发振动,反而导致表面粗糙度值变大。
  3. 优化切削速度与进给量:提高切削速度、适当减小进给量,可进一步降低残留面积高度,同时提升加工效率与表面光洁度。

二、避免积屑瘤产生

采用较低或中等切削速度加工塑性材料时,工件切削层金属易与刀具前刀面摩擦粘连,形成 “积屑瘤”,且常伴随鳞刺、毛刺产生,导致过渡表面质量恶化。积屑瘤存在 “形成 - 脱落 - 再形成 - 再脱落” 的循环过程:部分脱落的积屑瘤会粘附在已加工表面,破坏表面平整度;同时,积屑瘤会改变刀具刀尖的实际工作位置,且其本身无法形成锋利切削刃,加工中易引发振动,最终导致工件表面质量与尺寸精度下降。
抑制积屑瘤可从以下方面入手:
  1. 调整切削速度:根据刀具材质选择适配速度 —— 使用高速钢车刀时,需降低切削速度并加注切削油,减少摩擦粘连;使用硬质合金车刀时,应提高切削速度,通过高温降低金属粘连性。
  2. 优化刀具角度与状态:在保证刀刃强度的前提下,增大车刀前角,可减少切削层金属变形与摩擦,有效抑制积屑瘤;同时,需定期打磨刀具前后刀面,降低其表面粗糙度值,保持刀刃锋利度。

三、避免磨损亮斑

车削过程中,若工件表面出现亮斑、亮点,且伴随加工噪声增大,通常表明刀具已严重磨损。磨钝的切削刃无法有效切削金属,反而会挤压工件已加工表面,形成亮痕,导致表面粗糙度值显著变大。此时需及时停机,对刀具进行修磨或直接更换新刀,避免继续加工影响工件质量。

四、防止切屑对已加工表面的影响

切削过程中,切屑若与工件已加工表面发生刮擦、拉扯,易在表面形成不规则浅划痕,破坏表面精度。可通过两点规避该问题:一是选用正刃倾角车刀,引导切屑向工件待加工表面流动,避免与已加工表面接触;二是根据加工材料特性,采取合适的卷屑、断屑措施(如设计断屑槽、调整切削参数),防止切屑过长或形态不规则导致的刮擦问题。

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