華菱超硬在提（tí）供（gòng）高速切（qiē）削和難加工材料切削方麵的刀具解決方（fāng）案時，對（duì）於“以車代（dài）磨”方案設計積累（lèi）的關於提高（gāo）加工表麵光潔度經驗，現從（cóng）刀具材質、刀具（jù）的幾何參數、切削用量等因素分析加工表麵粗糙度，分享如下，拋磚（zhuān）引（yǐn）玉。

　　一、粗糙度的定義：

　　經機械加工後的零件表麵，不可能是絕對平整和光滑的，實際上存在著一定程度宏觀和微觀幾何形狀誤差，一（yī）般（bān）用粗糙度值來表示，所以表麵粗糙度是反映微觀幾何形狀誤差的一個指（zhǐ）標，表麵粗糙度值即微（wēi）小的（de）峰穀高低程度及其間距狀況。以（yǐ）前，加工表麵粗糙度被稱為表麵光潔（jié）度（dù），其表示方式和數值換算如下表：

　　表麵粗糙度作為表麵質量的一項重（chóng）要衡量指標（biāo），不僅直接決定了（le）機械產品的外觀精美程度，而（ér）且對機器的裝配質量以及零（líng）件（jiàn）的（de）使用壽命都有著很大的影響。

　　二、刀具對表麵粗糙度的影響

　　（1）刀具幾何參數

　　刀具（jù）幾何參數中對表（biǎo）麵（miàn）粗糙度影響（xiǎng）較大的是主偏角Kr、副偏角Kr'和刀尖圓弧半徑re。當主、副偏角小時，已（yǐ）加工表麵殘（cán）留麵積（jī）的高度亦小，因而可減小表麵粗糙度；副偏角（jiǎo）越小，表麵粗糙度越低，但減小副偏（piān）角容易引起震動，故減小副偏角，要根據機床的剛性而定。刀尖圓弧半徑re對表麵粗（cū）糙度的影響：在（zài）剛度允許的情況下re增大時，表麵粗糙度將降低，增大re是降低表麵粗糙度的好方法（fǎ）。因此減少主偏角Kr、副（fù）偏（piān）角Kr’以及增大刀（dāo）尖圓弧半徑r，均（jun1）可減小殘留麵積的高度，從而降低表麵租糙度（dù）。

　　以解決難加工材料切削和高速切削問題知名的華菱超硬刀具，“對於刀尖圓弧角的選擇建議依據加工工件的剛性和粗糙度要求選擇（zé），如果剛性好，盡量選擇大的圓弧角，不但可提高加工效率，亦可提高加（jiā）工表麵光潔度；但鏜孔時或者切削細長軸或薄壁零件時因為（wéi）係統（tǒng）剛性差，常選用較小的（de）刀尖圓弧半徑”，其刀具工程師做刀具選型方案時如是說。具體的（de）刀尖圓弧角與粗糙度值參見後文（走刀量、刀尖（jiān）圓弧角（jiǎo）、加工表麵粗糙度三者的關係）。

　　（2）刀具材料

　　當（dāng）刀具材料（liào）與被加工（gōng）材料（liào）金（jīn）屬（shǔ）分子親和力大時，被加工材料容易與刀（dāo）具粘結（jié）而生成積屑瘤和鱗刺，因此凡是粘結嚴重的，摩擦嚴重的（de），表麵粗糙度（dù）就（jiù）大，反之就小。加工同樣的工（gōng）件（jiàn），不同的刀具材料獲得不同的表麵粗糙度，例如加工鑄鐵件，硬質合金刀片很難達到Ra1.6的粗糙度（dù）；而BN-S30牌號或BN-K20牌號的立方氮化硼由（yóu）於刀具材料摩擦係數低，而（ér）且高（gāo）溫熱穩定性和耐磨（mó）性優異，所以加工鑄鐵粗糙度（dù）完全（quán）可以達到Ra0.8-Ra1.6，如下圖：

　　（3）刀具磨損

　　刀具（jù）的磨損分為三個階段:初（chū）期磨損、正常磨損和劇烈磨損。由於刀具表麵會存在一些毛（máo）刺和不規則的微凸體、微裂（liè）痕等,所以在切削的初期（qī）階段,磨損比較劇（jù）烈,造成了表（biǎo）麵粗糙度變化幅度大；之後進入正常磨損,切削過程比較平穩,因此（cǐ）表麵（miàn）粗糙度變化幅度減小（xiǎo）；隨著磨損量的（de）增大,刀具進入劇（jù）烈磨損階段,刀具後刀麵磨損率急劇上（shàng）升,係統又趨向於（yú）不穩定,振動隨之（zhī）增大,表麵粗糙（cāo）度（dù）的（de）變化幅度也急劇上升。

　　二、切削（xuē）用量對表（biǎo）麵粗糙（cāo）度的影響

　　（1）切削速度（dù）v的影響

　　加（jiā）工塑性材料時（shí），切削速度避開（kāi）低速和中速區域，就減少了鱗刺和積屑瘤的產生，表麵粗（cū）糙度就會降低（dī），為什麽淬火（huǒ）後的鋼件可以用BN-H10或（huò）BN-H20牌號超硬刀具實現以（yǐ）車代磨，而（ér）且線速度越高，精車後的粗擦度越低的原因。而加工脆性（xìng）材料時，一般不會產生積屑瘤（liú）和鱗刺，所以對粗糙度的影響不大。

　　（2）進給量f的影響

　　減小進給量可以降低殘留麵積的高度，因而可以減小表麵粗糙度。但當進給量減小（xiǎo）到一定值時再減小，表麵粗糙度不會明顯下降，當進給量更（gèng）小時，粗（cū）糙度會反而上升。

　　（3）切削深度的影響

　　一般來說，切削深度對表麵粗糙度（dù）的影響不大，在實際工作中可以忽（hū）略不計，也可以（yǐ）選用小的切削（xuē）厚度。減小工件振動，降低表麵粗糙度。

　　三 、走（zǒu）刀量、刀尖（jiān）圓弧（hú）角、粗糙度（dù）三者的關係

　　粗加（jiā）工時按刀尖圓弧半徑選擇刀具最大（dà）走刀量，或通過經驗公式計算刀具走刀量；精（jīng）加工時按工件（jiàn）表麵粗糙度（dù）要求計算精加工（gōng）走刀量。

　　四、其他因素對表麵粗糙度的影響

　　（1）工（gōng）件材料性質的影（yǐng）響

　　一般加工塑性材料時，由於刀（dāo）具對加工（gōng）表麵的擠壓和摩（mó）擦，會產生塑性變（biàn）形，最後導致表麵粗糙（cāo）度（dù）值較大；而脆性材料加工時塑性變形小，容易達到表麵粗糙度的要求（qiú）。為了減小加工表麵粗糙度值，常在切削（xuē）加工（gōng）前對材（cái）料進行（háng）調質或正火處理（lǐ），以獲得均勻細密的晶粒組（zǔ）織（zhī）和較高的硬度。

　　（2）切削液的影響

　　選用合理（lǐ）的切削液，可以減少切屑、刀具、工（gōng）件接觸麵間的摩擦（cā） ，降低切削區溫度，使切削區金屬表麵的塑性變形（xíng）程度下降，抑製積屑瘤的產生，因此可大大減小表麵粗糙度（dù）值。

　　五（wǔ）、關於以車代磨的（de）粗糙度：

　　作為“以車代磨”的典型應用，連續切削用精加（jiā）工刀具牌號BN-H10已經很普及的應用在齒輪端麵熱後（hòu）硬（yìng）車的生產（chǎn）實踐中，硬車削與磨削（xuē）加工相比，確實大大（dà）提高（gāo）了工（gōng）作效率（lǜ）。用BN-H10牌號（hào）精（jīng）車淬硬鋼後的工件表麵粗糙度為Ra0.3——0.6μm，尺寸精度可達0.013mm，若（ruò）能采（cǎi）用剛性好的標準數控（kòng）車床加工，刀具的剛性好（hǎo）和刃口鋒（fēng）利，則精車後的工件表麵（miàn）粗糙度可達Ra0.3μm，尺寸精度可達0.01mm，可達到用數控磨床加工的（de）水平。且以車代磨時，BN-H10牌號刀具的金屬切（qiē）除（chú）率通常是磨削加工的3——4 倍，所消耗的（de）電（diàn）能及人工，物料耗（hào）材卻隻有磨削的1/5。