由于刀具切削刃的幾何形狀、幾何參數(shù)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)及切削刃本身的粗糙度等原因，未能將被加工表面上的材料層完全干凈地去除掉(只有當(dāng)?shù)毒呱蠋в械毒叩母逼��?FONT face=symbol>k'_r=0的修光刃、且進(jìn)給量小于修光刃寬度時(shí)，理論上才不產(chǎn)生殘留面積)，在已加工表面上遺留下殘留面積，殘留面積的高度構(gòu)成了表面粗糙度R_z。

當(dāng)f≤2r_esink'_r，殘留面積是由圓弧過(guò)渡刃構(gòu)成。此時(shí)

式中：f——進(jìn)給量，mm/r；

r_e——刀尖圓弧半徑。

當(dāng)2r_esink'_r≤f≤(r_e/sink'_r)[1-cos(k_r+k'_r]，殘留面積是由刀尖圓弧過(guò)渡刃和直線副切削刃構(gòu)成。此時(shí)

式中k_r，k'_r——刀具的主偏角、副偏角。

當(dāng)f>(r_e/sink'_r)[1-cos(k_r+k'_r)]，殘留面積是由刀尖圓弧過(guò)渡刃和二直線主、副切削刃構(gòu)成。此時(shí)

Rz=	1	f-re(tan	kr	+tan	k'r	)]×1000
	cotkr+k'r		2		2

當(dāng)r_e→0時(shí)，殘留面積是由主、副2條直線切削刃構(gòu)成。此時(shí)

Rz=	f	×1000
	cotkr+k'r

刀具切削刃的粗糙度由于直接復(fù)映在加工表面上，所以刀具切削刃的粗糙度值，應(yīng)低于加工表面要求的粗糙度值。

實(shí)際上加工表面的粗糙度總是大于按以上計(jì)算的殘留面積的高度，只有切削脆性材料或高速切削塑性材料時(shí)，實(shí)際加工表面的粗糙度才比較接近殘留面積的高度，說(shuō)明影響表面粗糙度的還有其他原因。

積屑瘤

積屑瘤的產(chǎn)生，是由于切屑在切削過(guò)程中的塑性流動(dòng)及刀具與切屑的外摩擦超過(guò)了內(nèi)摩擦，在刀具和切屑間很大的壓力作用下造成切削底層與刀具前面發(fā)生冷焊。積屑瘤對(duì)表面粗糙度的影響有兩方面：①它能刻劃出縱向的溝紋來(lái);②它還會(huì)在破碎脫落時(shí)沾附在已加工表面上。其主要原因是:當(dāng)積屑瘤處在生長(zhǎng)階段時(shí)，它與前刀面的粘結(jié)比較牢，因此積屑瘤在已加工表面上刻劃縱向溝紋的可能性大于對(duì)已加工表面的沾附。當(dāng)積屑瘤處于最大范圍以及消退階段，它已經(jīng)不很穩(wěn)定。這時(shí)它一方面雖然還時(shí)而刻劃溝紋，但更多的是沾附在已加工表面上。

鱗刺

鱗刺是指已加工表面上鱗片狀的毛刺，是用高速鋼刀具低速切削時(shí)，經(jīng)常見(jiàn)到的一種現(xiàn)象。鱗刺一般是在積屑瘤增長(zhǎng)階段的前期里形成的。甚至在沒(méi)有積屑瘤的時(shí)候，以及在更低一些的切削速度范圍內(nèi)也有鱗刺發(fā)生。刀具的后角小的時(shí)候特別容易產(chǎn)生鱗刺。鱗刺對(duì)已加工表面質(zhì)量有嚴(yán)重的影響，它往往使表面粗糙度等級(jí)降低2～4級(jí)。鱗刺的成因是前刀面上摩擦力的周期變化造成的。

振動(dòng)

切削過(guò)程中如果有振動(dòng)，表面粗糙度就會(huì)顯著變大。振動(dòng)是由于徑向切削力F_r太大，或工件系統(tǒng)的的剛度小而引起的。

其他因素

副切削刃對(duì)殘留面積的擠壓，使殘留面積向與進(jìn)給相反方向變形，使殘留面積頂部歪斜而產(chǎn)生毛刺，加大了表面粗糙度。過(guò)渡刃圓弧部分的切削厚度是變化的，近刀尖處的切削厚度很小。當(dāng)進(jìn)給量小于一定限度后，這部分的切削厚度小于刃口圓弧所能切下的最小厚度時(shí)，就有部分金屬未能切除，就會(huì)使表面粗糙度增大。切削脆性材料時(shí)，產(chǎn)生崩碎切屑，切屑崩碎時(shí)的裂縫深人到已加工表面之下，使粗糙度增大。此外，排屑狀況、機(jī)床設(shè)備的精度和剛度等，也會(huì)影響已加工表面的表面粗糙度。

2 影響粗糙度的因素

1. 刀具方面
2. 幾何參數(shù)
3. 刀具幾何參數(shù)中對(duì)表面粗糙度影響最大的是刀尖圓弧半徑r_e、副偏角k'_r和修光刃。
4. 刀尖圓弧半徑r_e對(duì)表面粗糙度有雙重影響：r_e增大時(shí)，殘留高度減小，另一方面變形將增加。由于前一種影響較大，所以當(dāng)?shù)都鈭A弧半徑r_e增大時(shí)，表面粗糙度將降低。因此在剛度允許的條件下，增大刀尖圓弧半徑r_e是降低表面粗糙度的好方法。副偏角k'_r愈小，表面粗糙度愈低。但減小副偏角容易引起振動(dòng)，故減小副偏角，必須視機(jī)床系統(tǒng)的剛度而定。當(dāng)k'_r大到一定值時(shí)，副刃就不參與殘留面積的組成，再增大k'_r，也不會(huì)使表面粗糙度值增加。采用一段長(zhǎng)度稍大于進(jìn)給量的修光刃(修光刃上k'_r=0)是降低表面粗糙度的有效措施，利用增加修光刃來(lái)消除殘留面積是實(shí)際加工工件中常常采用的方法。前角g₀對(duì)表面粗糙度沒(méi)有直接的影響，由于g₀大時(shí)對(duì)抑制積屑瘤和鱗刺有利，且增大了�？墒谷锌趫A弧半徑r_e減小，所以在中、低速范圍內(nèi)適當(dāng)增大g₀可有利于減小表面粗糙度。當(dāng)v>50m/min時(shí)，g₀就基本上不產(chǎn)生影響。

5. 刀具的刃磨質(zhì)量

刀刃前、后刀面，切削刃本身的粗糙度值直接影響被加工面的粗糙度。一般來(lái)說(shuō)，刀刃前、后刀面的粗糙度應(yīng)比加工面要求的粗糙度小1～2級(jí)。

具的材料

具材料與被加工材料金屬分子的親和力大時(shí)，被加工材料容易與刀具粘結(jié)而生成積屑瘤和鱗刺，且被粘結(jié)在刀刃上的金屬與被加工表面分離時(shí)還會(huì)形成附加的粗糙度。因此凡是粘結(jié)情況嚴(yán)重，摩擦嚴(yán)重的，表面粗糙度都大;反之如果粘結(jié)和摩擦不嚴(yán)重的，表面粗糙度都小。

切削條件

切削速度v

加工塑性材料時(shí)，切削速度對(duì)積屑瘤和鱗刺的影響非常顯著。切削速度較低易產(chǎn)生鱗刺，低速至中速易形成積屑瘤，粗糙度也大。避開這個(gè)速度區(qū)域，表面粗糙度值會(huì)減小。加工脆性材料時(shí)，因?yàn)橐话悴粫?huì)形成積屑瘤和鱗刺，所以切削速度對(duì)表面粗糙度基本無(wú)影響。

由此可見(jiàn)，用較高的切削速度，既可提高生產(chǎn)率，同時(shí)又可使加工表面粗糙度較小。所以最重要的是發(fā)展各種新刀具材料和相應(yīng)的新刀具結(jié)構(gòu)，以便有可能采用更高的切削速度。

進(jìn)給量f

從幾何因素中可知，減小進(jìn)給量f可以降低殘留面積的高度。同時(shí)也可以降低積屑瘤和鱗刺的高度，因而減小進(jìn)給量可以使表面粗糙度值減小。但進(jìn)給量減小到一定值時(shí)，再減小，塑性變形要占主導(dǎo)地位，粗糙度值不會(huì)明顯下降。當(dāng)進(jìn)給量更小時(shí)，由于塑性變形程度增加，粗糙度反而會(huì)有所上升。

切削深度a_p

一般來(lái)說(shuō)，切削深度對(duì)加工表面粗糙度的影響是不明顯的，在實(shí)際工作中可以忽略不計(jì)。但當(dāng)a_p<0.02～0.03mm時(shí)，由于刀刃不是絕對(duì)尖銳而是有一定的圓弧半徑，這時(shí)正常切削就不能進(jìn)行，常擠壓滑過(guò)加工表面而切不下切屑而將在加工表面上引起附加的塑性變形，從而使加工表面粗糙度增大。所以切削加工不能選用過(guò)小的切削深度。但過(guò)大的切削深度也會(huì)因切削力、切削熱劇增而影響加工精度和表面質(zhì)量。

切削液

切削液的冷卻和潤(rùn)滑作用，能減小切削過(guò)程的界面摩擦，降低切削區(qū)溫度，從而減少了切削過(guò)程的塑性變形并抑制積屑瘤和鱗刺的生長(zhǎng)，因此對(duì)減小加工表面粗糙度有利。

被加工材料

一般來(lái)說(shuō)，材料韌性越好，塑性變形傾向越大，在切削加工中，表面粗糙度就越大。被加工材料對(duì)表面粗糙度的影響與其金相組織狀態(tài)有關(guān)。

工藝系統(tǒng)的精度和剛度

加工后的表面粗糙度要低，必須有高運(yùn)動(dòng)精度的機(jī)床和高剛度的工藝系統(tǒng)，有較強(qiáng)的抗振性，否則即使有很好的刀具，選擇最佳的切削用量也很難獲得高質(zhì)量的加工表面。

3 降低表面粗糙度的措施

如果已加工表面的走刀痕跡比較清楚，說(shuō)明影響表面粗糙度的主要因素是幾何因素，就應(yīng)該首先考慮減小殘留面積高度。減小殘留面積高度的方法，首先是改變刀具的幾何參數(shù)，增大刀尖圓弧半徑r_e和減小副偏角k'_r。采用帶有k'_r=0的修光刃的刀具或?qū)捜芯�刨刀、精車刀是生產(chǎn)中降低加工表面粗糙度所采用的方法。不論是增大r_e、減小k'_r，或用寬刃刀都要注意避免振動(dòng)。減小進(jìn)給量f，也能有效地減小殘留面積高度，但減小進(jìn)給量f會(huì)降低生產(chǎn)率，所以只有在改變刀具的幾何參數(shù)后會(huì)引起振動(dòng)或其它不良影響時(shí)才考慮減小進(jìn)給量f。