金屬切削原理及道具第九章 已加工表面質(zhì)量

1、金屬切削原理與刀具金屬切削原理與刀具山東理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 李志永 2014年2月 已加工表已加工表面質(zhì)量面質(zhì)量表面粗糙度（合理選用）表面粗糙度（合理選用）表面波度表面波度表面物理力學(xué)表面物理力學(xué)性能的變化性能的變化表面微觀幾表面微觀幾何形狀特征何形狀特征表面層表面層冷作硬化冷作硬化（錳鋼，奧氏體鋼（錳鋼，奧氏體鋼，硬度分布不均勻，硬度分布不均勻，不希望出現(xiàn)不希望出現(xiàn)）表面層表面層殘余應(yīng)力殘余應(yīng)力（變形，疲勞失效）（變形，疲勞失效）表面層金相組織的變化表面層金相組織的變化9.1 9.1 已加工表面質(zhì)量概念已加工表面質(zhì)量概念變形特征變形特征擠壓擠壓摩擦摩擦回彈回彈(OBDC區(qū)區(qū))9.2 9.2

2、 已加工表面的形成過(guò)程已加工表面的形成過(guò)程刀刃鈍圓半徑刀刃鈍圓半徑 r rn n后刀面磨損帶后刀面磨損帶VBVB彈性恢復(fù)區(qū)彈性恢復(fù)區(qū)CDCD參數(shù)特征參數(shù)特征已加工表面的形成（三個(gè)變形區(qū)）已加工表面的形成（三個(gè)變形區(qū)）9.3 9.3 已加工表面的粗糙度已加工表面的粗糙度表面粗糙度產(chǎn)生的原因表面粗糙度產(chǎn)生的原因rrfHctgctg28fHr 車削時(shí)殘留面積的高度 frRmaxvfrb）Rmaxfa）vfrr 產(chǎn)生一定的過(guò)切量，但過(guò)切量不一致造成深淺和寬窄不一的溝痕u 積屑瘤脫落時(shí) 可能部分地留在已加工表面u積屑瘤不穩(wěn)定可能造成振動(dòng)影響表面粗糙度9.3 9.3 已加工表面的粗糙度已加工表面的粗糙度表

3、面粗糙度產(chǎn)生的原因表面粗糙度產(chǎn)生的原因 已加工表面出現(xiàn)的鱗片狀毛刺簡(jiǎn)稱為鱗刺（圖9-7）u 切削速度不高，加工塑性材料時(shí)易產(chǎn)生鱗刺u各種加工方法都可能出現(xiàn)u形成過(guò)程可分為四個(gè)階段9.3 9.3 已加工表面的粗糙度已加工表面的粗糙度表面粗糙度產(chǎn)生的原因表面粗糙度產(chǎn)生的原因 擠裂切屑或單元切屑擴(kuò)展到切削表面以下造成，在加工表面上留下波浪狀的痕跡，從而形成表面粗糙度。9.3 9.3 已加工表面的粗糙度已加工表面的粗糙度表面粗糙度產(chǎn)生的原因表面粗糙度產(chǎn)生的原因 刀具邊界磨損部分在工件切削表面造成已加工表面粗糙度刀具邊界磨損造成表面粗糙度 由主軸回轉(zhuǎn)誤差、導(dǎo)軌副各種跳動(dòng)引起 幾何角度（前角大可減小積屑瘤

4、和鱗刺積屑瘤和鱗刺）、刀面質(zhì)量（前后刀面的粗糙度必須小于工件所要求的粗糙度）、刀具材料（刀具與工件材料的粘結(jié)性越低，粗糙度越好，p149結(jié)論）、磨損程度9.3 9.3 已加工表面的粗糙度已加工表面的粗糙度改善表面粗糙度的因素改善表面粗糙度的因素 工件材料的塑性、金相組織（塑性越大越容易出現(xiàn)積屑瘤和鱗刺積屑瘤和鱗刺）；鑄鐵中的石墨顆粒尺寸（切屑的形成，在相同切削條件下，R鑄鐵 R鋼） 切削用量的切削速度（速度高不易形成積積屑瘤和鱗刺屑瘤和鱗刺）、進(jìn)給量；切削液的使用已加工表面表層金屬硬度高于里層金屬硬度的現(xiàn)象加工表面嚴(yán)重變形層內(nèi)金屬晶格拉長(zhǎng)、擠緊、扭曲、碎裂，使表層組織硬化硬化程度00100%H

5、HNH式中 H 硬化層顯微硬度（HV）； H0 基體層顯微硬度（HV）。硬化層深度指硬化層深入基體的距離hd（m）9.4 9.4 加工硬化加工硬化距表面深度HVH0hiH0 加工硬化與表面深度的關(guān)系9.4 9.4 加工硬化加工硬化刀具方面：刀具方面：前角、刃口鈍圓、后刀面磨損量等工件方面：工件方面：塑性、強(qiáng)化指數(shù)、熔點(diǎn)等切削條件方面：切削條件方面：切削速度、進(jìn)給量、冷卻潤(rùn)滑措施等 各因素的影響程度見(jiàn)圖9-15圖9-20。加工硬化程度是強(qiáng)化和弱化作用的綜合結(jié)果：強(qiáng)化強(qiáng)化：增大變形與摩擦的因素；弱化弱化：較高的溫度，較低的熔點(diǎn)等等9.4 9.4 加工硬化加工硬化減小切削變形：提高切削速度，加大刀具

6、前角，減小刀具刃口半徑等減小摩擦：如加大后角，提高刀具刃磨質(zhì)量等進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚磉x擇合理的切削用量機(jī)械應(yīng)力造成塑性變形：機(jī)械應(yīng)力造成塑性變形：表層壓應(yīng)力，里層拉應(yīng)力熱應(yīng)力引起的塑性變形熱應(yīng)力引起的塑性變形：若里層金屬產(chǎn)生壓縮變形，則彈性恢復(fù)后表層得到拉應(yīng)力，里層為壓應(yīng)力表層金屬相變：表層金屬相變：影響復(fù)雜，若切削區(qū)溫度超過(guò)相變溫度，則珠光體受熱轉(zhuǎn)變成奧氏體，冷卻后又轉(zhuǎn)變成馬氏體，體積膨脹，表層產(chǎn)生壓應(yīng)力實(shí)際應(yīng)力狀態(tài)是上述各因素影響的綜合結(jié)果實(shí)際應(yīng)力狀態(tài)是上述各因素影響的綜合結(jié)果9.5 9.5 殘余應(yīng)力殘余應(yīng)力刀具方面：刀具方面：前角、刃口鈍圓、后刀面磨損量等工件方面：工件方面：塑性、熔點(diǎn)等切削條件方面：切削條件方面：切削速度、進(jìn)給量、冷卻潤(rùn)滑措施等 各因素的影響程度見(jiàn)圖9-21圖9-27。9.6 9.6 精密切削加工的表面質(zhì)量精密切削加工的表面質(zhì)量很小的切削深度和進(jìn)給量，切除極薄的一層金屬，可獲得較高的加工精度和表面質(zhì)量。Ra1.