機(jī)械加工表面質(zhì)量

機(jī)械加工表面質(zhì)量1第一頁，共十九頁，2022年，8月28日2第二頁，共十九頁，2022年，8月28日1）表面的幾何特征：表面粗糙度；表面波度；表面加工紋理；傷痕；3第三頁，共十九頁，2022年，8月28日2）表面層的力學(xué)物理性能：表面層的加工硬化；表面層金相組織的變化；表面層的殘余應(yīng)力；4第四頁，共十九頁，2022年，8月28日二.表面質(zhì)量對(duì)零件使用性能的影響對(duì)耐磨性影響Ra（μm）初始磨損量重載荷輕載荷表面粗糙度與初始磨損量表面粗糙度值↓→耐疲勞性↑適當(dāng)硬化可提高耐疲勞性表面粗糙度值↓→耐蝕性↑表面壓應(yīng)力：有利于提高耐蝕性表面粗糙度值↑→配合質(zhì)量↓表面粗糙度值↓→耐磨性↑，但有一定限度對(duì)耐疲勞性影響對(duì)耐蝕性影響對(duì)配合質(zhì)量影響紋理形式與方向：圓弧狀、凹坑狀較好適當(dāng)硬化可提高耐磨性5第五頁，共十九頁，2022年，8月28日6第六頁，共十九頁，2022年，8月28日第二節(jié)加工表面粗糙度的影響因素用金屬切削刀具加工工件表面時(shí)，表面粗糙度主要受幾何因素、物理因素和機(jī)械加工工藝因素三個(gè)方面的影響。7第七頁，共十九頁，2022年，8月28日一、幾何因素

刀具的形狀和幾何角度、刀尖圓弧半徑對(duì)表面粗糙度影響較大。如圖主偏角、副偏角、刀尖圓弧半徑對(duì)殘留高度的影響。8第八頁，共十九頁，2022年，8月28日切削加工表面粗糙度影響因素

圖4-60車削時(shí)殘留面積的高度直線刃車刀（圖4-60a）（4-31）圓弧刃車刀（圖4-60b）（4-32）影響因素：fκrRmaxvfⅠⅡrεb）RmaxⅠⅡfa）vf切削殘留面積9第九頁，共十九頁，2022年，8月28日二、物理因素

從切削過程的物理實(shí)質(zhì)考慮，刀具的刃口圓角及后面的擠壓與摩擦使金屬材料發(fā)生塑性變形，嚴(yán)重惡化了表面粗糙度。在加工塑性材料而形成帶狀切屑時(shí)，在前刀面上容易形成硬度很高的積屑瘤。它可以代替前刀面和切削刃進(jìn)行切削，使刀具的幾何角度、背吃刀量發(fā)生變化。積屑瘤的輪廓很不規(guī)則，因而使工件表面上出現(xiàn)深淺和寬窄都不斷變化的刀痕。有些積屑瘤嵌入工件表面，更增加了表面粗糙度。切削加工時(shí)的振動(dòng)，使工件表面粗糙度參數(shù)值增大。10第十頁，共十九頁，2022年，8月28日三、工藝因素從工藝的角度考慮其對(duì)工件表面粗糙度的影響，可以分為與切削刀具有關(guān)的因素、與工件材質(zhì)有關(guān)的因素和與加工條件有關(guān)因素?，F(xiàn)就切削加工和磨削加工分別敘述。11第十一頁，共十九頁，2022年，8月28日1．刀具切削加工(1)刀具的幾何形狀、材料及刃磨質(zhì)量對(duì)表面粗糙度的影響從幾何因素看，減少刀具的主、副偏角，增大刀尖圓弧半徑，均能有效地降低表面粗糙度。刀具的前角值適當(dāng)增大，刀具易于切入工件，可以減小切削變形和切削力，降低切削溫度，能抑制積屑瘤的產(chǎn)生，有利于減小表面粗糙度值。但前角太大，刀刃有嵌人工件的傾向，反而使表面變粗糙。圖6--6（P143）為在一定條件下加工鋼件時(shí)刀具前角與工件加工表面粗糙度的關(guān)系曲線。當(dāng)前角一定時(shí)，后角越大，切削刃鈍圓半徑越小，刀刃越鋒利；同時(shí)，還能減小后刀面與加工表面間的摩擦和擠壓，有利于減小表面粗糙度值。但后角太大減弱了刀具的強(qiáng)度，容易產(chǎn)生切削振動(dòng)，使表面粗糙度參數(shù)值增大。圖6—7（P143）為在一定條件下刀具后角與工件加工表面粗糙度的關(guān)系曲線。刀具的材料及刃磨質(zhì)量影響積屑瘤、鱗刺的產(chǎn)生，如用金剛石車刀精車鋁合金時(shí)，由于摩擦系數(shù)小，刀面上就不會(huì)產(chǎn)生切屑的粘附、冷焊現(xiàn)象，因此，能降低粗糙度值12第十二頁，共十九頁，2022年，8月28日切削速度影響最大：v=10～50m/min范圍，易產(chǎn)生積屑瘤和鱗刺，表面粗糙度最差（圖5-53）。其他影響因素：刀具幾何角度、刃磨質(zhì)量，切削液等圖4-61切削45鋼時(shí)切削速度與粗糙度關(guān)系100120v（m/min）020406080140表面粗糙度Rz（μm）481216202428收縮系數(shù)Ks1.52.02.53.0積屑瘤高度h（μm）0200400600hKsRz切削表面塑性變形和積屑瘤13第十三頁，共十九頁，2022年，8月28日14第十四頁，共十九頁，2022年，8月28日

(2)工件材料性能對(duì)表面粗糙度的影響與工件材料相關(guān)的因素包括材料的塑性、韌性及金相組織等，一般地講，塑性材料與刀具的粘結(jié)作用較大，加工后表面粗糙度參數(shù)值大；相反，脆性材料則易于得到較小的表面粗糙度參數(shù)值。15第十五頁，共十九頁，2022年，8月28日(3)切削用量對(duì)表面粗糙度的影響

①切削速度u一般情況下，低速或高速切削時(shí)，因不會(huì)產(chǎn)生積屑瘤，故表面粗糙度參數(shù)值較小，如圖6-8所示（P143）。但在中等速度下，塑性材料由于容易產(chǎn)生積屑瘤和鱗刺，因此，表面粗糙度參數(shù)值大。②背吃刀量它對(duì)表面粗糙度的影響不明顯，一般可忽略。③進(jìn)給量，減小進(jìn)給量，可以減少切削殘留面積高度，減小表面粗糙度參數(shù)值。但進(jìn)給量太小，刀刃不能切削而形成擠壓，增大了工件的塑性變形，反而使表面粗糙度參數(shù)值增大。另外，合理選擇潤(rùn)滑液，提高冷卻潤(rùn)滑效果，能減小切削過程中的摩擦，抑制積屑瘤和鱗刺的生成，有利于減小表面粗糙度值，如選用含有硫、氯等表面活性物質(zhì)的冷卻潤(rùn)捐液，潤(rùn)滑性能增強(qiáng)，作用更加顯著。16第十六頁，共十九頁，2022年，8月28日17第十七頁，共十九頁，2022年，8月28日砂輪速度v↑，Ra↓工件速度vw↑，Ra↑砂輪縱向進(jìn)給f↑，Ra

↑磨削深度ap↑，Ra

↑圖4-62磨削用量對(duì)表面粗糙度的影響vw

=40(m/min)f=2.36(m/min)ap=0.01(mm)v=50(m/s)f=2.36(m/min)ap

=0.01(mm)v(m/s),vw(m/min)Ra(μm)0304050600.51.0a）ap(mm)00.010.40.8Ra(μm)00.20.60.020.030.04b）磨削加工表面粗糙度影響因素

磨削用量影響圖4-63光磨次數(shù)-Ra關(guān)系Ra(μm)01020300.020.040.06光磨次數(shù)粗粒度砂輪(WA60KV)細(xì)粒度砂輪(WA/GCW14KB)光磨次數(shù)↑，Ra↓18第十八頁，共十九頁，2022年，8月28日第三節(jié)機(jī)械加工中的振動(dòng)機(jī)械加工過程中，在工件和刀具之間常常產(chǎn)生振動(dòng)機(jī)械加工過程中產(chǎn)生的振動(dòng)，按其性質(zhì)可分為自