切削參數(shù)變化對(duì)加工表面質(zhì)量的影響

切削參數(shù)變化對(duì)加工表面質(zhì)量的影響第1頁(yè)，課件共22頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月表面質(zhì)量已加工表面質(zhì)量：是指零件在加工后其表面的狀態(tài)。包括：1、零件表面層的微觀幾何結(jié)構(gòu)，即表面形貌。2、表層金屬材料性質(zhì)發(fā)生變化的情況。第2頁(yè)，課件共22頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月表面質(zhì)量包括：表面形貌和表面層材質(zhì)變化

表面粗糙度表面波度殘余應(yīng)力加工硬化表層金相組織變化第3頁(yè)，課件共22頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月切削參數(shù)的影響切削參數(shù)包括：1、切削速度v。2、進(jìn)給量?。3、切削深度ap。第4頁(yè)，課件共22頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、切削速度對(duì)表面質(zhì)量的影響在不使用切削液的條件下，切削速度增大到一定值后，表面粗糙度隨著切削速度增大而降低。第5頁(yè)，課件共22頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在實(shí)際生產(chǎn)中，切削液的使用很好的改善了加工表面質(zhì)量。切削速度增大一定值時(shí)，其變化對(duì)表面粗糙度的影響不明顯。較大的切削速度下，都可以得到鏡面。第6頁(yè)，課件共22頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月從圖可以看出，殘留應(yīng)力在切削速度方向和進(jìn)給方向呈現(xiàn)出不同的變化規(guī)律。在切削速度方向隨著切削速度增大，殘留應(yīng)力由殘留壓應(yīng)力逐漸變?yōu)闅埩衾瓚?yīng)力；在進(jìn)給方向，改變切削速度時(shí)，殘留應(yīng)力一直是殘留壓應(yīng)力。改變切削速度時(shí)，相應(yīng)地改變了已加工表面所承受的塑性變形、切削溫度的大小與分布情況，因而影響己加工表面的殘留應(yīng)力。提高切削速度時(shí)，切削溫度引起的熱應(yīng)力所占比重增大，因而切削速度方向的殘留壓應(yīng)力減小而殘留拉應(yīng)力增大。第7頁(yè)，課件共22頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月切削速度增加時(shí)，塑性變形減小，塑性變形區(qū)也縮小，因此，硬化層深度減小。另一方面，且由于切削速度的增加，切削溫度升高，回復(fù)作用增大，冷硬層隨之減小。但切削速度增加，切削熱在工件表面層上的作用時(shí)間也縮短了。當(dāng)切削溫度超過(guò)一定溫度時(shí)，表面層組織將產(chǎn)生相變，形成淬火組織。因此，硬化層深度及硬化程度又將增加。硬化層深度先是隨切削速度的增加而減小，然后又隨切削速度的增加二次增大第一變形區(qū)（剪切滑移）第二變形區(qū)（擠壓摩擦）第三變形區(qū)（擠壓摩擦回彈）第8頁(yè)，課件共22頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、進(jìn)給量對(duì)表面質(zhì)量的影響減少進(jìn)給量可以使表面粗糙度值減少，但是有一定的上限值，其具體值由其他因素決定，比如刀具、材料、切削液等。如右圖例在進(jìn)給量f<5μm/r時(shí)，均達(dá)到Rmax<0.05μm的加工表面粗糙度。第9頁(yè)，課件共22頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月改變切削深度對(duì)殘余應(yīng)力影響不大。由于進(jìn)給量的大小影響刀具與工件在進(jìn)給方向上的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度，同時(shí)也影響刀具與工件的接觸時(shí)間，當(dāng)進(jìn)給量增大時(shí)，已加工表面在進(jìn)給方向受壓而產(chǎn)生塑性變形時(shí)間縮短，從而使已加工表面的塑性變形程度降低，導(dǎo)致殘留壓應(yīng)力減小。銑削隨著軸向進(jìn)給量的增大，切削力隨之增大，金屬表層的塑性變形區(qū)域也隨之增大，工件表面的切削溫度升高，會(huì)使由熱塑性變形引起的殘余拉應(yīng)力增大，從而工件表面上的殘余壓應(yīng)力減小。第10頁(yè)，課件共22頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)進(jìn)給量比較大時(shí)，加大進(jìn)給量，切削力增大，表面層金屬的塑性變形加劇，冷硬程度增加。第11頁(yè)，課件共22頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、切削深度對(duì)表面質(zhì)量的影響背吃刀量對(duì)粗糙度的影響如圖所示在超精密加工范疇內(nèi)，背吃刀量變化對(duì)加工表面粗糙度影響很小。第12頁(yè)，課件共22頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月背吃刀量減少，表面殘留應(yīng)力也減少，但超過(guò)某臨界值時(shí)，背吃刀量減少反而使加工表面殘留應(yīng)力增加。第13頁(yè)，課件共22頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月切削深度直接影響刀具作用于工件表面的力的大小。當(dāng)切削深度較小時(shí)，增大切削深度主要是增大了刀刃對(duì)已加工表面的擠壓，由于已加工表面的彈性恢復(fù)層厚度增大也增大了后刀面對(duì)已加工表面的摩擦和擠壓，因而表面殘壓應(yīng)力增大。當(dāng)切削深度較大時(shí),切削溫度升高,熱應(yīng)力引起的殘留拉應(yīng)力增加，因而抵消了一部分殘留壓應(yīng)力。壓應(yīng)力極大值第14頁(yè)，課件共22頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月冷作硬化現(xiàn)象受切削參數(shù)一定程度的影響，同時(shí)很大程度受刀具的影響。而且采用有效的冷卻潤(rùn)滑措施，可使加工硬化層深度減小。在精密加工范疇內(nèi)，切削速度、進(jìn)給量、切削深度等切削參數(shù)變化對(duì)粗糙度的影響不明顯，但是對(duì)已加工表面殘留應(yīng)力的影響具有不同的規(guī)律性。在切削速度方向，隨著切削速度增大，殘留應(yīng)力由殘留壓應(yīng)力逐漸變?yōu)闅埩衾瓚?yīng)力；在進(jìn)給方向，改變切削速度時(shí)，殘留應(yīng)力仍然是殘留壓應(yīng)力。當(dāng)進(jìn)給量增大時(shí)，進(jìn)給方向的殘留壓應(yīng)力逐漸減小。切削深度變化時(shí)，當(dāng)切削深度為某一數(shù)值時(shí)，進(jìn)給方向的殘留壓應(yīng)力有一極大值。第15頁(yè)，課件共22頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月切削用量選擇的基本原則：

1.根據(jù)工件加工余量和粗、精加工要求，選定背吃刀量。

2.根據(jù)加工工藝系統(tǒng)允許的切削力，其中包括機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)、工件剛度及精加工時(shí)表面粗糙度要求，確定進(jìn)給量。

3.根據(jù)刀具耐用度，確定切削速度。

粗車(chē)：中等或較慢的切削速度，大的吃刀量，大的進(jìn)給速度(一般要根據(jù)機(jī)床的強(qiáng)度、裝夾的牢固程度以及零件切削時(shí)是否產(chǎn)生振動(dòng)選擇合理的吃刀量、進(jìn)給量和切削速度切削速)。精車(chē)：盡量高的轉(zhuǎn)速，盡量小的合理的吃刀量(注意有的吃刀量太小表面粗糙度會(huì)很差)。進(jìn)給量的選擇要根據(jù)表面粗糙度要求選擇合理的進(jìn)給量，不然如果走刀速度過(guò)低，要求很差的粗糙度零件就會(huì)加大成本。第16頁(yè)，課件共22頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月磨削燒傷當(dāng)切削熱使被加工表面的溫度超過(guò)相變溫度后，表層金屬的金相組織將會(huì)發(fā)生變化。當(dāng)被磨工件表面層溫度達(dá)到相變溫度以上時(shí)，表層金屬發(fā)生金相組織的變化，使表層金屬?gòu)?qiáng)度和硬度降低，并伴有殘余應(yīng)力產(chǎn)生，甚至出現(xiàn)微觀裂紋，這種現(xiàn)象稱為磨削燒傷。裂紋通常與燒傷相伴而生。

第17頁(yè)，課件共22頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月以平面磨削為例，磨削深度對(duì)溫度影響極大，從減輕燒傷考慮，磨削深度不宜過(guò)大。加大橫向進(jìn)給兩對(duì)減輕燒傷有好處。加大工件的回轉(zhuǎn)速度可減少燒傷，如果因此導(dǎo)致粗糙的增加，可以同時(shí)提高砂輪轉(zhuǎn)速。磨削參數(shù)對(duì)燒傷的影響第18頁(yè)，課件共22頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月磨削參數(shù)對(duì)表面殘余應(yīng)力的影響磨削深度對(duì)表層殘余應(yīng)力的性質(zhì)、數(shù)值有很大影響，呈拋物線形狀。提高砂輪速度將使表面金屬產(chǎn)生拉伸殘余應(yīng)力的傾向增大。加大工件的回轉(zhuǎn)速度和進(jìn)給速度，使熱作用時(shí)間減少，而塑性變形因素的影響加大。產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力的趨勢(shì)減小，而產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力的趨勢(shì)逐漸增大。第19頁(yè)，課件共22頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月常見(jiàn)的三種燒傷形式

1、回火燒傷，指當(dāng)磨削區(qū)溫度顯著地超過(guò)鋼的回火溫度但仍低于相變溫度時(shí)，工件表層出現(xiàn)回火屈氏體或回火索氏體軟化組織的情況。

2、淬火燒傷，當(dāng)磨削區(qū)溫度超過(guò)相變溫度時(shí)，工件表層局部區(qū)域就會(huì)變成奧氏體，隨后受到冷卻液及工件自身導(dǎo)熱的急速冷卻作用而在表面極薄層內(nèi)出現(xiàn)二次淬火馬氏體，次表層為硬度大為降低的回火索氏體，這就是二次淬火燒傷。

3、退火燒傷，當(dāng)工件表面層溫度超過(guò)相變臨界溫度時(shí)，則馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。若此時(shí)無(wú)冷卻液，表層金屬空冷冷卻比較緩慢而形成退火組織。硬度和強(qiáng)度均大幅度下降。這種現(xiàn)象稱為退火燒傷。第20頁(yè)，課件共22頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月改善磨削燒傷的途徑磨削熱是造成磨削燒傷的根源，故改善磨削燒傷及裂紋主要有三個(gè)工藝途徑：1、正確選用砂輪，例如可采用顆粒較粗、較