切削参数变化对加工表面质量的影响—课件.ppt

2.3切削参数变化对加工表面质量的影响 表面质量 已加工表面质量：是指零件在加工后其表面的状态。 包括： 1、零件表面层的微观几何结构，即表面形貌。 2、表层金属材料性质发生变化的情况。 表面质量包括：表面形貌和表面层材质变化 切削参数的影响 切削参数包括： 1、切削速度v。2、进给量?。3、切削深度ap。 1、切削速度对表面质量的影响 在实际生产中，切削液的使用很好的改善了加工表面质量。 切削速度增大一定值时，其变化对表面粗糙度的影响不明显。 较大的切削速度下，都可以得到镜面。 从图可以看出，残留应力在切削速度方向和进给方向呈现出不同的变化规律。在切削速度方向随着切削速度增大，残留应力由残留压应力逐渐变为残留拉应力；在进给方向，改变切削速度时，残留应力一直是残留压应力。 改变切削速度时，相应地改变了已加工表面所承受的塑性变形、切削温度的大小与分布情况，因而影响己加工表面的残留应力。提高切削速度时，切削温度引起的热应力所占比重增大，因而切削速度方向的残留压应力减小而残留拉应力增大。 切削速度增加时，塑性变形减小，塑性变形区也缩小，因此，硬化层深度减小。 另一方面，且由于切削速度的增加，切削温度升高，回复作用增大，冷硬层随之减小。 但切削速度增加，切削热在工件表面层上的作用时间也缩短了。 当切削温度超过一定温度时，表面层组织将产生相变，形成淬火组织。 因此，硬化层深度及硬化程度又将增加。硬化层深度先是随切削速度的增加而减小，然后又随切削速度的增加二次增大 2、进给量对表面质量的影响 改变切削深度对残余应力影响不大。 由于进给量的大小影响刀具与工件在进给方向上的相对运动速度，同时也影响刀具与工件的接触时间，当进给量增大时，已加工表面在进给方向受压而产生塑性变形时间缩短，从而使已加工表面的塑性变形程度降低，导致残留压应力减小。 当进给量比较大时，加大进给量，切削力增大，表面层金属的塑性变形加剧，冷硬程度增加。 3、切削深度对表面质量的影响 背吃刀量对粗糙度的影响如图所示 在超精密加工范畴内，背吃刀量变化对加工表面粗糙度影响很小。 背吃刀量减少，表面残留应力也减少，但超过某临界值时，背吃刀量减少反而使加工表面残留应力增加。 切削深度直接影响刀具作用于工件表面的力的大小。 当切削深度较小时，增大切削深度主要是增大了刀刃对已加工表面的挤压，由于已加工表面的弹性恢复层厚度增大也增大了后刀面对已加工表面的摩擦和挤压，因而表面残压应力增大。 当切削深度较大时,切削温度升高,热应力引起的残留拉应力增加，因而抵消了一部分残留压应力。 切削用量选择的基本原则： 1.根据工件加工余量和粗、精加工要求，选定背吃刀量。 2.根据加工工艺系统允许的切削力，其中包括机床进给系统、工件刚度及精加工时表面粗糙度要求，确定进给量。 3.根据刀具耐用度，确定切削速度。 磨削烧伤 当切削热使被加工表面的温度超过相变温度后，表层金属的金相组织将会发生变化。 当被磨工件表面层温度达到相变温度以上时，表层金属发生金相组织的变化，使表层金属强度和硬度降低，并伴有残余应力产生，甚至出现微观裂纹，这种现象称为磨削烧伤。 裂纹通常与烧伤相伴而生。 以平面磨削为例，磨削深度对温度影响极大，从减轻烧伤考虑，磨削深度不宜过大。 加大横向进给两对减轻烧伤有好处。 加大工件的回转速度可减少烧伤，如果因此导致粗糙的增加，可以同时提高砂轮转速。 磨削参数对表面残余应力的影响 常见的三种烧伤形式 1、 回火烧伤，指当磨削区温度显著地超过钢的回火温度但仍低于相变温度时，工件表层出现回火屈氏体或回火索氏体软化组织的情况。 2、 淬火烧伤，当磨削区温度超过相变温度时，工件表层局部区域就会变成奥氏体，随后受到冷却液及工件自身导热的急速冷却作用而在表面极薄层内出现二次淬火马氏体，次表层为硬度大为降低的回火索氏体，这就是二次淬火烧伤。 3、 退火烧伤，当工件表面层温度超过相变临界温度时，则马氏体转变为奥氏体。若此时无冷却液，表层金属空冷冷却比较缓慢而形成退火组织。硬度和强度均大幅度下降。这种现象称为退火烧伤。 改善磨削烧伤的途径 磨削热是造成磨削烧伤的根源，故改善磨削烧伤及裂纹主要有三个工艺途径： 1、正确选用砂轮，例如可采用颗粒较粗、较软、组织较疏松的砂轮；砂轮磨损后应及时修整。 2、改善磨削时的冷却条件，如采用内冷却方法；设法使冷却液渗透到磨削区中。 3、合理选择磨削用量，例如提高工件的转速，采用较大的横向进给量和较小的磨削深度。 * * 表面粗糙度 表面波度 残余应力 加工硬化 表层金相组织变化 在不使用切削液的条件下，切削速度增大到一定值后，表面粗糙度随着切削速度增大而降低。 第一变形区（剪切滑移） 第二变形区（挤压摩擦） 第三变形区（挤压摩