机械制造工艺学701.ppt

第一节 概述 对零件表面质量的影响有多种因素, 在机械加工过程中, 由于机床、工件和刀具系统的振动，造成零件表面的凹凸不平。除表面粗糙度外，还有间距比粗糙度大得多的表面波纹度等的影响。 所以, 表面粗糙度、表面波纹度以及表面几何形状误差总是同时生成并存在同一表面上，综合影响零件的表面轮廓。 第二节 影响加工表面粗糙度的因素 鳞刺对加工表面质量的影响 本节内容 一、切削加工中影响表面粗糙度的因素及其改善的工艺措施 二、磨削加工中影响表面粗糙度的因素及其改善的工艺措施 机械制造工艺学 一、切削加工中影响表面粗糙度的因素及其改善措施 几何因素 物理因素 （一）影响表面粗糙度的因素 切削刃与工件相对运动轨迹所形成的表面粗糙度。 与工件材料性质及切削机理有关的因素如积屑瘤、鳞刺和振动等。 机械制造工艺学 几何因素的影响 切削层残留面积 机械制造工艺学 切削加工后表面粗糙度值主要取决于切削残留面积的高度 尖刀切削: 带圆弧的刀切削: 影响因素： 刀尖圆弧半径 rε 、主偏角κr 、副偏角κ’r 、进给量 f 。 减小 f 、κr 、κr′，加大rε ，可减小残留面积的高度。 刀尖圆弧半径、进给量对表面粗糙度的影响 机械制造工艺学 物理因素的影响 切削速度 加工脆性材料时，切削速度对粗糙度影响不大； 加工塑性材料时，积屑瘤对粗糙度影响很大。 切削速度↑，塑性变形越不充分，表面粗糙度Ra值↓。 受纯几何因素的影响 机械制造工艺学 机械制造工艺学 积屑瘤对加工表面质量的影响 工件材质 塑性↓、韧性↓，表面粗糙度Ra值↓ 材料塑性越好，塑性变形越大，易产生积屑瘤和鳞刺，加工表面粗糙。 脆性↑，表面粗糙度Ra值↓ 加工脆性材料时，其切削呈碎粒状，由于切屑的崩碎而在加工表面留下许多麻点，使表面粗糙。 同一材料金相组织晶粒越均匀，颗粒越细小，表面粗糙度Ra值↓ 中碳钢和低碳钢材料的工件，为改善切削性能，常在粗加工或精加工前安排正火或调质处理。 机械制造工艺学 鳞刺的形成：抹试阶段、导裂阶段、层积阶段、刮成阶段 机械制造工艺学 刀具材料 刀具硬度↑，耐磨性↑，表面粗糙度Ra值↓。 机械制造工艺学 进给量 进给量f↓，表面粗糙度Ra值↓。但进给量过小，表面粗糙度有增大的趋势，效率降低。 其他因素 刀具几何角度、刃磨质量，切削液等。 机械制造工艺学 （二）降低表面粗糙度值的工艺措施 1、选择合理的切削用量 1）适当减少进给量 f 在粗加工和半精加工中，当f＞0.15mm/r时，进给量f的 大小决定了加工表面残留面积的大小，因而适当减少进给量 将使表面粗糙度Ra值减少。 2）选择适当的切削速度 v 一般情况下，低速或高速切削时，不会产生积屑瘤，而 中速切削时易出现积屑瘤，因此采用较高的切削速度，既提 高生产率又可使表面粗糙度Ra值减少。 3）选择适当的切削深度 ap 根据刀刃锋利情况，选择适当的切削深度，降低加工表 面的粗糙度Ra值。 加工塑性材料时切削速度和表面粗糙度的关系 切削速度影响：v = 20～50m/min，易产生积屑瘤和鳞刺，表面粗糙度最差； v ＞ 100m/min时影响减小，并趋于稳定 。 机械制造工艺学 表面粗糙度Rz（μm） v（m/min） 4 8 12 16 20 24 28 0 20 40 60 80 切削45钢时切削速度与粗糙度关系 100 120 140 收缩系数Ks 1.5 2.0 2.5 3.0 积屑瘤高度 h（μm） 0 200 400 600 h Ks Rz 机械制造工艺学 2、选择合适的刀具几何参数 车刀切削部分的结构要素 1）适当增大刀具前角或刃倾角 因为刃倾角增大，实际工作前角也增大，加工过程中材料的塑性变形程度下降，切削力也明显下降，工艺系统振动减轻，使加工表面的粗糙度Ra值降低。 2）减少主偏角和副偏角、增大刀尖圆弧半径 可减少切削残留面积，降低加工表面的粗糙度Ra值。 机械制造工艺学 3、改善工件材料的性能 采用热处理工艺改善工件材料的性能，使材料金相组织的晶粒细化均匀，是减少加工表面粗糙度值的有效措施。如在粗加工或精加工前安排正火、回火或调质处理。 4、选择合适的切削液 切削液的冷却和润滑作用，能使切削区金属材料的塑性变形程度下降，从而减少加工表面粗糙度值。 机械制造工艺学 （三）防止或减少工艺系统的振动 工艺系统的低频振动，一般会在工件加工表面产生波度；而高频振动会使工件加工表面出现振纹，对工件加工精度和表面粗糙度产生影响。必须采取措施防止加工过程高频振动的产生。 5、选择合适的刀具材料 不同的刀具材料，加工时