CHAPTER 3-2_表面粗糙度.ppt

第二节 影响加工表面粗糙度的工艺因素及其改进措施 一、切削加工表面粗糙度 二、磨削加工后的表面粗糙度 （一）几何因素的影响 （二）物理因素的影响--表面层金属的塑性变形 一、切削加工表面粗糙度 切削加工表面粗糙度值主要取决于切削残留面积的高度。影响切削残留面积高度的因素主要包括：刀尖圆弧半径r?、主偏角κr、副偏角κr，及进给量f等。 用尖刀切削的情况，切削残留面积的高度为 从上述两表达式可知:进给量f和刀尖圆弧半径r?对切削加工表面粗糙度的影响比较明显。切削加工时，选择较小的进给量f和较大的刀尖圆弧半径r ? ，将会使表面粗糙度得到改善。 切削加工后表面粗糙度的实际轮廓形状，一般都与纯几何因素所形成的理论轮廓有较大的差别。这是由于切削加工中有塑性变形发生的缘故。 图3-7描述了加工塑性材料时切削速度对表面粗糙度的影响。切削速度v处于20-50m／min时，表面粗糙度最大，因为此时常容易出现积屑瘤、使加工表面质量严重恶化；当切削速度v超过100m／min时，粗糙度下降，并趋于稳定。在实际切削时，选择低速宽刀精切和高速精切，往往可以得到较小的表面粗糙度值。 加工脆性材料，切削速度对表面粗糙度的影响不大。一般说，切削脆性材料比切削塑性材料容易达到表面粗糙度的要求。对于同样的材料，金相组织越是粗大，切削加工后的表面粗糙度值也越大。为减小切削加工后的表面粗糙度值，常在精加工前进行调质等处理，目的在于得到均匀细密的晶粒组织和较高的硬度。 此外，合理选择切削液，适当增大刀具的前角、提高刀具的刃磨质量等。均能有效地减小表面粗糙度值。 二、磨削加工后的表面粗糙度 （一）几何因素的影响 1．磨削用量对表面粗糙度的影响 2．砂轮粒度和砂轮修整对表面粗糙度的影 响 （二）物理因素的影响--表面层金属的塑性 变形 1．磨削用量 2．砂轮的选择 （一）几何因素的影响 磨削表面是由砂轮上大量的磨粒刻划出的无数极细的沟槽形成的。单纯从几何因素考虑，可以认为在单位面积上刻痕越多，即通过单位面积的磨粒数越多，刻痕的等高性越好，则磨削表面的粗糙度值越小。 1．磨削用量对表面粗糙度的影响 砂轮的速度越高，单位时间内通过被磨表面的磨粒数就越多，因而工件表面的粗糙度值就越小。 工件速度对表面粗糙度的影响刚好与砂轮速度的影响相反，增大工件速度时，单位时间内通过被磨表面的磨粒数减少，表面粗糙度值将增加。 砂轮的纵向进给减小，工件表面的每个部位被砂轮重复磨削的次数增加，被磨表面的粗糙度值将减小。 2．砂轮粒度和砂轮修整对表面粗糙度的影响 砂轮的粒度不仅表示磨粒的大小。而且还表示磨粒之间的距离，表3-l列出了5号组织、不同粒度的砂轮的磨粒尺寸和磨粒之间的距离。 磨削金属时，参与磨削的每一颗磨粒都会在加工表面上刻出跟它的大小和形状相同的一道小沟。在相同的磨削条件下，砂轮的粒度号数越大。参加磨削的磨粒越多，表面粗糙度就越小。 修整砂轮的纵向进给量对磨削表面的粗糙度影响甚大。用金刚石修整砂轮时，金刚石在砂轮外缘上打出一道螺旋槽，其螺距等于砂轮转一转时金刚石笔在纵向的移动量。砂轮表面的不平整在磨削时将被复映到被加工表面上。修整砂轮时，金刚石笔的纵向进给量越小，砂轮表面磨粒的等高性越好，被磨工件的表面粗糙度值就越小。小表面粗糙度值磨削的实践表明，修整砂轮时，砂轮转一转金刚石笔的纵向进给量如能减少到0.01μrn，磨削表面粗糙度就可达Rz0.1～0.2μm。 （二）物理因素的影响--表面层金属的塑性变形 砂轮的磨削速度远比一般切削加工的速度高得多，且磨粒大多为负前角，磨削比压大，磨削区温度很高，工件表层温度有时可达900℃，工件表层金属容易产生相变而烧伤。因此，磨削过程的塑性变形要比一般切削过程大得多。 由于塑性变形的缘故，被磨表面的几何形状与单纯根据几何因素所得到的原始形状大不相同。在力因素和热因素的综合作用下，被磨工件表层金属的晶粒在横向上被拉长了，有时还产生细微的裂口和局部的金属堆积现象。影响磨的表层金属塑性变形的因素，往往是影响表面粗糙度的决定性因素。 1．磨削用量 图4-8是采用GD60ZR2A砂轮磨削30CrMnSiA材料时，磨削用量对表面粗糙度的影响曲线。 砂轮速度越高，就有可能使表层金属塑性变形的传播速度大于切削速度，工件材料来不及变形，致使表层金属的塑性变形减小，磨削表面的粗糙度值将明显减小。 工件速度增加，塑性变形增加，表面粗糙度值将增大。 磨削深度对表层金属塑性变形的影响很大。增大磨削