机械制造工艺学课件第5章机械加工表面质量控制.ppt

本资料来源;第5章机械加工外表质量控制;5.1影响加工外表质量的因素;影响外表粗糙度的工艺因素;以车削或刨削加工零件外表为例。

切削残留面积的高度与以下因素有关

刀尖圆弧半径re

主偏角Kr

副偏角Kr’

进给量f

刀刃本身的粗糙度等因素有关。;圆弧刀刃切削加工时，残留面积的高度与刀尖圆弧半径re和进给量f有关，图5.1(b)所示的几何关系可近似为;2〕物理因素

在切削过程中刀具对工件的挤压和摩擦等物理因素使金属材料发生塑性变形，从而影响理论残留局部的轮廓以及外表粗糙度。加工获得的外表粗糙度轮廓形状是几何因素和物理因素综合作用的结果。

影响外表粗糙度的物理因素可归结为以下几个方面：

〔1〕刀具几何参数及刀具材料

刀具的几何参数对切削加工外表粗糙度影响很大。刀具的主偏角、副偏角和刀尖圆弧半径影响较为显著。

适当增大刀具前角可以有效改善加工外表粗糙度。而刀具后角的大小与已加工外表的摩擦有关，后角大的刀具有利于改善外表粗糙度。但后角过大，对刀刃强度不利，易产生切削振动，外表粗糙度反而增大。

选用强度好，特别是热硬性高的材料制造的刀具，易于保持刃口锋利，而且摩擦系数小、耐磨性好，在切削加工时那么能获得较小的外表粗糙度。;〔2〕工件的材料及热处理

工件材料的品种、成分和性质，以及热处理方法的不同，加工外表的粗糙度也存在一定差异。

塑性材料切削加工过程中，如低碳钢、耐热钢、铝合金和高温合金等，在一定切速下会在刀面形成硬度很高的积屑瘤，从而改变刀具的几何形状和加工进给量，使加工外表的粗糙度严重恶化。而脆性材料加工后，一般其外表粗糙度易于到达要求。

对于同样的工件材料，假设金相组织的晶粒粗大，那么切削加工获得的外表粗糙度越差。因此，为减小切削加工的外表粗糙度值，常在加工前对工件材料进行调质处理，以获得较均匀的、细密的晶粒组织和较高的硬度。;〔3〕切削用量

一般来说，切削深度对加工外表粗糙度影响不明显，但过小的切削深度无法维持正常切削，常会引起刀刃与工件相互挤压、摩擦，使加工外表质量恶化。

切削速度、进给??对外表粗糙度影响较大。较小的切削进给量可减少残留面积的高度，减轻切削力和工件材料的塑性变形程度，从而获得较低的外表粗糙度值。但进给量过小，刀刃不能进行切削而仅形成挤压，致使工件的塑性变形程度增大，使外表粗糙度变大。切削过程中，切削速度越高，那么被加工外表的塑性变形程度越小，外表粗糙度越好。

〔4〕刀具的刃磨

考虑到刀具刃口外表粗糙度在工件外表的复映效果，提高刀具的刃磨质量也能改善外表粗糙度。

〔5〕润滑冷却液

切削过程中，润滑冷却液可吸收、传递切削区内的热量，减小摩擦、促进切屑别离，减轻力、热的综合作用，抑制刀瘤和鳞刺的产生，减少切削的塑性变形，利于改善加工外表的粗糙度。;2.磨削加工外表粗糙度

磨削是较为常见的精加工方法，其外表粗糙度的形成也是由几何因素和物理因素决定的，但磨削过程较切削过程复杂。

1〕磨削加工外表粗糙度的形成

磨削加工是通过砂轮和工件的相对运动，使得分布在砂轮外表上的磨粒对工件外表进行磨削加工。

砂轮的磨粒分布存在很大的不均匀性和不规那么性，锋利且突出的磨粒可产生切削作用，而缺乏以形成切削的磨粒可产生刻划作用，形成划痕并引起塑性变形，更低而钝的磨粒那么在工件外表引起弹性变形，产生滑擦作用。因此磨削加工的外表是砂轮上大量的磨粒刻划出的无数极细的刻痕形成的。

另外，磨削加工时的速度较高，砂轮磨粒大多具有较大的负前角，磨粒与外表间的相互作用较强，将造成磨削比压大、磨削区的温度较高。如果工件表层温度过高，那么表层金属易软化、微熔或产生相变。而且，每个磨粒所切削的厚度仅为0.2μm左右，大多数磨粒在磨削加工过程中仅起到挤压作用，磨削余量是在磨粒的屡次挤压作用下经过充分塑性变形出现疲劳剥落产生的，因而磨削加工的塑性变形一般要比切削加工大。;2〕影响磨削加工外表粗糙度的工艺因素

影响磨削外表粗糙度的主要工艺因素有如下几个方面：

(1)砂轮的选择

砂轮的粒度、硬度、组织、材料及旋转质量平衡等因素都会影响磨削外表粗糙度，在选择时应综合考虑。

单纯从几何因素考虑，在相同的磨削条件下，砂轮的粒度细，那么单位面积上的磨粒多，加工外表上的刻痕细密均匀，磨削获得的外表粗糙度值小。但磨粒太细时，砂轮容易被磨屑堵塞。

通常磨粒的大小和磨粒之间的距离用粒度表示，一般常取46号~60号。

砂轮的硬度是指磨粒从砂轮上脱落的难以程度。

砂轮选择过硬，那么磨粒钝化后不易脱落，使得工件外表受到强烈的摩擦和挤压作用，致使塑性变形的程度增加，增大外表粗糙度。反之，砂轮选择太软，那么磨粒易于脱落，产生磨损不均匀，从而磨削作用减弱，难以保证工件外表的粗糙度。因此，砂轮硬度选择要适当，通常选用中软砂