最新第4讲-已加工表面质量分析教学讲义ppt.ppt

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1、第4讲-已加工表面质量分析第一节已加工表面质量的概念一、已加工表面质量含义：1、表面几何学方面：指零件最外层表面的几何形状，通常以表面粗糙度表示2、表面层材质的变化，如：塑性变形、硬度变化、微观裂纹、残余应力、晶粒变化、热损伤区、化学性能、电磁特性的变化等。二、加工表面质量对零件性能的影响：1、表面粗糙度差的零件，零件接触面积小，耐磨性差，容易磨损；2、零件受周期作用的载荷时，容易产生应力集中。3、加工硬化现象，加工表面硬度不均，并有裂纹，疲劳强度低4、残余应力，降低零件耐疲劳、耐磨损、耐腐蚀性能。8/17/20212翟鹏第一节已加工表面质量的概念已加工表面质量的标志工件经过切削加工后，

2、已加工表面质量的主要标志是：表面的粗糙度、表面层冷作硬化程度、表面层残余应力的性质及其大小。已加工表面质量对工件成为机器零件后的使用性能有很大的影响。8/17/20213翟鹏从三个变形区观点，看已加工表面质量形成过程8/17/20217翟鹏从三个变形区观点，看已加工表面质量形成过程8/17/20218翟鹏第三节已加工表面粗糙度一、表面粗糙度产生的原因（1）几何因素，主要决定于残留面积高度；（2）切削过程不稳定，其中包括：积屑瘤、鳞刺、切削变形、刀具的边界磨损、刀刃与工件相互位置的变动（振动等）等。下面就每个原因进行分析：8/17/20219翟鹏1、残留面积高度（理论粗糙度）切削刃相对于工

3、件运动，能够形成已加工表面。如果把切削刃看作几何学的线，由相对于工件运动时，应该形成的已加工表面的粗糙度，称为理论粗糙度。它的数值决定于残留面积的高度。实际上，只有切削脆性材料或高速切削塑性材料时，已加工表面的粗糙度才比较接近理论组糙度，因为除此之外，还有许多其他因素，诸如鳞刺、积屑瘤、振动、切削刃不平整、工件材料组织的缺陷等等的影响，使已加工表面难以接近理论粗糙度。8/17/202110翟鹏残留面积的高度abcdeRmaxRmax2f2fκrκ′r8/17/202111翟鹏残留面积高度8/17/202112翟鹏残留面积高度8/17/202113翟鹏2、积屑瘤积屑瘤对粗糙度影响的3个方面

4、，如上分析8/17/202114翟鹏3、鳞刺（1）鳞刺，就是已加工表面上出现的鳞片状毛刺。（2）加工塑性材料时，易出现。高速钢、硬质合金、陶瓷刀具加工碳钢、中碳钢、铬钢、不锈钢、铝合金、铜合金等塑性材料时，易出现。8/17/202115翟鹏鳞刺及其对已加工表面粗糙度的影响鳞刺就是已加工表面上的鳞片状毛刺。生产实践及科学实验表明，在较低的及中等的切削速度下，用高速钢、硬质合金或陶瓷刀具，切削一些常用的塑性金属，如低碳钢、中碳钢、铬钢(40Cr、20Cr)、不锈钢、铝合金、紫铜等，在车、刨、插、钻、拉、滚齿、螺纹车削、板牙铰螺纹等工序中，都可能出现鳞刺。鳞刺的产生是切削加工中获得较小粗糙度的

5、表面的一大障碍。8/17/202116翟鹏3、鳞刺—形貌8/17/202117翟鹏3、鳞刺—形貌8/17/202118翟鹏3、鳞刺（3）关于鳞刺产生的两种观点：1）积屑瘤说持这种观点的人认为：积屑瘤底部稳定，顶部不稳定；不稳定的顶部的生长与分裂，是导致鳞刺产生的主要原因。积屑瘤对已加工表面粗糙度的影响积屑瘤自身能增大已加工表面粗糙度之外，它还在已加工表面上导致鳞刺的形成，进一步增大粗糙度。8/17/202119翟鹏3、鳞刺2）层积金属说持此种观点的人认为：形成鳞刺的过程经过了4个阶段：抹拭、导裂、层积、切顶。8/17/202120翟鹏4、切削过程的变形切削变形影响表面粗糙度的过程：1）切

6、削单元带有周期性的断裂，这种断裂深入到切削表面以下，从而在加工表面上留下挤压的痕迹，而成为波浪形。2）由于切削刃两端没有来自侧面的约束力，加工过程中工件材料被挤压，产生隆起，降低了被加工表面的粗糙度。说明见下图8/17/202121翟鹏4、切削过程的变形8/17/202122翟鹏5、刀具的边界摩擦对粗糙度地影响刀具磨损后，有时会在副后面上产生沟槽形的边界磨损，从而在已加工表面上形成锯齿状的凸出，影响被加工表面的粗糙度。8/17/202123翟鹏6刀刃与工件相对位置变动原因：1）主轴回转精度不高；2）滑动导轨面的形状误差；3）材料的不均匀；4）切削过程不连续等。自激振动，使振幅发生变化，影

7、响被加工表面的粗糙度。8/17/202124翟鹏二、影响表面粗糙度的因素1、刀具方面1)采用较大的刀尖圆弧半径rε；采用较小的副偏角kγ’，尤其使用kγ’=0的修光刃。2）前角：一般情况下，前角对表面粗糙度影响不大；但在加工塑性材料时，采用较大的前角可减小积屑瘤和鳞刺，从而提高被加工零件的表面粗糙度。3）刀面及切削刃的表面粗糙度：提高刀具表面的粗糙度，减小摩擦，可抑制积屑瘤、鳞刺的产生。4）刀具材料：与工件材料的亲和力不同，产生积屑