表面粗糙度的成因及其影響因素分析論文.doc

目錄1緒論.11.1表面粗糙度概述.11.1.1表面粗糙度概念.11.1.2表面粗糙度產(chǎn)生原因.11.2表面粗糙度國內(nèi)外研究現(xiàn)狀.11.3表面粗糙度研究的目的及意義.22表面粗糙度的影響因素分析.22.1表面粗糙度的標(biāo)準(zhǔn).22.2表面粗糙度的因素.32.2.1刀具方面.32.2.2切削條件.32.3表面粗糙度的選擇原則.43表面粗糙度的成因及其改善措施.83.1控制目的.83.2切削加工時表面粗糙度的成因與控制.83.2.1形成原因.83.2.2控制措施.114結(jié)論.13謝辭.14參考文獻.1511緒論1.1表面粗糙度概述1.1.1表面粗糙度概念表面粗糙度1是指零件表面上具有較小間距和微小峰谷所組成的微觀幾何形狀特征。它主要是由機械加工形成的（表面粗糙度、表面波紋度、表面缺陷、表面幾何形狀）,直接影響機械零件的配合性質(zhì)，表面的耐磨性、抗腐蝕性、疲勞強度、密封性、導(dǎo)熱性及使用壽命。2因此，表面粗糙度是評定機器和機械零件量的重要指標(biāo)之一，是機械零件的生產(chǎn)、加工和驗收過程中一項必不可少的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。1.1.2表面粗糙度產(chǎn)生原因在加工過程中，由于刀具與制件表面之間的摩擦、切削或壓制時的塑性變形，以及工藝系統(tǒng)中高頻振動等因素的作用，使被加工表面產(chǎn)生微觀幾何變形。31.2表面粗糙度國內(nèi)外研究現(xiàn)狀從近年來國內(nèi)外發(fā)表的有關(guān)粗糙度方面的論文來看，數(shù)量成指數(shù)地增加.這表明表面粗糙度測量和表征技術(shù)的研究一直處于上升趨勢，一方面是由于商用儀器(如:STM、AFM和光學(xué)掃描干涉儀等)的發(fā)展以及計算機運算能力、控制技術(shù)的提高；另一方面是由于尖端技術(shù)、國防工業(yè)和精密工程等對零件的表面質(zhì)量提出了越來越高的要求。4表面粗糙度的表征參數(shù)都是在某一法向截面所截得的輪廓線上進行評定，只反映高度和橫向距離之間的關(guān)系，屬于二維評定.當(dāng)表面粗糙度在一小面積區(qū)域內(nèi)評定時，還有縱向距離關(guān)系，這就屬于三維評定.近年來研制了許多三維表面微觀形貌測量儀，才使得在局部表面上三維評定表面粗糙度成為可行，而且國際上方興未艾.5最近,國內(nèi)外在表征和研究表面粗糙度等方面越來越多地使用分形幾何理論這一有力的數(shù)學(xué)工具。研究表明很多種機加工表面呈現(xiàn)出隨機性、多尺度性和自仿射性,即具有分形的基本特征,因而使用分形幾何來研究表面形貌將是合理地、有效地。確定分形的重要參數(shù)有分形維數(shù)D和特征長度A,它們可以衡量機加工表面輪廓的不規(guī)則性,理論上不隨取樣長度變化和儀器分辨率變化,并能反映表面形貌本質(zhì)的特征,能夠提供傳統(tǒng)的表面粗糙度評定參數(shù)(如Ra、Ry、Rz等)所不能提供的信息。美國TopoMetrix公司生產(chǎn)的掃描探針顯微鏡(SPM)軟件體系中,已將分形維數(shù)作為評價表面微觀形貌的參數(shù)之一。678隨著超光滑表面的粗糙度數(shù)值接近納米級甚至埃級，不同測量方法的測量結(jié)2果不一致性對表面特征的評價影響越來越大。為此，美國國家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)研究院制作了一組尺寸范圍從29nm一152um的標(biāo)準(zhǔn)臺階高度樣塊，其標(biāo)準(zhǔn)值取決于本身的實際尺寸.另外還建立了一組高精度標(biāo)準(zhǔn)樣塊，其尺寸用三種不同的方法校準(zhǔn)，如相移干涉顯微鏡、校準(zhǔn)原子力顯微鏡(C一AFM)和高分辨力的觸針式儀器。如果用這些不同的方法測量臺階高度的精確值，能取得好的一致性，則樣塊臺階高度將作為精密校準(zhǔn)的基準(zhǔn)。9101.3表面粗糙度研究的目的及意義隨著現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，對產(chǎn)品的質(zhì)量提出了越來越高的要求.如既要求產(chǎn)品具有長的和沒有麻煩的使用壽命，又要利于能源的再利用和環(huán)境保護，保證產(chǎn)品的三個階段.制造使用垃圾/再循環(huán)，協(xié)調(diào)發(fā)展.各制造商競相生產(chǎn)具有優(yōu)勢性的零缺陷產(chǎn)品，以增強其市場的競爭能力，對零件表面的物理和幾何性能提出了非?？量痰囊?這就使儀器制造商生產(chǎn)性能更好、更全面，精度更高的檢測設(shè)備。在飛速發(fā)展的21世紀(jì)，信息、生物技術(shù)、能源、環(huán)境、先進制造技術(shù)和國防的高速發(fā)展必然會對零件表面粗糙度提出更高的要求，元器件的智能化、小型化、高集成、高密度存儲和超快傳輸?shù)纫蟛牧系某叽缭絹碓叫?。零件表面粗糙度無疑是研究領(lǐng)域中最富有活力、對未來經(jīng)濟和社會發(fā)展有著十分重要影響的研究對象。112表面粗糙度的影響因素分析2.1表面粗糙度的標(biāo)準(zhǔn)為了統(tǒng)一指標(biāo)、統(tǒng)一方法和統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),各國都制定了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。我國的表面粗糙度標(biāo)準(zhǔn)制定工作是從50年代開始的,經(jīng)過幾十年的研究發(fā)展,已由當(dāng)初單純解決圖樣標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一問題開始,逐步完善修訂為現(xiàn)在的GB/T1031表面粗糙度參數(shù)及其數(shù)值、GB/T131機械制圖表面粗糙度符號、代號及其注法、GB3505表面粗糙度術(shù)語表面及其參數(shù)等系列標(biāo)準(zhǔn),而成為我國重要的工業(yè)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)之一,并為其他產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)所引用。GB/T1031-1995(代替GB1031-83)規(guī)定了表面粗糙度的參數(shù)和數(shù)值系列,GB/T131-93(代替GB131-83)又規(guī)定了圖樣上表面粗糙度的標(biāo)注方法及代號的含義,只要正確使用這些標(biāo)準(zhǔn),表面粗糙度要求在圖樣上是十分清楚的。但是在其他有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及一些技術(shù)文件中需要對零件作出表面粗糙度要求時,由于標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)文件的編寫特點,大多采用文字?jǐn)⑹龅燃右砸?guī)定。這些表述如果不正確,會給理解和執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)帶來麻煩,同時影響到標(biāo)準(zhǔn)自身的質(zhì)量。12目前我國評定表面粗糙度的參數(shù)，根據(jù)GB/T1031-1995表面粗糙度參數(shù)及其數(shù)值規(guī)3定，表面粗糙度參數(shù)首先從三項高度參數(shù)輪廓算術(shù)平均偏差Ra、微觀不平度十點高度Rz和輪廓最大高度Ry中選取。根據(jù)表面功能的需要，在高度參數(shù)不能滿足要求的情況下，可選用輪廓微觀不平度的平均間距Sm、輪廓的單峰平均間距S和輪廓支承長度率Tp。對表面粗糙度有要求的表面須給出高度參數(shù)值和評定時的取樣長度。間距參數(shù)Sm、S和形狀特性參數(shù)Tp一般不單獨使用，常作為補充參數(shù)與高度參數(shù)共同控制零件的表面粗糙度。2.2表面粗糙度的因素2.2.1刀具方面(1)刀具幾何參數(shù)刀具幾何參數(shù)中對表面粗糙度影響最大的是刀尖圓弧半徑、副偏角和修光刃。刀尖圓弧半徑對表面粗糙度有很大影響:半徑增大時，殘留面積減小，另一方面變形將增加。由于前一種變形影響較大，所以當(dāng)?shù)都鈭A弧半徑增大時，表面粗糙度將降低。因此在剛度允許的條件下.增大刀尖圓弧半徑是降低表面粗糙度的好方法。副偏角越小，表面粗糙度越低。但減小副偏角容易引起振動，故減小副偏角，必須視機床系統(tǒng)的剛度而定。當(dāng)副偏角達到一定值時，再增大半徑，也不會使表面粗糙度值增加。采用一段長度稍大于進給量的修光刃是降低表面粗糙度的有效措施，利用增加修光刃來消除殘留面積是實際加工工件中常常采用的方法。前角對表面粗糙度沒有直接的影響，對抑制積屑瘤和麟刺有利，可使刃口回弧半徑減小，所以在中、低速范圍內(nèi)適當(dāng)增大可有利于減小表面粗糙度。(2)刀具的刃磨質(zhì)量刀刃前、后刀面，切削刃本身的粗糙度值直接影響被加工面的粗糙度。一般來說，刀刃前、后刀面的粗糙度比加工面要求的粗糙度小l一