切削參數(shù)變化對加工表面質量的影響

1、切削參數(shù)變化對加工表面質量的影響第1頁，共22頁，2022年，5月20日，11點8分，星期一表面質量已加工表面質量：是指零件在加工后其表面的狀態(tài)。包括：1、零件表面層的微觀幾何結構，即表面形貌。2、表層金屬材料性質發(fā)生變化的情況。第2頁，共22頁，2022年，5月20日，11點8分，星期一表面質量包括：表面形貌和表面層材質變化 表面粗糙度表面波度殘余應力加工硬化表層金相組織變化第3頁，共22頁，2022年，5月20日，11點8分，星期一切削參數(shù)的影響切削參數(shù)包括：1、切削速度v。2、進給量。3、切削深度ap。第4頁，共22頁，2022年，5月20日，11點8分，星期一1、切削速度對表面質量的影

2、響在不使用切削液的條件下，切削速度增大到一定值后，表面粗糙度隨著切削速度增大而降低。第5頁，共22頁，2022年，5月20日，11點8分，星期一在實際生產中，切削液的使用很好的改善了加工表面質量。切削速度增大一定值時，其變化對表面粗糙度的影響不明顯。較大的切削速度下，都可以得到鏡面。第6頁，共22頁，2022年，5月20日，11點8分，星期一從圖可以看出，殘留應力在切削速度方向和進給方向呈現(xiàn)出不同的變化規(guī)律。在切削速度方向隨著切削速度增大，殘留應力由殘留壓應力逐漸變?yōu)闅埩衾瓚?；在進給方向，改變切削速度時，殘留應力一直是殘留壓應力。改變切削速度時，相應地改變了已加工表面所承受的塑性變形、切削溫

3、度的大小與分布情況，因而影響己加工表面的殘留應力。提高切削速度時，切削溫度引起的熱應力所占比重增大，因而切削速度方向的殘留壓應力減小而殘留拉應力增大。第7頁，共22頁，2022年，5月20日，11點8分，星期一切削速度增加時，塑性變形減小，塑性變形區(qū)也縮小，因此，硬化層深度減小。另一方面，且由于切削速度的增加，切削溫度升高，回復作用增大，冷硬層隨之減小。但切削速度增加，切削熱在工件表面層上的作用時間也縮短了。當切削溫度超過一定溫度時，表面層組織將產生相變，形成淬火組織。因此，硬化層深度及硬化程度又將增加。硬化層深度先是隨切削速度的增加而減小，然后又隨切削速度的增加二次增大第一變形區(qū)（剪切滑移）

4、第二變形區(qū)（擠壓摩擦）第三變形區(qū)（擠壓摩擦回彈）第8頁，共22頁，2022年，5月20日，11點8分，星期一2、進給量對表面質量的影響減少進給量可以使表面粗糙度值減少，但是有一定的上限值，其具體值由其他因素決定，比如刀具、材料、切削液等。如右圖例在進給量f5m/r時，均達到Rmax0.05m的加工表面粗糙度。第9頁，共22頁，2022年，5月20日，11點8分，星期一改變切削深度對殘余應力影響不大。由于進給量的大小影響刀具與工件在進給方向上的相對運動速度，同時也影響刀具與工件的接觸時間，當進給量增大時，已加工表面在進給方向受壓而產生塑性變形時間縮短，從而使已加工表面的塑性變形程度降低，導致殘留

5、壓應力減小。銑削隨著軸向進給量的增大，切削力隨之增大，金屬表層的塑性變形區(qū)域也隨之增大，工件表面的切削溫度升高，會使由熱塑性變形引起的殘余拉應力增大，從而工件表面上的殘余壓應力減小。第10頁，共22頁，2022年，5月20日，11點8分，星期一當進給量比較大時，加大進給量，切削力增大，表面層金屬的塑性變形加劇，冷硬程度增加。第11頁，共22頁，2022年，5月20日，11點8分，星期一3、切削深度對表面質量的影響背吃刀量對粗糙度的影響如圖所示在超精密加工范疇內，背吃刀量變化對加工表面粗糙度影響很小。第12頁，共22頁，2022年，5月20日，11點8分，星期一背吃刀量減少，表面殘留應力也減少，

6、但超過某臨界值時，背吃刀量減少反而使加工表面殘留應力增加。第13頁，共22頁，2022年，5月20日，11點8分，星期一切削深度直接影響刀具作用于工件表面的力的大小。當切削深度較小時，增大切削深度主要是增大了刀刃對已加工表面的擠壓，由于已加工表面的彈性恢復層厚度增大也增大了后刀面對已加工表面的摩擦和擠壓，因而表面殘壓應力增大。當切削深度較大時,切削溫度升高,熱應力引起的殘留拉應力增加，因而抵消了一部分殘留壓應力。壓應力極大值第14頁，共22頁，2022年，5月20日，11點8分，星期一冷作硬化現(xiàn)象受切削參數(shù)一定程度的影響，同時很大程度受刀具的影響。而且采用有效的冷卻潤滑措施，可使加工硬化層深度

7、減小。在精密加工范疇內，切削速度、進給量、切削深度等切削參數(shù)變化對粗糙度的影響不明顯，但是對已加工表面殘留應力的影響具有不同的規(guī)律性。在切削速度方向，隨著切削速度增大，殘留應力由殘留壓應力逐漸變?yōu)闅埩衾瓚Γ辉谶M給方向，改變切削速度時，殘留應力仍然是殘留壓應力。當進給量增大時，進給方向的殘留壓應力逐漸減小。切削深度變化時，當切削深度為某一數(shù)值時，進給方向的殘留壓應力有一極大值。第15頁，共22頁，2022年，5月20日，11點8分，星期一切削用量選擇的基本原則： 1.根據(jù)工件加工余量和粗、精加工要求，選定背吃刀量。 2.根據(jù)加工工藝系統(tǒng)允許的切削力，其中包括機床進給系統(tǒng)、工件剛度及精加工時表面

8、粗糙度要求，確定進給量。 3.根據(jù)刀具耐用度，確定切削速度。 粗車：中等或較慢的切削速度，大的吃刀量，大的進給速度(一般要根據(jù)機床的強度、裝夾的牢固程度以及零件切削時是否產生振動選擇合理的吃刀量、進給量和切削速度切削速)。 精車：盡量高的轉速，盡量小的合理的吃刀量(注意有的吃刀量太小表面粗糙度會很差)。進給量的選擇要根據(jù)表面粗糙度要求選擇合理的進給量，不然如果走刀速度過低，要求很差的粗糙度零件就會加大成本。第16頁，共22頁，2022年，5月20日，11點8分，星期一磨削燒傷當切削熱使被加工表面的溫度超過相變溫度后，表層金屬的金相組織將會發(fā)生變化。當被磨工件表面層溫度達到相變溫度以上時，表層金

9、屬發(fā)生金相組織的變化，使表層金屬強度和硬度降低，并伴有殘余應力產生，甚至出現(xiàn)微觀裂紋，這種現(xiàn)象稱為磨削燒傷。裂紋通常與燒傷相伴而生。 第17頁，共22頁，2022年，5月20日，11點8分，星期一以平面磨削為例，磨削深度對溫度影響極大，從減輕燒傷考慮，磨削深度不宜過大。加大橫向進給兩對減輕燒傷有好處。加大工件的回轉速度可減少燒傷，如果因此導致粗糙的增加，可以同時提高砂輪轉速。磨削參數(shù)對燒傷的影響第18頁，共22頁，2022年，5月20日，11點8分，星期一磨削參數(shù)對表面殘余應力的影響磨削深度對表層殘余應力的性質、數(shù)值有很大影響，呈拋物線形狀。提高砂輪速度將使表面金屬產生拉伸殘余應力的傾向增大。

10、加大工件的回轉速度和進給速度，使熱作用時間減少，而塑性變形因素的影響加大。產生殘余拉應力的趨勢減小，而產生殘余壓應力的趨勢逐漸增大。第19頁，共22頁，2022年，5月20日，11點8分，星期一常見的三種燒傷形式 1、 回火燒傷，指當磨削區(qū)溫度顯著地超過鋼的回火溫度但仍低于相變溫度時，工件表層出現(xiàn)回火屈氏體或回火索氏體軟化組織的情況。 2、 淬火燒傷，當磨削區(qū)溫度超過相變溫度時，工件表層局部區(qū)域就會變成奧氏體，隨后受到冷卻液及工件自身導熱的急速冷卻作用而在表面極薄層內出現(xiàn)二次淬火馬氏體，次表層為硬度大為降低的回火索氏體，這就是二次淬火燒傷。 3、 退火燒傷，當工件表面層溫度超過相變臨界溫度時，則馬氏體轉變?yōu)閵W氏體。若此時無冷卻液，表層金屬空冷冷卻比較緩慢而形成退火組織。硬度和強度均大幅度下降。這種現(xiàn)象稱為退火燒傷。第20頁，共22頁，2022年，5月20日，11點8分，星期一改善磨削燒傷的途徑磨削熱是造成磨削燒傷的根源，故改善磨削燒傷及裂紋主要有三個工藝途徑：1、正確選用砂輪，例如可采用顆粒較粗、較軟、組織