影響機(jī)械加工表面質(zhì)量的因素及采取措施畢業(yè)論-文庫吧
2025-05-13 22:42 本頁面
【正文】 件在高壓力、高速、高溫等高要求條件下工作，零件表面的任何缺陷 ,不僅直接影響零件的工作性能 ,而且還可能引起應(yīng)力集中、應(yīng)力腐蝕等現(xiàn)象將進(jìn)一步加速零件的失效 ,這一切都與加工表面質(zhì)量有很大關(guān)系。 一個(gè)零件的失效或者突然間損壞，其原因除了少數(shù)因設(shè)計(jì)不周而強(qiáng)度不夠，或者是由于偶然的事故引起超負(fù)荷而造成了失效或損壞以外，大多數(shù)都是由于磨損、受到外界環(huán)境的腐 蝕或疲勞破壞。磨損、腐蝕和疲勞損壞都是發(fā)生在零件的表面 ,或是從零件表面開始的。因此 ,加工表面質(zhì)量將直接影響到零件的使用性能，因而表面質(zhì)量問題越來越受到各方面的重視。 一、概 述 （一）、基本概念 機(jī)械加工 機(jī)械加工：廣意的機(jī)械加工就是凡能用機(jī)械手段制造產(chǎn)品的過程；狹意的是用車床、銑床、鉆床、磨床、沖壓機(jī)、壓鑄機(jī)機(jī)等專用機(jī)械設(shè)備制作零件的過程。 2 零件的失效 零件的失效 :指零件喪失了原有的使用性能。 磨削燒傷 磨削燒傷 :在磨削加工中，由于多數(shù)磨粒為負(fù)前角切削，磨削溫度很高，產(chǎn)生的熱量遠(yuǎn)遠(yuǎn) 高于切削時(shí)的熱量，而且磨削熱有 60~80%傳給工件，所以極容易出現(xiàn)金相組織的轉(zhuǎn)變，使得表面層金屬的硬度和強(qiáng)度下降，產(chǎn)生殘余應(yīng)力甚至引起顯微裂紋，這種現(xiàn)象稱為磨削燒傷。 表面冷作硬化 冷作硬化：通過冷加工而是零件表面產(chǎn)生的表面應(yīng)力，使零件的表面比加工前的表面硬度耐磨性等有所提高。 二、影響工件表面質(zhì)量的因素 （一）、加工過程對(duì)表面質(zhì)量的影響 工藝系統(tǒng)的振動(dòng)對(duì)工件表面質(zhì)量的影響 在機(jī)械加工過程中工藝系統(tǒng)有時(shí)會(huì)發(fā)生振動(dòng)，即在刀具的切削刃與工件上正在切削的表面之間除了名義上的切削運(yùn)動(dòng)之外，還會(huì)出現(xiàn) 一種周期性的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。 振動(dòng)使工藝系統(tǒng)的各種成形運(yùn)動(dòng)受到干擾和破壞，使加工表面出現(xiàn)振紋，增大表面粗糙度值，惡化加工表面質(zhì)量。 刀具幾何參數(shù) 、材料和刃磨質(zhì)量 對(duì)表面質(zhì)量的影響 刀具的幾何參數(shù)中對(duì)表面粗糙度影響最大主要是副偏角、主偏角、刀尖圓弧半徑。在一定的條件下，減小副偏角、主偏角、刀尖圓弧半徑都可以降低表面粗糙度。在同樣條件下，硬質(zhì)合金刀具加工的表面粗糙度值低于高速鋼刀具，而金剛石、立方氮化 3 硼刀具又優(yōu)于硬質(zhì)合金，但由于金剛石與鐵族材料親和力大，故不宜用來加工鐵族材料。另外，刀具的前、后刀面、切削刃本身的粗 糙度直接影響加工表面的粗糙度，因此，提高刀具的刃磨質(zhì)量，使刀具前后刀面、切削刃的粗糙度值應(yīng)低于工件的粗糙度值 的 1~2 級(jí) 。 切削液對(duì)表面質(zhì)量的 影響 切削液的冷卻和潤滑作用能減小切削過程中的界面摩擦，降低切削區(qū)溫度，使切削層金屬表面的塑性變形程度下降，抑制積屑瘤 和鱗刺 的產(chǎn)生， 在生產(chǎn)中對(duì)于不同材料合理選用切削液 可大大減小 工件 表面粗糙度。 工件材 料對(duì)表面質(zhì) 量 的影響 工件材料的性質(zhì) ； 加工塑性材料時(shí)，由刀具對(duì)金屬的擠壓產(chǎn)生了塑性變形，加之刀具迫使切屑與工件分離的撕裂作用，使表面粗糙度值加大。工件材料韌性 越 好， 金屬的塑性變形 越 大，加工表面就愈 越 粗糙。加工脆性材料時(shí)其切屑呈碎粒狀，由于切屑的崩碎而在加工表面留下許多麻點(diǎn)使表面粗糙。 一般韌性較大的塑性材料，加工后表面粗糙度較大，而韌性較小的塑性材料，加工后易得到較小的表面粗糙度。對(duì)于同種材料，其晶粒組織越大，加工表面粗糙度越大。因此，為了減小加工表 面 粗糙度，常在切削加工前對(duì)材料進(jìn)行調(diào)質(zhì)或正火處理，以獲得均勻細(xì)密的晶粒組織和較高的硬度。 切削條件 對(duì)工件表面質(zhì)量的影響 與切削條件有關(guān)的工藝因素，包括切削用量、冷卻潤滑情況。中、低速加工塑性材料時(shí)，容易產(chǎn)生積屑瘤和鱗 刺，所以，提高切削速度， 可以 減少積屑瘤和鱗刺，減小零件已加工表面粗糙度值；對(duì)于脆性材料，一般不會(huì)形成積屑瘤和鱗刺，所以，切削速度對(duì)表面粗糙度基本上無影響。進(jìn)給速度增大，塑性變形也增大，表面粗糙度值增大，所以，減小進(jìn)給速度可以減小表面粗糙度值，但是，進(jìn)給量減小到一定值時(shí)，粗糙度值不會(huì)明顯下降。正常切削條件下，切削深度對(duì)表面粗糙度影響不大，因此，機(jī)械加工時(shí)不能選用過小的切削深度。 4 切削速度對(duì)表面粗糙度的影響 一般在粗加工選用低速車削，精加工選用高速車削可以減小表面粗糙度。 在中速切削塑性材料時(shí)，由于容易產(chǎn)生積 屑瘤，且塑性變形較大，因此加工后零件表面粗糙度較大。通常采用低速或高速切削塑性材料，可有效地避免積屑瘤的產(chǎn)生，這對(duì)減小表而粗糙度有積極作用。 磨削加工對(duì) 表面 質(zhì)量 的 影響 （ 1）、 砂輪的影響 砂輪的粒度越細(xì)，單位面積上的磨粒數(shù)越多，在磨削表面的刻痕越細(xì)，表面粗糙度越小；但若粒度太細(xì)，加工時(shí)砂輪易被堵塞反而會(huì)使表面粗糙度增大，還容易產(chǎn)生波紋和引起燒傷。砂輪的硬度應(yīng)大小合適，其半鈍化期愈長愈好；砂輪的硬度太高，磨削時(shí)磨粒不易脫落，使加工表面受到的摩擦、擠壓作用加劇，從而增加了塑性變形，使得表面粗糙度增大， 還易引起燒傷；但砂輪太軟，磨粒太易脫落，會(huì)使磨削作用減弱，導(dǎo)致表面粗糙度增加，所以要選擇合適的砂輪硬度。砂輪的修整質(zhì)量越高，砂輪表面的切削微刃數(shù)越多、各切削微刃的等高性越好，磨削表面的粗糙度越小。 （ 2） 、 磨削用量的影響 增大砂輪速度，單位時(shí)間內(nèi)通過加工表面的磨粒數(shù)增多，每顆磨粒磨去的金屬厚度減少，工件表面的殘留面積減少；同時(shí)提高砂輪速度還能減少工件材料的塑性變形，這些都可使加工表面的表面粗糙度值降低。降低工件速度，單位時(shí)間內(nèi)通過加工表面的磨粒數(shù)增多，表面粗糙度值減?。坏ぜ俣忍?，工件與砂輪的接觸時(shí) 間長，傳到工件上的熱量增多，反面會(huì)增大粗糙度，還可能增加表面燒傷。增大磨削深度和縱向進(jìn)給量，工件的塑性變形增大，會(huì)導(dǎo)致表面粗糙度值增大。徑向進(jìn)給量增加，磨削過程中磨削力和磨削溫度都會(huì)增加，磨削表面塑性變形程度增大，從而會(huì)增大表面粗糙度值。為在保證加工質(zhì)量的前提下提高磨削效率，可將要求較高的表面的粗磨和精磨分開進(jìn)行，粗磨時(shí)采用較大的徑向進(jìn)給量，精磨時(shí)采用較小的徑向進(jìn)給量，最后進(jìn)行無進(jìn)給磨削，以獲得表面粗糙度值很小的表面。 5 （ 3）、 工件材料 工件材料的硬度、塑性、導(dǎo)熱性等對(duì)表面粗糙度的影響較大。塑性大的軟材 料容易堵塞砂輪，導(dǎo)熱性差的耐熱合金容易使磨料早期崩落，都會(huì)導(dǎo)致磨削表面粗糙度增大。 另外，由于磨削溫度高，合理使用切削液既可以降低磨削區(qū)的溫度，減少燒傷，還可以沖去脫落的磨粒和切屑，避免劃傷工件，從而降低表面粗糙度值。 影響 工件表面 物理機(jī)械性能的因素 （ 1）、 表面層冷作硬化。切削刃鈍圓半徑增大 ,對(duì)表層金屬的擠壓作用增強(qiáng) ,塑性變形加劇 ,導(dǎo)致冷硬增強(qiáng)。刀具后刀面磨損增大 ,后刀面與被加工表面的摩擦加劇 ,塑性變形增大 ,導(dǎo)致冷硬增強(qiáng)。切削速度增大 ,刀具與工件的作用時(shí)間縮短 ,使塑性變形擴(kuò)展深度減小 ,冷硬層深度減小。 切削速度增大后 ,切削熱在工件表面層上的作用時(shí)間也縮短了 ,將使冷硬程度增加。進(jìn)給量增大 ,切削力也增大 ,表層金屬的塑性變形加劇 ,冷硬作用加強(qiáng)。工件材料的塑性愈大 ,冷硬現(xiàn)象就愈嚴(yán)重。 （ 2）、 表面層材料金相組織變化。當(dāng)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(huì)發(fā)生變化。 ①， 磨削燒傷當(dāng)被磨工件表面層溫度
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