數(shù)控產(chǎn)品質(zhì)量分析與控制(編輯修改稿)
2025-07-14 07:06 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 理性能。任何機械加工所獲得的零件表面，都不是絕對理想的表面。經(jīng)過對加工表面的測試和分析說明，零件機械加工后表面層的幾何形狀特征存在著表面粗糙度、表面波度、表面加工紋理等微觀幾何形狀誤差以及傷痕等缺陷；零件表面層在加工過程中還會產(chǎn)生加工冷作硬化、金相組織變化及殘余應(yīng)力等物理力學(xué)性能的現(xiàn)象。上述種種因素綜合作用的結(jié)果，直接影響了零件的使用壽命及可靠性，從而影響產(chǎn)品質(zhì)量和使用性能。研究加工表面質(zhì)量的目的就是要掌握機械加工過程中各種因素對表面質(zhì)量的影響規(guī)律，并通過這些規(guī)律控制加工過程，提高零件的加工表面質(zhì)量，最終提高產(chǎn)品對零件耐磨性、抗疲勞強度、耐腐蝕性能等的使用性能。 機械加工時，表面粗糙度形成的原因主要有幾何因素，物理因素，機床、刀具和工藝系統(tǒng)的震動。1）幾何因素 在理想的切削條件下，刀具相對工件作進給運動時，在加工表面遺留下來的切削層殘留面積形成的理論粗糙度。2）物理因素 在切削時，刀具的刃口角及刀具后刀面引起的擠壓變形與摩擦使金屬材料發(fā)生塑性變形，增大了表面粗糙度，另外，在切削過程中出現(xiàn)的刀瘤與鱗刺，會使表面粗糙度嚴(yán)重地惡化，在加工塑性材料（如低碳鋼、不銹鋼、鋁合金等）時，常是影響粗糙度的因素。3）機械加工中的震動 機械加工中的震動使刀具與工件之間產(chǎn)生相對位移，嚴(yán)重破壞了工件和刀具之間的正常的運動軌跡，震動不僅惡化加工表面質(zhì)量，縮短了刀具和機床的使用壽命，而且震動嚴(yán)重時加工無法進行。加工硬化是由于切削力的作用，使被加工表面產(chǎn)生塑性變形，加工表面層晶格剪切滑移、晶粒拉長和破碎，阻礙金屬進一步變形，造成加工表面層材料強化和硬度增減的現(xiàn)象。表面層的硬化程度除了與產(chǎn)生塑性變形的力有關(guān)外，還與變形速度以及變形時的溫度有關(guān)。1）冷塑變形的影響 在機械加工過程中，因切削力的作用使工件表面受到強烈的塑性變形，尤其是切削刀具對已加工表面的擠壓和摩擦，使表面層產(chǎn)生冷態(tài)塑性變形，表面體積趨向增大，但受基體金屬的牽制而產(chǎn)生了殘余壓力，與里層殘余應(yīng)力相平衡。2）熱塑變形的影響 切削加工時，表面層受到切削熱的作用使局部溫度遠(yuǎn)高于里層，因此表面層金屬產(chǎn)生熱膨脹變形也大于里層。當(dāng)切削過程結(jié)束時，表層溫度下降較快，故收縮變形也大于里層。由于受到里層的限制，于是工件表面產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力。切削溫度越高，則殘余拉應(yīng)力越大，甚至出現(xiàn)烈紋。3）金相組織的影響 在機械加工過程中產(chǎn)生的高溫會引起表面層的相變。由于不同的金相組織有不同的密度，表面層金相變化的結(jié)果造成了體積的變化。表面層體積膨脹時，因為受到基體的限制，產(chǎn)生壓應(yīng)力，反之則產(chǎn)生拉應(yīng)力。在切削加工過程中，務(wù)必會產(chǎn)生切削熱，切削熱若未被及時帶走，則會引起加工表面溫度升高，影響工件表面層的金相組織，尤其在磨削加工中更為嚴(yán)重。1）切削用量①切削速度 對于塑性材料，采用低速或高速切削均不會產(chǎn)生積屑瘤，因此對加工表面粗糙度的影響較小；對于脆性材料，是由于脆性擠裂碎裂而成，與切削速度的關(guān)系很小。②進給量 可能會由于切屑與刀具前刀面的摩擦以及后刀面與已加工表面的摩擦加劇而增大工件表面粗糙度，減小進給量可改善這種狀況。③背吃刀量 對表面粗糙度的影響非常小，不考慮。2）刀具幾何角度和刃磨質(zhì)量①前角 適當(dāng)增大前角，刀具易與切入工件，使切屑變形和摩擦減小，由此引起的切削力小，切削熱少，也減輕工藝系統(tǒng)的震動，故加工表面粗糙度值小。②后角 當(dāng)前角一定時，后角越大，刀具切削刃鈍圓半徑越小，切削刃越鋒利，同時增大后角還能減小后刀面與已加工表面間的摩擦和擠壓，有利于減小加工表面粗糙度值。但是也要注意后角不能太大，否則產(chǎn)生切削振動，反而會使加工表面粗糙度值增加。③刃傾角 刃傾角增大，前角也隨之增大，因此表面粗糙度降低。④主偏角和副偏角 減小主偏角和副偏角，可以減小已加工表面的殘留面積高度，從而減小已加工表面粗糙度，副偏角對理論粗糙度影響更大。⑤刀具的刃磨質(zhì)量 刀具的刃磨質(zhì)量越鋒利，刃口平刃性越好，切出工件表面粗糙度值也越小。 3）被加工材料的影響為了減小加工表面粗糙度值，常在切削加工前對材料進行調(diào)質(zhì)或正火處理，如對于低碳鋼，為了
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