【正文】 角值增大時(shí)，塑性變形程度減小，粗糙度也減小。前角為負(fù)值時(shí)，塑性變形增大，粗糙度也增大。后角過(guò)小會(huì)增加摩擦。刃傾角的大小又會(huì)影響刀具的實(shí)際前角，因此都會(huì)影響表面粗糙度。刀具材料與刃磨質(zhì)量對(duì)產(chǎn)生刀瘤、鱗刺等現(xiàn)象影響很大，如用金剛石車刀精車鋁合金時(shí)，由于摩擦因數(shù)較小，刀面上就不會(huì)產(chǎn)生切屑的黏附、冷焊現(xiàn)象，因此能減小粗糙度。 ? （ 4）切削液。切削液的冷卻和潤(rùn)滑作用能減小切削過(guò)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，抑制刀瘤、鱗刺的生成，因此可大大減小表面粗糙度。 ? 以上分析了影響切削加工表面粗糙度的兩個(gè)主要因素，實(shí)際加工中以哪個(gè)因素為主，還要根據(jù)加工方法以及加工表面的實(shí)際輪廓形狀進(jìn)行具體分析。 影響加工表面粗糙度的因素及改善措施 機(jī)械加工表面質(zhì)量 ? 由于切削力作用，使被加工表面產(chǎn)生塑性變形，加工表面層晶格間剪切滑移，晶粒拉長(zhǎng)、破碎，阻礙金屬進(jìn)一步變形，造成加工表面層材料強(qiáng)化和硬度增加，稱為 加工硬化 。切削力越大，塑性變形越大，硬化程度就越大。表面強(qiáng)化層的深度有時(shí)可達(dá) mm，硬化層的硬度比基體金屬硬度高1～ 2倍。 ? 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(shí)的溫度有關(guān)。變形速度越大，塑性變形越不充分，則硬化程度降低。表層金屬在塑性變形時(shí)，還產(chǎn)生一定數(shù)量的熱，使金屬表面層溫度升高，當(dāng)溫度達(dá)到一定范圍時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生冷硬回復(fù)，回復(fù)作用的速度取決于溫度的高低和冷硬程度的大小。 影響冷作硬化的工藝因素 機(jī)械加工表面質(zhì)量 ? 減小刀具前角和增大刀尖圓弧半徑都將增大已加工表面層塑性變形，從而使冷硬層的深度和硬化程度也隨之增加。 ? 切削速度增大，硬化層深度和硬化程度都隨之減小。因?yàn)榍邢魉俣仍龃螅瑒t切削溫度升高，從而有利于冷硬回復(fù)。另外，切削速度增大，使刀具與工件接觸時(shí)間短，塑性變形程度減小。 ? 進(jìn)給量增大，使切削厚度增加，切削力和材料的塑性變形都隨之增大，因此硬化現(xiàn)象增強(qiáng)。但進(jìn)給量太小時(shí)，因形成薄層切屑使表面層受擠壓的作用增加，塑性變形也增加，故冷硬作用也隨之增加。 ? 被加工工件材料的硬度越低，塑性越好，則切削時(shí)的塑性變形也越大，冷硬現(xiàn)象就越嚴(yán)重。 影響冷作硬化的工藝因素 機(jī)械加工表面質(zhì)量 ? 工件經(jīng)機(jī)械加工后，其表面層均存在殘余應(yīng)力。殘余壓應(yīng)力可提高工件表面的耐磨性和疲勞強(qiáng)度，殘余拉應(yīng)力則使耐磨性和疲勞強(qiáng)度降低。若拉應(yīng)力值超過(guò)工件材料的疲勞強(qiáng)度時(shí)，則使工件表面產(chǎn)生裂紋，加速工件損壞。 引起殘余應(yīng)力的原因 有下述 3個(gè)方面： ? 1．冷塑變形的影響 ? 在機(jī)械加工過(guò)程中，因切削力的作用使工件表面受到強(qiáng)烈的塑性變形，尤其是切削刀具對(duì)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，但受基體金屬牽制而產(chǎn)生了殘余應(yīng)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(shí)，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(guò)程結(jié)束時(shí)，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)裂紋。 影響殘余應(yīng)力的工藝因素 機(jī)械加工表面質(zhì)量 ? 3．金相組織的影響 ? 在機(jī)械加工過(guò)程中產(chǎn)生的高溫會(huì)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(shí)，因?yàn)槭艿交w的限制，產(chǎn)生了應(yīng)壓力，反之則產(chǎn)生拉應(yīng)力。例如磨削淬火鋼時(shí)，原來(lái)工件表面是馬氏體比熱容最大，當(dāng)表層出現(xiàn)回火結(jié)構(gòu)（回火燒傷），即回火托氏體或索氏體（密度接近珠光體）時(shí)，體積收縮受里層金屬的阻礙，故工件表面產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力。若表層產(chǎn)生二次淬火層（淬火燒傷），即原表面層的殘余奧氏體變?yōu)轳R氏體，比熱容增大，體積膨脹受阻，工件表面就形成殘余壓應(yīng)力。 ? 實(shí)際上，已加工表面殘余應(yīng)力是以上三方面綜合作用的結(jié)果。在一定條件下，其中某一種或兩種原因起主導(dǎo)作用。如切削加工中，當(dāng)切削溫度不高時(shí)，起主導(dǎo)作用的往往是冷塑性變形，表面層常產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力而使表面強(qiáng)化。而磨削時(shí)，磨削溫度較高，相變和熱塑性變形占主導(dǎo)地位，所以表層產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力而使表面弱化。 影響殘余應(yīng)力的工藝因素 機(jī)械加工表面質(zhì)量 ? 一般切削加工時(shí)，切削熱大部分被切屑帶走，加工表面溫度不高，故不影響工件表面層的金相組織。而磨削時(shí)，磨粒在高速下以很大的負(fù)前角切削薄層金屬，在工件表面引起很大的摩擦和塑性變形，其單位切削功率消耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于一般切削加工。因?yàn)橄牡墓β蚀蟛糠洲D(zhuǎn)化為熱能，故工件表面溫度很高，有時(shí)高達(dá)1000℃ 左右，引起表面層金相組織發(fā)生變化，使表面硬度下降，并伴隨出現(xiàn)殘余拉應(yīng)力甚至產(chǎn)生細(xì)微裂紋，從而降低零件物理、力學(xué)性能，這種現(xiàn)象稱為 磨削燒傷 。 ? 燒傷嚴(yán)重時(shí)，還會(huì)在工件表面出現(xiàn)黃、褐、紫、青等高溫下產(chǎn)生的氧化膜顏色。不同的燒傷顏色表示表面層金屬經(jīng)歷的不同溫度和不同燒傷深度，它表明工件表面已經(jīng)受到熱損傷的程度。但并非無(wú)色就等于沒有燒傷，有時(shí)通過(guò)多次光磨磨掉了表面燒傷的氧化膜，卻并未完全去掉燒傷層，給工件帶來(lái)隱患。 ? 磨削燒傷使零件的使用壽命和性能大大降低，有些零件甚至因此而報(bào)廢，所以磨削時(shí)應(yīng)盡量避免燒傷。引起磨削燒傷直接的因素是磨削溫度，大的磨削深度、過(guò)高的砂輪線速度是引起零件表面燒傷的重要因素。此外，零件材料也是不容忽視的一個(gè)方面，一般而言，導(dǎo)熱系數(shù)低、比熱容小、密度大的材料，磨削時(shí)容易燒傷。使用硬度太高的砂輪，也容易發(fā)生燒傷。 影響金相組織變化的工藝因素 機(jī)械加工表面質(zhì)量 ? 在制定工藝規(guī)程時(shí)，要在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，提勞動(dòng)生產(chǎn)率、降低成本。 機(jī)械加工生產(chǎn)率 是指在單位時(shí)間內(nèi)工人制造合格產(chǎn)品的數(shù)量。經(jīng)濟(jì)性一般指生產(chǎn)成本的高低。生產(chǎn)成本不僅要計(jì)算工人直接生產(chǎn)產(chǎn)品所消耗的價(jià)值，還要計(jì)算設(shè)備、工具、材料、動(dòng)力等消耗的價(jià)值。 ? 提高勞動(dòng)生產(chǎn)率涉及產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造工藝、生產(chǎn)管理等多方面因素。僅就機(jī)械加工而言， 提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的工藝途徑是 ：縮短單件工時(shí)和采用自動(dòng)化加工等現(xiàn)代化生產(chǎn)方法。 提高生產(chǎn)率的途徑 ? 1．縮短單件時(shí)間 ? 采取合理的工藝措施以縮短各工序的單件時(shí)間，是提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的有效措施之一，下面從單件時(shí)間的組成進(jìn)行分析。 ? （ 1）縮短基本時(shí)間。 ? ① 提高切削用量。提高切削用量是縮短基本時(shí)間的有效方法。目前廣泛采用的是高速車削和高速磨削，高速切削中采用硬質(zhì)合金車刀的切削速度一般達(dá)到 200 m/min，陶瓷刀具的切削速度達(dá) 500 m/min，人造金剛石車刀在切削普通鋼材時(shí)的切削速度達(dá)到 900 m/min，而在切削 HRC60以上的淬火鋼時(shí)，切削速度達(dá)到 90 m/min。高速滾齒機(jī)的切削速度可達(dá)65～ 75 m/min。磨削方面，高速磨削達(dá)到 60 m/s以上。此外，采用強(qiáng)力磨削的深度可達(dá)6～ 12 mm，金屬去除率比普通磨削提高數(shù)倍。 提高生產(chǎn)率的途徑 ② 減少工作行程。切削加工過(guò)程中可以采用多刀切削、多件加工、合并工步等方法來(lái)減少工作行程，如圖516所示。 ? （ 2）縮短輔助時(shí)間。當(dāng)輔助時(shí)間為單件時(shí)間的 50%~70%以上時(shí)，若用提高切削用量來(lái)提高生產(chǎn)率，不會(huì)取得大的效果，此時(shí)應(yīng)考慮縮減輔助時(shí)間的方法。 ? ① 采用高效夾具。如氣動(dòng)、液壓、電動(dòng)及多件夾緊等夾具，可減少裝夾工件時(shí)間。 提高生產(chǎn)率的途徑 ③ 采用多件加工，如圖 517所示。 ② 采用主動(dòng)檢驗(yàn)或數(shù)字顯示自動(dòng)測(cè)量裝置，減少加工中的停機(jī)測(cè)量時(shí)間。 ③ 將輔助時(shí)間與基本時(shí)間全部或部分地重合，如采用多工位夾具、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)等措施。圖 518所示為轉(zhuǎn)位（雙工位）夾具加工，圖 519所示為立式銑床采用回轉(zhuǎn)工作臺(tái)進(jìn)行連續(xù)加工，這樣使工件的裝卸時(shí)間完全和基本時(shí)間重合，可以間接減少輔助時(shí)間。 ? （ 3） 縮短布置工作地點(diǎn)時(shí)間。主要的措施有：提高刀具或砂輪的耐用度以減少換刀次數(shù)；采用刀具微調(diào)裝置、專用對(duì)刀樣板等可減少刀具調(diào)整時(shí)間；數(shù)控機(jī)床上也可采用機(jī)外對(duì)刀儀機(jī)外調(diào)刀，省去了數(shù)控機(jī)床上的對(duì)刀時(shí)間；使用不重磨刀片，當(dāng)?shù)度心p需換切削刀時(shí)只要通過(guò)松緊螺釘，更換標(biāo)準(zhǔn)刀片或刀片轉(zhuǎn)位即可重新使用，換刀時(shí)間縮短。 ? （ 4） 縮短準(zhǔn)備和終結(jié)時(shí)間。成批生產(chǎn)時(shí)盡量擴(kuò)大工件的批量，減少分?jǐn)偟矫總€(gè)工件上的準(zhǔn)備終結(jié)時(shí)間。如采用成組技術(shù)或采用數(shù)控機(jī)床、液壓仿形機(jī)床、順序控制機(jī)床等。 ? 2．采用自動(dòng)化生產(chǎn)方法 ? 采用現(xiàn)代化生產(chǎn)技術(shù)；采用先進(jìn)的毛坯制造方法，提高毛坯精度，減少切削加工的勞動(dòng)量。采用少或切削加工工藝，如滾壓加工、特種加工等。在大批量生產(chǎn)中，采用組合機(jī)床、自動(dòng)線加工；在單件小批、中批生產(chǎn)中，采用數(shù)控加工及成組加工，都可有效提高生產(chǎn)率。 提高生產(chǎn)率的途徑 ? 本章講述了機(jī)械加工質(zhì)量的基本概念及其控制方法。主要包括機(jī)械加工精度、機(jī)械加工表面質(zhì)量的基本概念，工藝系統(tǒng)誤差對(duì)加工精度的影響，影響機(jī)械加工表面質(zhì)量的因素，提高機(jī)械加工表面質(zhì)量的措施和提高生產(chǎn)率的方法等內(nèi)容。重點(diǎn)掌握機(jī)械加工精度和機(jī)械加工表面質(zhì)量的成因和提高加工精度和表面質(zhì)量的改進(jìn)措施，知道提高生產(chǎn)率的途徑和方法。難點(diǎn)在于工藝系統(tǒng)誤差對(duì)零件加工質(zhì)量的影響及其改善措施。 ? 習(xí)題： P 235 小結(jié)與習(xí)題集