【正文】 影響表面粗糙度的因素和影響加工表面層物理機(jī)械性能的因素，目的就是為了掌握機(jī)械加工中各個(gè)工藝對(duì)加工表面質(zhì)量影響的規(guī)律 ,以便利用這些規(guī)律來(lái)控制加工過(guò)程 ,最終達(dá)到改善產(chǎn)品質(zhì)量增強(qiáng)產(chǎn)品使用性能的目的。 其加工后的表面質(zhì)量直接影響被加工工件的物理、化學(xué)及力學(xué)性能。是指加工表面的較小間距和微小峰谷的微觀幾何形狀誤差。 （ 2）表面層的物理 — 機(jī)械性能變化。工件在機(jī)械加工過(guò)程中，表面層金屬產(chǎn)生強(qiáng)烈的塑性變化，使表層的強(qiáng)度和硬度都有所提高，這種現(xiàn)象稱表面冷作硬化； ② 表面層殘余應(yīng)力。 （ 3） 表面波度。它主要由加工過(guò)程中工藝系統(tǒng)的低頻振動(dòng)引起的。是指表面刀紋的方向，它取決于表面形成過(guò)程中所采取的機(jī)械加工方法。 冷作硬化： 機(jī)械加工過(guò)程中因切削力作用產(chǎn)生的塑性變形，使晶格扭曲、畸變，晶粒間產(chǎn)生剪切滑移，晶粒被拉長(zhǎng)和纖維化，甚至破碎，這些都會(huì)使表面層金屬的硬度和強(qiáng)度提高，這種現(xiàn)象稱為冷作硬化（或稱為強(qiáng)化）。 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。自由振動(dòng) 占比重很小，它往往是由切削力的忽然變化或者其他外界力的沖擊等原因所引起的，這種振動(dòng)一般可以迅速衰減，所以對(duì)機(jī)械加工過(guò)程的影響較小。 受迫振動(dòng) （ 1）受迫振動(dòng)產(chǎn)生的原因。 周期性的激振力可以是系統(tǒng)外部 和內(nèi)部振源所引起的。系統(tǒng)內(nèi)部周期性的激振力有：高速回轉(zhuǎn)零件（如砂輪、齒輪）質(zhì)量不平衡引起的離心力，往復(fù)運(yùn)動(dòng)部件的慣性力和斷續(xù)切削（如銑削）的沖擊力等引起的振動(dòng)。受迫振動(dòng)的穩(wěn)態(tài)過(guò)程是簡(jiǎn)諧振動(dòng)。受迫振動(dòng)的振動(dòng)頻率與外界激振力的頻率相同，而與系統(tǒng)的固有頻率無(wú)關(guān)。 自激振動(dòng)。切削加工時(shí)，在沒(méi)有周期性外力作用的情況下，有時(shí)刀具與工件之間也可能產(chǎn)生強(qiáng)烈的相對(duì)振動(dòng)，并在工件的加工表面上殘留下明顯的、有規(guī)律的振紋，這種由振動(dòng)系統(tǒng)本身產(chǎn)生的交變力激發(fā)和維持的振動(dòng) 8 稱為自激振動(dòng)，也稱為顫振。比較具有代表性的學(xué)說(shuō)有：負(fù)摩擦激振學(xué)說(shuō)，再生顫振學(xué)說(shuō)和坐標(biāo)聯(lián)系學(xué)說(shuō)（又稱振型偶合顫振原理）等。顫振也是一種不衰減的振 動(dòng)，但只要切削加工一旦停止，顫振立刻就隨之消失，這也是區(qū)別顫振和受迫振動(dòng)的標(biāo)志之一。顫振能否產(chǎn)生和維持取決于每個(gè)振動(dòng)周期內(nèi)輸入和消耗的能量。刀類圓弧半徑 rε、 主偏角 KΥ 和副偏角 k180。 減小主偏角，刀具強(qiáng)度高、散熱條件好，特別是使殘留面積高度 Rmax減小， 表面粗糙度值小。過(guò)小的副偏角，會(huì)增加副后刀面與已加工表面間的摩擦，引起振動(dòng)，使表面粗糙度差，所以應(yīng)該在不影響摩擦和振動(dòng)的條件下，應(yīng)選取較小的副偏角。立方氮化硼或金剛石刀具切削所獲表面粗糙度值小于硬質(zhì)合金刀具，而硬質(zhì)合金刀具所獲的表面粗糙度值又小于高速鋼刀具。用金鋼石車刀加工因不易形成積屑瘤 , 故可獲得粗糙度很低的表面。 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。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。 對(duì)于同種材料，其晶粒組織越大，加工表面粗糙度越大。 對(duì)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(rùn)滑情況、切削速度等。 切削用量中對(duì)切削力影響最大的是被吃刀量 ap， 其次是進(jìn)給量?，主切削速度ν c的影響最小。進(jìn)給量?增大 1 倍時(shí)，切削力Fc增大 ～ 倍。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 10 本上無(wú)影響。 切削液 合理選用切削液，可以減少塑性變形和刀具與工件之間的摩擦，可使切削力比不用切削液時(shí)降低 10％～ 15％。 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。 切削速度 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。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。 ② 砂輪的硬度 砂輪的硬度應(yīng)大小合適，其半鈍化期愈長(zhǎng)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。 11 ④ 砂輪組織 緊密組織中的磨粒比例大，氣孔小，在形成磨削和精密磨削時(shí)，能獲得較小的表面粗糙度值。一般情況下，應(yīng)選用中等組織的砂輪。氧化物（剛玉）砂輪適用于磨削鋼類零件；碳化物（碳化硅、碳化硼）砂輪適用于磨削鑄鐵、硬質(zhì)合金等材料；用高硬磨料（人造金剛石、立方氮化硼）砂輪磨削可獲得很小的表面粗糙度值，但加工成本較高。 ② 降低工件速度，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)加工表面的磨粒數(shù)增多，表面粗糙度值減小；但工件速度太低，工件與砂輪的接觸時(shí)間長(zhǎng)，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。徑向進(jìn)給量增加，磨削過(guò)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。 切削液的合理使用 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。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)。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。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)。 表面層材料金相組織變化。 (1)磨削燒傷當(dāng)被磨工件表面層溫度達(dá)到相變溫度以上時(shí) ,表層金屬發(fā)生金相組織的變化 ,使表層金屬?gòu)?qiáng)度和硬度降低 ,并伴有殘余應(yīng)力 產(chǎn)生甚至出現(xiàn)微觀裂紋 ,這種現(xiàn)象稱為磨削燒傷。二是改善冷卻條件 ,盡量使產(chǎn)生的熱量少傳入工件。 表面層殘余應(yīng)力。② 切削加工中 ,切削區(qū)會(huì)有大量的切削熱產(chǎn)生 。 (2)工件主要工作表面最終工序加工方法的選擇。在交變載荷作用下 ,機(jī)器零件表面上的局部微觀裂紋 ,會(huì)因拉應(yīng)力的作用使原生裂紋擴(kuò)大 ,最后導(dǎo)致零件斷裂。 在