机械加工表面质量的影响因素及改善措施

1、郭德伟1郭德伟20DhDhh0VBBCDOnrO为切削层金属的分流点郭德伟3横(平行于进给运动方向)纵(垂直于进给运动方向)横向横向纵向纵向理论粗糙度实际粗糙度粗糙度理论粗糙度实际粗糙度郭德伟4图4-37 车削时残留面积的高度（4-42）rrfHctgctg28fHr（4-43）,rrrkkf刀尖圆弧半径主偏角副偏角进给量frRmaxvfrb）Rmaxfa）vfrr郭德伟5切削45钢时切削速度与粗糙度关系100120v（m/min）020406080140表面粗糙度Rz（m）481216202428收缩系数Ks1.52.02.53.0积屑瘤高度 h（m） 0200400600hKsRz郭德伟6

2、v 砂轮速度vc，Rav 工件速度vw，Ra v 砂轮纵向进给f，Ra v 磨削深度ap，Ra 磨削用量对表面粗糙度的影响vw = 40(m/min)f = 2.36(m /min)ap = 0.01(mm)vc = 50(m/s)f = 2.36(m /min)ap = 0.01(mm)vc(m/s), vw(m/min)Ra(m)0304050600.51.0a）ap(mm)00.010.40.8Ra(m)00.20.60.020.030.04b）光磨次数-Ra关系Ra(m)01020300.020.040.06光磨次数粗粒度砂轮(WA60KV)细粒度砂轮(WA/GCW14KB)v光磨次数

3、，Ra郭德伟7v 砂轮粒度，Ra；但要适量v 砂轮硬度适中， Ra ；常取中软v 砂轮组织适中，Ra ；常取中等组织v 采用超硬砂轮材料，Ra v 砂轮精细修整， Ra v 工件材料v 冷却润滑液等郭德伟8 切削或磨削加工时，表面层金属由于塑性变形使晶体间切削或磨削加工时，表面层金属由于塑性变形使晶体间产生剪切滑移，晶格发生拉长、扭曲和破碎而得到强化。产生剪切滑移，晶格发生拉长、扭曲和破碎而得到强化。 冷作硬化的特点：冷作硬化的特点： 变形抵抗力提高（屈服点提高），塑性降低（相对延伸变形抵抗力提高（屈服点提高），塑性降低（相对延伸率降低）。率降低）。 冷硬的指标冷硬的指标: 通常用冷硬层的深度

4、通常用冷硬层的深度h、表、表面层的显微硬度面层的显微硬度H以及硬化程度以及硬化程度N来表示，其中来表示，其中N=H/H0，H0为为原来的显微硬度。原来的显微硬度。郭德伟9切削用量影响刀具影响00.20.40.60.81.0磨损宽度VB(mm)100180260340硬度(HV)50钢，v = 40(m/min) f = 0.120.2(mm/z)后刀面磨损对冷硬影响工件材料f 和 v 对冷硬的影响硬度(HV)0f (mm /r)0.20.40.60.8v =170(m/min)135(m/min)100(m/min )50(m/min)100200300400工件材料：45郭德伟10磨削用量砂

5、轮工件材料磨削深度对冷硬的影响ap(mm)硬度(HV)00.253003504505004000.500.75普通磨削高速磨削郭德伟11 在机械加工中，工件表面层金属相对基体金属发生形状、体积的变化或金相组织变化时，工件表面层中将残留相互平衡的残余应力。产生表面层残余应力的原因：冷态塑性变形 机械加工时，表层金属产生强烈的塑性变形。沿切削速度方向表面产生拉伸变形，晶粒被拉长，金属密度会下降，即比容增大，而里层材料则阻碍这种变形，因而在表面层产生残余压应力，在里层则产生残余拉应力。热态塑性变形 机械加工时，切削或磨削热使工件表面局部温升过高，引起高温塑性变形。郭德伟12郭德伟13切削用量对残余应

6、力的影响刀具对残余应力的影响工件材料对残余应力的影响图4-58 f 对残余应力的影响工件：45，切削条件：vc=86m/min，ap=2mm，不加切削液 残余应力(Gpa)0.2000.2001 00200300400距离表面深度(m) f =0.40mm/r f =0.25mm/r f =0.12mm/r图4-57 vc 对残余应力的影响0=5,0=5,r=75,r=0.8mm,工件：45切削条件：ap=0.3mm, f=0.05mm/r, 不加切削液050100150200距离表面深度(m)残余应力(Gpa)-0.2000.20vc =213m/minvc =86m/minvc =7.7m/min郭德伟14 工件表层温度达到或超过金属材料相变温度时，表层金相组织、显微硬度发生变