Transcript 第4章已加工表面质量及工件材料的加工性

§4—1已加工表面质量
一、表面质量的概念及其影响
已加工表面质量包括零件表面的微观几何形状
及表面层材质的变化两个方面，一般以表面粗
糙度、表面层加工硬化及表面层残
余应力来衡量。
表面质量对零件的使用性能有着很大的影响
1．表面粗糙度对耐磨性的影响
2．表面粗糙度对零件疲劳强度的影响。
3.表面粗糙度对配合性质的影响
4.表面粗糙度对耐腐蚀性的影响
加工硬化的影响
残余应力的影响
二、已加工表面粗糙度
一、表面粗糙度是一种微观几何形状误差，又称微观不平度。
表面粗糙度是以已加工表面微观不平度来衡量。
（一）影响表面粗糙度的因素有：
1．残留面积
由于刀具上有主偏角和副偏角，使工件的被切削层材料不能完
全被切除，而在工件已加工表面上形成间距等于进给量f的螺旋
状条纹。这就是通常所谓的“残留面积”，残留面积高度Hmax
愈大，表面光洁度愈差。
H max
f

cot r  cot r'
H max
f2

8r
残留面积高度H随着进给量的减小及主、副偏角的减
小或刀尖圆弧半径的增大而减小。残留面积是构成已加
工表面微观不平度的基本因素。如图4-2为刨削和钻削时
的残留横截面积。
积屑瘤
鳞刺
在较低的切削速度，切削塑性材料时，会在工件
已加工表面上形成近似与切削速度方向相垂直的横
向裂纹，并有鳞片状毛刺出现，即所谓“鳞刺”，
如图4-4。当有鳞刺出现时，表面粗糙度会增大2~4
级。所以，为改善已加工表面粗糙度，必须对鳞刺
加以控制。一般地说，凡是使积屑瘤减小的措施对
减轻鳞刺也是适用的。
振动
切削过程中发生振动，在工件已加工表面上形成
振纹，并引起切削力波动，使已加工表面变得粗糙。
形成振动的原因较复杂，通常由于加工工艺
系统刚性不足和过大的背向力Fp而造成
的。
减小已加工表面粗糙度值的措施
欲降低已加工表面粗糙度，必须减小残留面积，
避免积屑瘤、鳞刺，控制切削过程中的振动
及其他不利因素。减小已加工表面粗糙度值具体途
径有以下几个方面：
1．工件材料
工件材料的塑性愈大，愈易生成积屑瘤、鳞刺，已
加工表面粗糙度也愈大。生产中可通过对工件材料
进行热处理改善切削加工性能。如对低碳钢、低碳
合金钢加工前进行调质处理以降低塑性，从而减
小已加工表面粗糙度。
2．切削用量
（1）切削速度切削塑性材料时，在中、低速情况
下，易产生积屑瘤及鳞刺，提高切削速度，能使积
屑瘤及鳞刺减小甚至消失，从而减小表面粗糙度。
（2）进给量f
由式4—1可知，减小进给量f，能有效减小表面残留
面积的高度，并起到抑制积屑瘤及鳞刺的作用，从而
减小已加工表面粗糙度值。但进给量下降到某一范围
（0.15~0.05mm/r）以后，切削刃钝圆部分对加工表
面的挤压作用加剧，不利于表面粗糙度值的减小，甚
至会引起振动使表面粗糙度值增大。所以，在生产中
使用硬质合金刀具切削时进给量不宜小于0.05mm/r
3．刀具几何参数
（1）增大刀具前角，能减小切削变形，并能有效
地抑制积屑瘤和鳞刺。此外，大前角刀具的切削刃
锋利，能切下较薄的切屑，有助于减小已加工表面
粗糙度值。但前角太大会削弱刀具强度和减小散热
面积，加速刀具磨损。因此，为提高加工表面质量，
首先在刀具强度和寿命允许条件下，尽量选用大的
前角。
（2）稍微增大刀具后角能减小后面与加工表
面的摩擦，对减小表面粗糙度值有利。
o
o

（3）减小刀具副偏角，增大刀尖圆弧半径以及采用修光刃
是减小表面粗糙度值最有效的措施。但修光刃不宜过长，
一般为1.2f，否则易引起振动。一般不宜采用减小主偏角
的方法，特别是当工艺系统刚性不足时，以免Fp力过大而
引起振动，反而使表面粗糙度值增大。
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