《[2017年整理]切削加工中影响表面粗糙度因素的分析与对策》由会员分享，可在线阅读，更多相关《[2017年整理]切削加工中影响表面粗糙度因素的分析与对策（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、切削加工中影响表面粗糙度因素的分析与对策孙祺 东北大学机械工程自动化专业 1109 学号：20111142 摘要：各种机床都有其最经济、最适合达到的表面粗糙度范围，如果要求达到的粗糙度水平超过其经济水平，将导致成本急剧上升。如果要求达到的粗糙度水平太低则会造成资源浪费。因此，要综合考虑与分析切削加工中影响表面粗糙度的各种因素，包括刀具的选择与利用、切削速度和进给量等，来达到要求的表面粗糙度。Abstract：Different kinds of machines have a range which is the most economical and the most suitable .I
2、f the standard roughness concentration exceeds the standard of economy ,which case the cost arise. If the situation is contrary, it will be a waste. So we will take all the factors which influence the superficial roughness concentration in consideration, including the option of cutting tools, cuttin
3、g speed amount of feed and so on ,to reach the standard of roughness concentration.一、 切削加工时影响表面粗糖度的主要因素分析1.刀具几何形状及切削运动的影响刀具相对于工件作进给运动时，在加工表面留下了切削层残留面积，从而产生了表面粗糙度，残留面积的形状是刀具几何形状的复映，其高度受刀具的几何角度和切削用量大小的影响。一般，使用直线刀刃切削时，H=fctgkr+ctgkr，使用圆弧刀刃切削时，H=f 28 r E。从式中可知，减少进给量f、主偏角K r、副偏角K r以及增大刀尖圆弧半径r，均可减小残留面积的高度
4、，从而降低表面租糙度。 【1】2. 刀具磨损刀具磨损造成工件表面粗糙表现在以下几个方面：其一是由于工件与刀具间的粘结，使工件表面产生凹坑等缺陷；其二是切削中某些硬质点对已加工表面的划伤；其三是刀具的副磨损沟以及因磨损引起的振动，会严重恶化工件表面。刀具磨损是不可避免的，但可研究其磨损规律，在刀具工作的有效阶段即正常磨损阶段进行切削加工。3.积屑瘤的影响在切削过程中，当刀具前刀面上存在积屑瘤时，由于积屑瘤的顶部很不稳定，容易破裂，一部分连附于切屑低部而排出，一部分则残留在加工表面上，使表面粗糙度增大。4.工件材料性质的影响加工塑性材料时，由于刀具对加工表面的挤压和摩擦，使之产生较大的塑性变形，加
5、之刀具迫使切屑与工件分离时的撕裂作用，使表面粗糙度值加大。一般来说，材料塑性变形趋势越大或韧性越大，被加工表面粗糙度就越大。切削脆性材料时，塑性变形小些，控制好切屑崩碎现象，就容易达到表面粗糙度的要求。对于同样的材料。金相组织越是粗大，切削加工后的表面粗糙度值也会越大5.切削用量的影响切削用量中，切削速度对表面粗糙度的影响比较复杂。在切削塑性材料时，一般情况下低速或高速切削时因不会产生积屑瘤，加工表面粗糙度值较小。但在中等速度下，塑性材料由于容易产生积屑瘤与鳞刺，且塑性变形较大，因此表面粗糙度值会变大。加工脆性材料时，由于塑性变形很小，主要形成崩碎切屑，切削速度的变化对表面粗糙度影响较小。减少
6、进给量f可以减少切削残留面积高度，使表面粗糙度值减小。但进给量f太小刀刃不能切削而形成挤压，增大了工件的塑性变形，反而会增大表面粗糙度值。一般，背吃刀量对表现粗糙度影响不明显 【2】6.鳞刺鳞刺是指已加工表面上鳞片状的毛刺，是用高速钢刀具低速切削时，经常见到的一种现象。鳞刺一般是在积屑瘤增长阶段的前期里形成的。甚至在没有积屑瘤的时候，以及在更低一些的切削速度范围内也有鳞刺发生。刀具的后角小的时候特别容易产生鳞刺。鳞刺对已加工表面质量有严重的影响，它往往使表面粗糙度等级降低24级 【3】 。鳞刺的成因是前刀面上摩擦力的周期变化造成的金属材料在切削过程中往往在零件表面上出现不同程度的鳞刺现象，而且
7、因材料不同，切削用量不同刀具刃几何角度不同，表现出来的鳞刺高低程度也不同，在较低的切削速度下，用高速钢硬质合金或陶瓷刀具。切削一些常用的塑性金属材料时，在车，刨，插，钻，拉，滚齿，车螺纹，铰螺纹，板牙等加工工序中，都可能出现鳞刺，鳞刺对零件表面质量有严重影响，使零件表面层产生残余应力。进而使零件表面容易产生微裂纹。降低零件的疲劳强度，对于装配零件，装配后，实际接触表面减小，接触刚度降低。影响机器的工作精度%由此可知，鳞刺是切削加工中获得较好的表面质量的一大障碍。7.振动金属切削颤振是一个复杂的非线性振动现象，它的出现将会导致工件加工的表面质量下降、刀具的损伤以及噪声的产生，限制了生产率的提高，
8、严重时使加工过程无法进行。对于机床切削颤振的研究目前主要有三种理论 【4-10】 ：(1)再生颤振。再生颤振是指由于上一次切削所形成的振纹与本次切削的振动位移之间的相位差导致刀具切削厚度的不同而引起的颤振。(2)振型耦合颤振。在某些完全不存在再生颤振条件的切削状态下，如在切削螺纹时，后一转的切削表面与前一转的切削表面完全没有重叠，但也经常发生颤振。认为当振动系统在两个方向上的刚度相接近时，两个同有振型相耦合，因而引起颤振。(3)摩擦型颤振。实践中发现，在切削过程中切削速度变大切削力减小，即切削力对切削速度具有下降特性，因而产生一负摩擦，为系统颤振提供了能量。本文根据切削速度对切削力显著影响的特
9、点，引用相对切削速度的概念，提出速度型动态切削力的表达方式，对速度型切削颤振进行分析。8.高温切削产生切削热在高速切削条件下，高温效应导致工件已加工浅薄表面发生熔融现象，在刀具运动的作用下，工件已加工浅薄表面熔融金属发生少量定向粘塑形流动。国内有研究人员称之为熔融金属涂抹 【11】 国外有研究人员称之为“side flow”。 【12】 这种现象的出现是由于在局部材料熔融的状态下，刀具的切削行为被刀具切削刃，钝圆对工件过渡表面的耕犁及挤压行为所代替，以及，在刀具运动作用下，刀具副后刀面对已加工表面的剧烈摩擦和挤压所造成的。9. 其他因素副切削刃对残留面积的挤压，使残留面积向与进给相反方向变形，
10、使残留面积项部歪斜而产生毛刺，加大了表面粗糙度。过渡刃圆弧部分的切削厚度是变化的，近刀尖处的切削厚度很小。当进给量小于一定限度后，这部分的切削厚度小于刃口圆弧所能切下的最小厚度时，就有部分金属未能切除，就会使表面粗糙度增大。切削脆性材料时，产生崩碎切屑，切屑崩碎时的裂缝深入到已加工表面之下，使粗糙度增大。此外，排屑状况、机床设备的精度和刚度等，也会影响已加工表面的表面粗糙度。 【13】二切削加工金属件表面粗糙度的控制措施通过对切削加工金属件表面粗糙度形成的理论分析，可以看出控制表面粗糙度主要应从合理选择刀具材料、切削用量、刀具几何参数；改善加工材料以及控制运动机构本身的精度等几方面入手，采取相
11、应的措施，现分析如下：1.增加运动机构本身的精度，减少振动调整车床主轴；增加跟刀架瓜脚支承面积，选用精度比较理想的顶针，增加工件装夹刚性；2.改善工件材料加工性能，保证加工质量在不影响工件性能的条件下，适当调整化学成份，加入少量的硫、锰、铝等元素，降低材料塑性，减少刀具粘结磨损，抑制积屑瘤的产生材料加工前进行适当的热处理，改善其硬度、塑性3.合理选用切削液切削液的合理选用，可减少切屑、刀具、工件接触面间的摩擦。减轻粘结现象，抑制积屑瘤的产生，改善已加工面表面粗糙度。其使用效果与刀具的材料、加工要求、工件材料、加工方法等因素有关，应综合考虑。4.合理选择刀具切削部分材料不同的加工材料，不同的加工
12、情况，对刀具切削部分材料性能要求也不同，因而所选用的材料也应不同。目前在车床高速精加工有色金属及非金属材料时一般使用金刚刀。其硬度高、耐磨性好，切削刃锋利，摩擦系数小，切屑与刀具不易产生粘结，不产生积屑瘤。5.选择刀具合理的几何参数前角：一般取大些，以减少震动。但在切削有足够刚度的钢件外圆时，也可采用小负前角-2O-15o，提高工件加工精度。主后角：主后角大时，刀刃锋锐，工件表面弹性恢复减少，因而减少了恢复层与后刀面的接触长度，减少了后刀面与加工表面的摩擦，利于提高表面质量，降低表面粗糙度。主偏角：为减少残留高度，提高表面工件质量，应尽量取小值。副偏角：为减少残留高度，应尽量小。刀尖形状：根据
13、刀具材料选用大的圆弧过渡刃，还可以在刀尖处磨有修光刃减少残余高度，改善表面粗糙度。后角与表面粗糙度没有太大的关系，一般来说，选冷却液：煤油用小后角有助于消除由主切削刃引起的表面不平度。然而，如果后角太小，就有可能严重地擦伤工件表面，并加快磨损还有引起振动的可能。另一方面采用大后角会降低刀具的强度，这也可刀具较快磨损。因此后角的选取应以不产生大的摩擦为准。6.合理选择切削用量进给量：选用小的进给量，降低残留高度。切削速度V：避免积屑瘤产生的区域以及自激振动的临界速度。一般推荐或用低速(V在38mmin之间)降低切削温度；或用高速(v在80lOOmmin以上)消除积屑瘤不利影响，并利用因切削热增加
14、而产生的高温，进一步减少切屑变形，降低表面粗糙度。切削厚度：选用小的切削厚度。减小工艺系统变形以及振动，降低表面粗糙度结论：本文论述了切削加工中，金属加工件表面粗糙度形成的一系列相关因素以及控制措施。各措施相瓦联系、相互影响。生产产品时综合考虑各因素选择出符合质量、效益要求的合理值，为制订加工工艺、选择设计刀具，提供直接依据。【1】切削加工中影响表面粗糙度因素的分析 苏雯1刘海廷1李雯露2(1西安理工大学陕西西安710054；2陕西电大陕西西安710054)【2】切削加工中影响表面粗糙度因素的分析 魏威(南京航空航天大学，江苏南京210016)【3 】 鳞刺对表面质量的影响及抑制措施 许明涛
15、余元强 （十堰职业技术学院 机电工程系 湖北十堰 442000）【4】贾方，易红王兴松金属切削振机理及其控制研究的新进展J中国制造业信息化，2006，35(I)：6171【5】汤爱君，马海龙机床再生颤振系统研究现状的综述J机床与液压，2007，35(8)：223225【6】黄毅，王太勇张莹，等机械系统中摩擦颤振机理的非线性分析J：中国机械1二程，2008，19(14)：16771680【7】刘习军机床速度型切削颤振的非线性研究J振动与冲击1999，18(2)：5-91【8】Cardi A A，Firpi H A，Bement M T，Liang S YWorkpiece dynamic ana
16、lysis and prediction during chatter of turning Process【J】Mechanical Systems and Signal Processing 200822(6)：I：4811494【9】Dassahayake A v，Suh C S0n nonlinear cutting response and tool Dassahayake A v，Suh C S0n nonlinear cutting response and tool.【10】Mami EHashimoto M，Kato SRegenerative chatter vibration occurring in turning with different side cutting edge anglesJJournal of Engineering for IndustryTransactions of the
