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1、平江县职业技术学校教案教研室：机械教研组 授课教师：黄波课程名称机械加工技术课次6主 要 教 学 内 容时间分配课程介绍 第二节 切削对加工表面的影响1、切削对表面粗糙度的影响2、表面材质的变化5040教学目的了解切削对表面粗糙度和表面材质的影响，掌握减少切削对表面粗糙度影响的方法教学重点积屑瘤、加工硬化 教学难点教学方法使用教具讲授法、举例拟留作业授课总结第二节 切削对加工表面的影响一、切削对表面粗糙度的影响1、残余面积车削时，工件每转一转，刀具沿进给运动方向移动一个进给量，也就是说刀尖在工件表面的运动轨迹是一条螺旋线，致使工件上始终有一个三角形区域残留在工件表面上，进给量越大，三角形区域就
2、越大；反之，进给量越小，三角形区域就越小。2、积屑瘤在一定的条件下切削钢、黄铜、铝合金等塑性金属时，由于前刀面挤压及磨擦的作用，使切屑底层中的一部分金属停滞和堆积在切削刃口附近，形成硬块，能代替切削刃进行切削，这个硬块称为切屑瘤。如图所示。如前所述，由于切屑底面是刚形成的新表面，而它对前刀面强烈的摩擦又使前刀面变得十分洁净，当两者的接触面达到一定温度和压力时，具有化学亲和性的新表面易产生粘结现象。这时切屑从粘结在刀面上的底层上流过（剪切滑移），因内摩擦变形而产生加工硬化，又易被同种金属吸引而阻滞在粘结的底层上。这样，一层一层的堆积并粘结在一起，形成积屑瘤，直至该处的温度和压力不足以造成粘结为止
3、。由此可见，切屑底层与前刀面发生粘结和加工硬化是积屑瘤产生的必要条件。一般说来，温度与压力太低，不会发生粘结；而温度太高，也不会产生积屑瘤。因此，切削温度是积屑瘤产生的决定因素。积屑瘤有利的一面是它包覆在切削刃上代替切削刃工作，起到保护切削刃作用，同时还使刀具实际前角增大，切削变形程度降低，切削力减小；但也有不利的一面，由于它的前端伸出切削刃之外，影响尺寸精度，同时其形状也不规则，在切削表面上刻出深浅不一的沟纹，影响表面质量。此外，它也不稳定，成长、脱落交替进行，切削力易波动，破碎脱落时会划伤刀面，若留在已加工表面上，会形成毛剌等，增加表面粗糙度值。因此在粗加工时，允许有积屑瘤存在，但在精加工
4、时，一定要设法避免。3、振动波纹机械加工过程中，工艺系统常常会发生振动，即在工件和刀具的切削刃之间，除了名义上的切削运动外，还会出现一种周期性的相对运动。产生振动时，工艺系统的正常切削过程便受到干扰和破坏，从而使零件加工表面出现振纹，降低了零件的加工精度和表面质量，频率低时产生波度，频率高时产生微观不平度。强烈的振动会使切削过程无法进行，甚至造成刀具 “崩刃 ”。为此，常被迫降低切削用量，致使机床、刀具的工作性能得不到充分的发挥，限制了生产率的提高。振动还影响刀具的耐用度和机床的寿命，发出噪声，恶化工作环境，影响工人健康。 振动按其产生的原因来分类有三种：自由振动、受迫振动和自激振动。据统计，
5、受迫振动约占 30%，自激振动约占 65%，自由振动占比重则很小。自由振动往往是由于切削力的突然变化或其它外界力的冲击等原因所引起的。这种振动一般可以迅速衰减，因此对机械加工过 二、表层材质变化1、加工硬化加工后已加工表面层硬度提高的现象称为加工硬化。切削时在形成已加工表面过程中，由于表层金属经过多次复杂的塑性变形，硬度显著提高；另一方面，切削温度又使加工硬化减弱弱化；更高的切削温度将引起相变。已加工表面的加工硬化就是这种强化、弱化、相变作用的综合结果。加工中变形程度愈大，则硬化程度愈高，硬化层深度也愈深。 工件表面的加工硬化将给后续工序切削加工增加困难。如切削力增大，刀具磨损加快，影响了表面
6、质量。加工硬化在提高工件耐磨性的同时，也增加了表面的脆性，从而降低了工件的抗冲击能力 2、残余应力工件经机械加工后，其表面层都存在残余应力。残余压应力可提高工件表面的耐磨性和受拉应力时的疲劳强度，残余拉应力的作用正好相反。若拉应力值超过工件材料的疲劳强度极限时，则使工件表面产生裂纹，加速工件的损坏。引起残余应力的原因有以下三个方面： ( 一 )冷塑性变形引起的残余应力 在切削力作用下，已加工表面受到强烈的冷塑性变形，其中以刀具后刀面对已加工表面的挤压和摩擦产生的塑性变形最为突出，此时基体金属受到影响而处于弹性变形状态。切削力除去后，基体金属趋向恢复，但受到已产生塑性变形的表面层的限制，恢复不到原状，因而在表面层产生残余压应力。( 二 )热塑性变形引起的残余应力 工件加工表面在切削热作用下产生热膨胀，此时基体金属温度较低，因此表层金属产生热压应力。当切削过程结束时，表面温度下降较快，故收缩变形大于里层，由于表层变形受到基体金属的限制，故而产生残余拉应力。切削温度越高，热塑性变形越大，残余拉应力也越大，有时甚至产生裂纹。磨削时产生的热塑性变形比较明显。( 三 )金相组织变化引起的残余应力 切削时产生的高温会引表面层的金相组织变化。不同的金相组织有不同的密度，表面层金相组织变化的结果造成了体积的变化。表面层体积膨胀时，因为受到基体的限制，产生了压应力；反之，则产生拉应力。
