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影响金属切削加工表面质量的因素

文章作者:小编   发布时间:2016-11-22
      正确地理解零件表面质量内涵,分析机械加工过程中影响加工表面质量的各种工艺因素,改善表面质量、提高产品使用性能具有重要的意义。
      机械加工表面质量,是指零件在机械加工后被加工面的微观不平度,也叫粗糙度,其加工后的表面质量直接影响被加工件的物理、化学及力学性能。产品的工作性能、可靠性、寿命在很大程度上取决于主要零件的表面质量。因此,正确地理解零件表面质量内涵,分析机械加工过程中影响加工表面质量的各种工艺因素,改善表面质量、提高产品使用性能具有重要的意义。
      影响机械加工表面质量的因素
      1.机器使用性能对机械加工表面质量的影响
      耐磨性对表面质量的影响
      一个刚加工好的摩檫副的两个接触表面之间,最初阶段在表面粗糙的峰部触,实际接触面积远小于理论接触面积,在相互接触的部有非常大的单位应力,使实际接触面积处产生塑性变形、弹性变形和峰部之间的剪切破坏,引起严重磨损。
疲劳强度对表面质量的影响
      在交变载荷作用,表面粗糙度的凹谷部位容易引起应力集中,产生疲劳纹。表面粗糙度值愈大,表面的纹痕愈深,纹底半径愈,抗疲劳破坏的能力就愈差。残余应力对零件疲劳强度的影响很大。表面层残余拉应力将使疲劳裂纹扩大,加速疲劳破坏;而表面层残余应力能够阻止疲劳裂纹的扩展,延缓疲劳破坏的产生。
耐蚀性对表面质量的影响
      零件的耐蚀性在很大程度上取决于表面粗糙度。表面粗糙度值愈大,则凹谷中聚积腐蚀性物质就愈多。抗蚀性就愈差。表面层的残余拉应力会产生应力腐蚀开裂,降低零件的耐磨性,而残余压应力则能防止应力腐蚀开裂。
      2. 影响表面粗糙度的因素
      切削加工影响表面粗糙度的因素
      ①刀具几何形状的反映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,其形状是刀具几何形状的反映。②工件材料的性质加工塑性材料时,由刀具对金属的挤压产生了塑性变形,加之刀具迫使切屑与工件分离的撕裂作用,使表面粗糙度值加大。③切削用量加工脆性材料时,切削速度对于粗糙度影响不大;加工塑性材料时,积屑瘤对粗糙度影响很大。
      磨削加工影响表面粗糙度的因素
      影响磨削表面粗糙的主要因素有:砂轮的粒度、砂轮的硬度、砂轮的修整、磨削速度、磨削径向、进给量与光磨次数、工件圆周进给速度与轴向进给量、冷却润滑液等。
      3.影响加工表面层物理机械性能的因素
      表面层冷作硬化
      机械加工过程中因切削力作用产生的塑性变形,使品格扭曲、畸变,晶粒间产生剪切滑移,品粒被拉长和纤维化,甚至破碎,这些都会使表面层金属的硬度和强度提高,这种现象称为冷作硬化(或称为强化)。影响冷作硬化的主要因素有:切削刃钝圆半径增大,对表层金属的挤压作用增强,塑性变形加剧,导致冷硬增强。刀具后刀面磨损增大,后刀面与被加工表面的摩擦加剧,塑性变形增大,导致冷硬增强。切削速度增大,刀具与工件的作用时间缩短,使塑性变形扩展深度减小,冷硬层深度减小。切削速度增大后,切削热在工件表面层上的作用时间也缩短,将使冷硬程度增加。进给量增大,切削力也增大,表层金属的塑性变形加剧,冷硬作用加强。工件材料的塑性愈大,冷硬现象就愈严重。
      表面层材料金相组织变化
      当切削热使被加工表面的温度超过相变温度后,表层金属的金相组织将会发生变化。主要有磨削烧伤、淬火烧伤和退火烧伤三种。改善磨削烧伤有两个途径:一是尽可能地减少磨削热的产生;二是改善冷却条件,尽量使产生的热量少传人工件。正确选择砂轮,合理选择切削用量改善冷却条件。
表面层残余应力
      表面残余应力产生的原因:一是切削时在表面金属层产生了残余应力,而在里层金属中产生残余拉应力。二是切削加工中,切削区会有大量的切削热产生。三是不同金相组织表面层金属产生了金相组织的变化,表层金属比容的变化必然要受到与之相连的基体金属的阻碍,因而就有残余应力产生。
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