第三节机械加工表面质量_百度文库
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第三节机械加工表面质量|
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【机械设计与制造毕业论文】影响机械加工表面质量的因素及采取的措施.doc14页
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毕业设计（论文）
题目：影响机械加工表面质量的因素及采取的措施
论文作者： 王强
指导教师： 曲丽娜
业： 机械设计与制造
系 （院）： 机电工程系
答辩日期年月日
影响工件表面质量的因素 4
加工过程对表面质量的影响
工艺系统的震动对工件表面质量的影响
刀具几何参数、材料和刃磨质量对表面质量的影响 4
切削液对表面质量的影响 5
工件材料对表面质量的影响 5
切削条件对表面质量的影响 5
切削速度对表面质量的影响 5
磨削加工对表面质量的影响 5
影响工件表面物理机械性能的因素 6
2.2 使用过程中影响表面质量的因素 8
耐磨性对表面质量的影响 8
疲劳强度对表面质量的影响 9
耐蚀性对表面质量的影响 9
控制表面质量的途径 9
降低表面粗糙度的加工方法 9
超精密切削和低粗糙度磨削加工 9
采用超精密加工、珩磨、研磨等方法作为最终工序加工 10
3.2 改善表面物理学性能的加工方法 11
第4章 提高机械加工工件表面质量的措施 12
第5章 结论 13
第6章 参考文献 14
机械产品的使用性能的提高和使用寿命的增加与组成产品的零件加工质量密切相关，零件的加工质量是保证产品质量基础。衡量零件加工质量好坏的主要指标有：加工精度和表面粗糙度。本文主要通过对影响零件表面粗糙度的因素、零件表面层的物理力学性能（表面冷作硬化、残余应力、金相组织的变化与磨削烧伤）、表面质量影响零件使用性能等因素的分析和研究，来提高机械加工表面质量的工艺措施。
关键词：机械加工 表面质量 影响因素
随着工业技术的飞速发展机械化生产以
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毕业论文影响机械加工表面质量的因素及采取的措施69-2
1.1.2机械加工；机械加工：广意的机械加工就是凡能用机械手段制造产；1.1.3表面冷作硬化；冷作硬化：机械加工过程中因切削力作用产生的塑性变；2.影响工件表面质量的因素；2.1加工过程对表面质量的影响；2.1.1工艺系统的振动对表面质量的影响；在机械加工过程中工艺系统有时会发生振动，即在刀具；振动使工艺系统的各种成形运动受到干扰和破坏，使加；机械振动的类型
1.1.2机械加工机械加工：广意的机械加工就是凡能用机械手段制造产品的过程；狭意的是用车床、铣床、钻床、磨床、冲压机、压铸机机等专用机械设备制作零件的过程。1.1.3表面冷作硬化冷作硬化：机械加工过程中因切削力作用产生的塑性变形，使晶格扭曲、畸变，晶粒间产生剪切滑移，晶粒被拉长和纤维化，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）。
2.影响工件表面质量的因素2.1加工过程对表面质量的影响2.1.1工艺系统的振动对表面质量的影响在机械加工过程中工艺系统有时会发生振动，即在刀具的切削刃与工件上正在切削的表面之间除了名义上的切削运动之外，还会出现一种周期性的相对运动。振动使工艺系统的各种成形运动受到干扰和破坏，使加工表面出现振纹，增大表面粗糙度值，恶化加工表面质量。机械振动的类型分为自由振动 、受迫振动和自激振动三类。自由振动占比重很小，它往往是由切削力的忽然变化或者其他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，所以对机械加工过程的影响较小。而受迫振动和自激振动都是不能自然衰减而且危害较大的振动。1、受迫振动（1）受迫振动产生的原因。受迫振动是由于系统在周期性的激振力（干扰力）持续作用下所产生的振动。周期性的激振力可以是系统外部和内部振源所引起的。例如，系统外部周期性的激振力有 ：系统附近其他机床和机器的振动，通过地基传给正在进行加工的机床 激起工艺系统的振动。系统内部周期性的激振力有：高速回转零件（如砂轮、齿轮）质量不平衡引起的离心力，往复运动部件的惯性力和断续切削（如铣削）的冲击力等引起的振动。（2）受迫振动的特性。受迫振动的稳态过程是简谐振动。当交变激振力消除后， 振动就停止。受迫振动的振动频率与外界激振力的频率相同，而与系统的固有频率无关。受迫振动的幅值既与激振力的幅值有关，又与工艺系统的动态特性有关。
2、自激振动。自激振动产生的原因。切削加工时，在没有周期性外力作用的情况下，有时刀具与工件之间也可能产生强烈的相对振动，并在工件的加工表面上残留下明显的、有规律的振纹，这种由振动系统本身产生的交变力激发和维持的振动称为自激振动，也称为颤振。关于切削过程中产生颤振的原因，由于机理复杂虽然各国学者进行了长期的研究，也取得不少成果，但至今尚无一种理论能解释各种情况下产生颤振的原理。比较具有代表性的学说有：负摩擦激振学说，再生颤振学说和坐标联系学说（又称振型偶合颤振原理）等。自激振动的特性。颤振也是一种不衰减的振动，但只要切削加工一旦停止，颤振立刻就随之消失，这也是区别颤振和受迫振动的标志之一。颤振的频率等于或接近系统的固有频率。颤振能否产生和维持取决于每个振动周期内输入和消耗的能量。2.1.2刀具几何参数、材料和刃磨质量对表面质量的影响
1、刀具几何参数
刀具的几何参数中对表面粗糙度影响最大主要是主偏角、副偏角、刀尖圆弧半径。刀类圆弧半径rε、主偏角 KΥ和副偏角k′Υ均影响残留面积的大小。减小主偏角，刀具强度高、散热条件好，特别是使残留面积高度Rmax减小，表面粗糙度值小。增大主偏角，使背向力减小，易于断屑。过小的副偏角，会增加副后刀面与已加工表面间的摩擦，引起振动，使表面粗糙度差，所以应该在不影响摩擦和振动的条件下，应选取较小的副偏角。 2、刀具材料
在切削条件相同时，刀具材料硬度越高，表面粗糙度值越小。立方氮化硼或金刚石刀具切削所获表面粗糙度值小于硬质合金刀具，而硬质合金刀具所获的表面粗糙度值又小于高速钢刀具。3、刃磨质量
实践表明, 在切削条件相同时,硬质合金刀具加工的表面粗糙度值低于高速钢刀具，而金刚石、立方氮化硼刀具又优于硬质合金，但由于金刚石与铁族材料亲和力大，故不宜用来加工铁族材料。用金钢石车刀加工因不易形成积屑瘤, 故可获得粗糙度很低的表面。在同样条件下，另外，刀具的前、后刀面、切削刃本身的粗糙度直接影响加工表面的粗糙度，因此，提高刀具的刃磨质量，使刀具前后刀面、切削刃的粗糙度值应低于工件的粗糙度值的1～2级。2.1.3工件材料对表面质量的影响工件材料的性质，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。工件材料韧性越好，金属的塑性变形越大，加工表面就愈越粗糙。加工脆性材料时其切屑呈碎粒状，由于切屑的崩碎而在加工表面留下许多麻点，使表面粗糙。一般韧性较大的塑性材料，加工后表面粗糙度较大，而韧性较小的塑性材料，加工后易得到较小的表面粗糙度。对于同种材料，其晶粒组织越大，加工表面粗糙度越大。因此，为了减小加工表面粗糙度，常在切削加工前对材料进行调质或正火处理，以获得均匀细密的晶粒组织和较高的硬度。2.1.4切削条件对表面质量的影响与切削条件有关的工艺因素，包括切削用量、冷却润滑情况、切削速度等。
1、切削用量
切削用量包括被吃刀量、进给量和主切削速度三要素。切削用量中对切削力影响最大的是被吃刀量ap，其次是进给量?，主切削速度ν的影响最小。背吃刀量ap增大1倍时，切削力Fc也增大1倍。进给量?增大1倍时，切削力Fc增大0.7～0.8倍。切削速度νc对切削力影响较小，如当切削速度从50m/min增加到500m/min时，切削力减少约40％。中、低速加工塑性材料时，容易产生积屑瘤和鳞刺，所以，提高切削速度，可以减少积屑瘤和鳞刺，减小零件已加工表面粗糙度值；对于脆性材料，一般不会形成积屑瘤和鳞刺，所以，切削速度对表面粗糙度基c本上无影响。进给速度增大，塑性变形也增大，表面粗糙度值增大，所以，减小进给速度可以减小表面粗糙度值，但是，进给量减小到一定值时，粗糙度值不会明显下降。2、切削液
合理选用切削液，可以减少塑性变形和刀具与工件之间的摩擦，可使切削力比不用切削液时降低10％～15％。切削液的合理选用对于高速钢刀具更有实际意义，而硬质合金刀具和陶瓷刀具由于对热裂敏感，一般不加切削液。切削液的冷却和润滑作用能减小切削过程中的界面摩擦，降低切削区温度，使切削层金属表面的塑性变形程度下降，抑制积屑瘤和鳞刺的产生，在生产中对于不同材料合理选用切削液可大大减小工件表面粗糙度。3、正常切削条件下，切削深度对表面粗糙度影响不大，因此，机械加工时不能选用过小的切削深度。4、切削速度
一般在粗加工选用低速车削，精加工选用高速车削可以减小表面粗糙度。在中速切削塑性材料时，由于容易产生积屑瘤，且塑性变形较大，因此加工后零件表面粗糙度较大。通常采用低速或高速切削塑性材料，可有效地避免积屑瘤的产生，这对减小表而粗糙度有积极作用。2.1.5磨削加工对表面质量的影响1、砂轮的影响①砂轮的粒度
砂轮的粒度越细，单位面积上的磨粒数越多，在磨削表面的刻痕越细，表面粗糙度越小；但若粒度太细，加工时砂轮易被堵塞反而会使表面粗糙度增大，还容易产生波纹和引起烧伤。②砂轮的硬度
砂轮的硬度应大小合适，其半钝化期愈长愈好；砂轮的硬度太高，磨削时磨粒不易脱落，使加工表面受到的摩擦、挤压作用加剧，从而增加了塑性变形，使得表面粗糙度增大，还易引起烧伤；但砂轮太软，磨粒太易脱落，会使磨削作用减弱，导致表面粗糙度增加，所以要选择合适的砂轮硬度。③砂轮的修整
砂轮的修整质量越高，砂轮表面的切削微刃数越多、各切削微刃的等高性越好，磨削表面的粗糙度越小。包含各类专业文献、文学作品欣赏、高等教育、中学教育、专业论文、应用写作文书、外语学习资料、行业资料、生活休闲娱乐、毕业论文影响机械加工表面质量的因素及采取的措施69等内容。　
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第5章 机械加工表面质量
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