影響機(jī)械加工表面粗糙度的工藝因素與措施

第二節(jié)影響加工表面粗糙度的工藝因素及其改進(jìn)措施一、切削加工表面粗糙度二、磨削加工后的表面粗糙度（一）幾何因素的影響（二）物理因素的影響--表面層金屬的塑性變形一、切削加工表面粗糙度切削加工表面粗糙度值主要取決于切削殘留面積的高度。影響切削殘留面積高度的因素主要包括：刀尖圓弧半徑r、主偏角κr、副偏角κ'r，及進(jìn)給量f等。用尖刀切削的情況，切削殘留面積的高度為用圓弧刀刃切削的情況，切削殘留面積的高度為從上述兩表達(dá)式可知:進(jìn)給量f和刀尖圓弧半徑r對(duì)切削加工表面粗糙度的影響比較明顯。切削加工時(shí)，選擇較小的進(jìn)給量f和較大的刀尖圓弧半徑r，將會(huì)使表面粗糙度得到改善。切削加工后表面粗糙度的實(shí)際輪廓形狀，一般都與純幾何因素所形成的理論輪廓有較大的差別。這是由于切削加工中有塑性變形發(fā)生的緣故。

圖3-7描述了加工塑性材料時(shí)切削速度對(duì)表面粗糙度的影響。切削速度v處于20-50m／min時(shí)，表面粗糙度最大，因?yàn)榇藭r(shí)常容易出現(xiàn)積屑瘤、使加工表面質(zhì)量嚴(yán)重惡化；當(dāng)切削速度v超過100m／min時(shí)，粗糙度下降，并趨于穩(wěn)定。在實(shí)際切削時(shí)，選擇低速寬刀精切和高速精切，往往可以得到較小的表面粗糙度值。加工脆性材料，切削速度對(duì)表面粗糙度的影響不大。一般說，切削脆性材料比切削塑性材料容易達(dá)到表面粗糙度的要求。對(duì)于同樣的材料，金相組織越是粗大，切削加工后的表面粗糙度值也越大。為減小切削加工后的表面粗糙度值，常在精加工前進(jìn)行調(diào)質(zhì)等處理，目的在于得到均勻細(xì)密的晶粒組織和較高的硬度。此外，合理選擇切削液，適當(dāng)增大刀具的前角、提高刀具的刃磨質(zhì)量等。均能有效地減小表面粗糙度值。二、磨削加工后的表面粗糙度（一）幾何因素的影響1．磨削用量對(duì)表面粗糙度的影響2．砂輪粒度和砂輪修整對(duì)表面粗糙度的影響（二）物理因素的影響--表面層金屬的塑性變形

1．磨削用量2．砂輪的選擇（一）幾何因素的影響磨削表面是由砂輪上大量的磨?？虅澇龅臒o數(shù)極細(xì)的溝槽形成的。單純從幾何因素考慮，可以認(rèn)為在單位面積上刻痕越多，即通過單位面積的磨粒數(shù)越多，刻痕的等高性越好，則磨削表面的粗糙度值越小。1．磨削用量對(duì)表面粗糙度的影響

砂輪的速度越高，單位時(shí)間內(nèi)通過被磨表面的磨粒數(shù)就越多，因而工件表面的粗糙度值就越小。工件速度對(duì)表面粗糙度的影響剛好與砂輪速度的影響相反，增大工件速度時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)通過被磨表面的磨粒數(shù)減少，表面粗糙度值將增加。砂輪的縱向進(jìn)給減小，工件表面的每個(gè)部位被砂輪重復(fù)磨削的次數(shù)增加，被磨表面的粗糙度值將減小。

2．砂輪粒度和砂輪修整對(duì)表面粗糙度的影響砂輪的粒度不僅表示磨粒的大小。而且還表示磨粒之間的距離，表3-l列出了5號(hào)組織、不同粒度的砂輪的磨粒尺寸和磨粒之間的距離。磨削金屬時(shí)時(shí)，參與磨磨削的每一一顆磨粒都都會(huì)在加工工表面上刻刻出跟它的的大小和形形狀相同的的一道小溝溝。在相同同的磨削條條件下，砂砂輪的粒度度號(hào)數(shù)越大大。參加磨磨削的磨粒粒越多，表表面粗糙度度就越小。。表4-1磨磨粒尺尺寸和和磨粒粒之間間的距距離砂輪粒粒度磨磨粒粒的尺尺寸范范圍（（μm）磨磨粒粒間的的平均均距離離(mm)36#500~6000.47546#355~4250.36960#250~3000.25580#180~2120.228修整砂砂輪的的縱向向進(jìn)給給量對(duì)對(duì)磨削削表面面的粗粗糙度度影響響甚大大。用用金剛剛石修修整砂砂輪時(shí)時(shí)，金金剛石石在砂砂輪外外緣上上打出出一道道螺旋旋槽，，其螺螺距等等于砂砂輪轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)時(shí)金金剛石石筆在在縱向向的移移動(dòng)量量。砂砂輪表表面的的不平平整在在磨削削時(shí)將將被復(fù)復(fù)映到到被加加工表表面上上。修修整砂砂輪時(shí)時(shí)，金金剛石石筆的的縱向向進(jìn)給給量越越小，，砂輪輪表面面磨粒粒的等等高性性越好好，被被磨工工件的的表面面粗糙糙度值值就越越小。。小表表面粗粗糙度度值磨磨削的的實(shí)踐踐表明明，修修整砂砂輪時(shí)時(shí)，砂砂輪轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)金剛剛石筆筆的縱縱向進(jìn)進(jìn)給量量如能能減少少到0.01μμrn，磨磨削表表面粗粗糙度度就可可達(dá)Rz0.1～0.2μm。（二））物理理因素素的影影響--表表面層層金屬屬的塑塑性變變形砂輪的的磨削削速度度遠(yuǎn)比比一般般切削削加工工的速速度高高得多多，且且磨粒粒大多多為負(fù)負(fù)前角角，磨磨削比比壓大大，磨磨削區(qū)區(qū)溫度度很高高，工工件表表層溫溫度有有時(shí)可可達(dá)900℃，，工件件表層層金屬屬容易易產(chǎn)生生相變變而燒燒傷。。因此此，磨磨削過過程的的塑性性變形形要比比一般般切削削過程程大得得多。。由于塑塑性變變形的的緣故故，被被磨表表面的的幾何何形狀狀與單單純根根據(jù)幾幾何因因素所所得到到的原原始形形狀大大不相相同。。在力力因素素和熱熱因素素的綜綜合作作用下下，被被磨工工件表表層金金屬的的晶粒粒在橫橫向上上被拉拉長(zhǎng)了了，有有時(shí)還還產(chǎn)生生細(xì)微微的裂裂口和和局部部的金金屬堆堆積現(xiàn)現(xiàn)象。。影響響磨的的表層層金屬屬塑性性變形形的因因素，，往往往是影影響表表面粗粗糙度度的決決定性性因素素。1．．磨磨削削用用量量圖4-8是是采采用用GD60ZR2A砂砂輪輪磨磨削削30CrMnSiA材材料料時(shí)時(shí)，，磨磨削削用用量量對(duì)對(duì)表表面面粗粗糙糙度度的的影影響響曲曲線線。。砂輪輪速速度度越越高高，，就就有有可可能能使使表表層層金金屬屬塑塑性性變變形形的的傳傳播播速速度度大大于于切切削削速速度度，，工工件件材材料料來來不不及及變變形形，，致致使使表表層層金金屬屬的的塑塑性性變變形形減減小小，，磨磨削削表表面面的的粗粗糙糙度度值值將將明明顯顯減減小小。。工件速度度增加，，塑性變變形增加加，表面面粗糙度度值將增增大。磨削深度度對(duì)表層層金屬塑塑性變形形的影響響很大。。增大磨磨削深度度，塑性性變形將將隨之增增大，被被磨的表表面粗糙糙度值會(huì)會(huì)增大。。2．砂輪輪的選擇擇砂砂輪的粒粒度、硬硬度、組組織和材材料的選選擇不同同、都會(huì)會(huì)對(duì)被磨磨工件表表層金屬屬的塑性性變形產(chǎn)產(chǎn)生影響響，進(jìn)而而影響表表面粗糙糙度。單純從幾何何因素考慮慮，砂輪粒度越細(xì)，磨削削的表面粗粗糙度值越越小。但磨磨粒太細(xì)時(shí)時(shí)，不僅砂砂輪易被磨磨屑堵塞，，若導(dǎo)熱情情況不好，，。反而會(huì)會(huì)在加工表表面產(chǎn)生燒燒傷等現(xiàn)象象，使表面面粗糙度值值增大。因因此，砂輪輪粒度常取取為46～～60號(hào)。。砂輪輪的的硬硬度度是指指磨磨粒粒在在磨磨創(chuàng)創(chuàng)力力作作用用下下從從砂砂輪輪上上脫脫落落的的難難易易程程度度。。砂砂輪輪選選得得太太硬硬，，磨磨粒粒不不易易脫脫落落，，磨磨鈍鈍了了的的磨磨粒粒不不能能及及時(shí)時(shí)被被新新磨磨粒粒替替代代，，使使表表面面粗粗糙糙度度增增大大。。砂砂輪輪選選得得太太軟軟，，磨磨粒粒易易脫脫落落，，磨磨削削作作用用減減弱弱，，也也會(huì)會(huì)使使表表面面粗粗糙糙度度值值增增大大。。通通常常選選用用中中軟軟砂砂輪輪。。砂輪輪的的組組織織是指指磨磨粒粒、、結(jié)結(jié)合合劑劑和和氣氣孔孔的的比比例例關(guān)關(guān)系系。。緊緊密密組組織織中中的的磨磨粒粒比比例例大大。。氣氣孔孔小小，，在在成成形形磨磨削削和和精精密密磨磨削削時(shí)時(shí)，，能能獲獲得得高高精精度度和和較較小小的的表表面面粗粗糙糙度度值值。。疏疏松松組組織織的的砂砂輪輪不不易易堵堵塞塞，，適適于于磨磨削削軟軟金金屬屬、、非非金金屬屬軟軟材材料料和和熱熱敏敏性性材材料料（（磁磁鋼鋼、、不不銹銹鋼鋼、、耐耐熱熱鋼鋼等等）），，可可獲獲得得較較小小的的表表面面粗粗糙糙度度值值。。一一般般情情況況下下，，應(yīng)應(yīng)選選用用中中等等組組織織的的砂砂輪輪。。砂輪材材料的的選擇擇也很重重要。。砂輪輪材料料選擇擇適當(dāng)當(dāng)，可可獲得得滿意意的表表面粗粗糙度度。氧氧化物物（剛剛玉））砂輪輪適于于磨削削鋼類類零件件；碳碳化物物（碳碳化硅硅、碳碳化硼硼）砂砂輪適適于磨磨削鑄鑄鐵、、硬質(zhì)質(zhì)合金金等材材料；；用高高硬磨磨料（（人造造金剛剛石、、立方方氮化化硼））砂輪輪磨削削可獲獲得極極小的的表面面粗糙糙度值值，但但加工工成本本很高高。此外，，磨削削液的的作用用十分分重要要。對(duì)對(duì)于磨磨削加加工來來說，，由于