论文部分内容阅读
摘 要：机械零件的失效与零件加工的表面光洁度有很大关系，本文探讨提高工件表面光洁度的方法。
关键词：光洁度 方法 因素
机械零件在高压力、高速、高温等条件下工作，表面层的任何缺陷，不仅直接影响零件的工作性能，而且还可能引起应力集中、应力腐蚀等现象，将进一步加速零件的失效，这一切都与加工表面光洁度有很大关系，因此，提高工件表面光洁度问题越来越受到各方面的重视。
一、影响工件表面光洁的因素
1.残留面积
刀具上的主偏角和副偏角使工件被切削层材料不能完全切除，在工件已加工表面形成了间距等于进给量的螺旋状条纹，这就是通常所谓的“残留面积”。残留面积中螺旋状条纹高度愈大，表面光洁度愈差。此外，刀刃表面不光洁也将影响加工工件表面光洁度。在切削过程中，切屑与工件分离时的塑性变形，也会对残留面积造成挤压。
2.积屑瘤
积屑瘤造成工件表面光洁度恶化。
（1）当积屑瘤突出在切削刃上时，积屑瘤会刺入工件表面，在工件表面上划出一些与切削速度方向一致的纵向沟纹。同时，积屑瘤因其外形不规则，时大时小，且时生时灭，以致切削厚度也忽大忽小。
（2）当积屑瘤碎裂时，其碎片还会嵌入工件的已加工表面。
3.鳞刺
在较低的切削速度下，切削塑性材料时，刀具会在工件已加工表面形成与切削速度方向相垂直的横向裂纹，并有鳞片状毛刺出现，即所谓的“鳞刺”。产生鳞刺的主要原因是严重的塑性变形。当有鳞刺出现时，表面光洁度会下降2～4级。
4.振动
刀具、工件或机床部件周期性的振动会使已加工表面出现条痕或布纹状痕迹，使表面光洁度显著下降。
二、提高工件表面光洁度的方法
1.针对残留面积的影响采用的方法
（1）采用“副偏角=0°”的修光刀。如：大进给的强力切削车刀、绞刀、浮动镗刀等。修光刃的长度应大于进给量s，一般在车刀上可取（1.2～1.8）s。
（2）增大刀尖圆弧半径。
（3）减小进给量s，同时提高切削速度。如有色金属的高速镜面车削。
（4）采用小偏角的过渡刃。过渡刃的长度应略大于进给量。
（5）采用宽刃精车刀或宽刃精刨刀。
（6）采用滚压加工。
2.针对积屑瘤的影响采用的方法
（1）选择切削速度时应避开有积屑瘤生成的中速区。在切削碳素钢时，可采用v<1～2m/min的低速（如精车丝杆、拉削等）或v>80～100m/min的高速（如用硬质合金刀具精车或精铣）。
（2）适当减小进给量或切削厚度。
（3）增大前角。
（4）采用适当的热处理方法，使工件材料的塑性减小。
（5）采用润滑性能好的切削液。
（6）提高刀具前后角刀面的光洁度。
3.针对鳞刺的影响采用的方法
在切削速度较低（v≤10m/min）时，可采取以下措施：
（1）减小切削厚度。
（2）进一步降低切削速度。
（3）增大前角。
（4）增大后角，减小后角刀面上的刀刃宽度。
（5）采用润滑性能好的切削液。
当切削速度较高（如v=30m/min）时，可采取以下措施：
一是采用硬质合金刀具，进一步提高切削速度，进行高速切削。
二是将工件材料作调质处理。
三是减小前角。
4.针对振纹的影响采用的方法
（1）增大刀具的前角、主偏角、刃倾角及减小刀尖圆弧半径，以减小径向力。
（2）在刀具后角刀面上磨出负后角的消振棱。
（3）增大刀杆截面积及减小刀具悬伸长度，以提高刀具的刚性。
（4）采取分屑措施，合理安排切削图形，使切屑的截面窄而厚。
（5）采用弹簧刀杆或将刀尖位置降低到刀杆中心线以下。
（6）选择切削速度时应避开径向力较大的中速区，同时减小切削深度，并适当增大进给量也有助于抑制振动。
（7）提高机床及工件的装夹刚性。
（8）采取特殊的消振装置，如消振镗杆。
三、其他影响工件表面光洁度的因素
1.刀具和切削用量
刀具主要通过刃口的锋利程度影响工件表面光洁度，不同材料的刀具，在刃磨后，其刃口圆弧半径的大小和保持锋利的时间是不同的。高速钢刀具在低速切削时表面光洁度高。硬质合金刀具在高速切削时表面光洁度高。在切削用量上，以走刀量和切削速度的影响较大。走刀量主要影响残留面积和塑性变形，走刀量降低，残留面积减小，所以在选用中等以上的切削速度时，减小走刀量可提高工件表面光洁度。
2.切削方法的选择
在加工有色金属轻合金时，对磨削困难的工件，采用微量切削法，用微量超精车或精镗来代替磨削。此外，为提高工件表面光洁度，可以采用滚压加工。它是一种对零件表面进行光整合强化相结合的加工工艺。还可以利用金属材料的塑性，在常温下使用滚压工具对零件表面施以压力，在滚压的作用下，使零件表层金属产生塑性变形，提高光洁度。
（作者单位：牡丹江技师学院）
关键词：光洁度 方法 因素
机械零件在高压力、高速、高温等条件下工作，表面层的任何缺陷，不仅直接影响零件的工作性能，而且还可能引起应力集中、应力腐蚀等现象，将进一步加速零件的失效，这一切都与加工表面光洁度有很大关系，因此，提高工件表面光洁度问题越来越受到各方面的重视。
一、影响工件表面光洁的因素
1.残留面积
刀具上的主偏角和副偏角使工件被切削层材料不能完全切除，在工件已加工表面形成了间距等于进给量的螺旋状条纹，这就是通常所谓的“残留面积”。残留面积中螺旋状条纹高度愈大，表面光洁度愈差。此外，刀刃表面不光洁也将影响加工工件表面光洁度。在切削过程中，切屑与工件分离时的塑性变形，也会对残留面积造成挤压。
2.积屑瘤
积屑瘤造成工件表面光洁度恶化。
（1）当积屑瘤突出在切削刃上时，积屑瘤会刺入工件表面，在工件表面上划出一些与切削速度方向一致的纵向沟纹。同时，积屑瘤因其外形不规则，时大时小，且时生时灭，以致切削厚度也忽大忽小。
（2）当积屑瘤碎裂时，其碎片还会嵌入工件的已加工表面。
3.鳞刺
在较低的切削速度下，切削塑性材料时，刀具会在工件已加工表面形成与切削速度方向相垂直的横向裂纹，并有鳞片状毛刺出现，即所谓的“鳞刺”。产生鳞刺的主要原因是严重的塑性变形。当有鳞刺出现时，表面光洁度会下降2～4级。
4.振动
刀具、工件或机床部件周期性的振动会使已加工表面出现条痕或布纹状痕迹，使表面光洁度显著下降。
二、提高工件表面光洁度的方法
1.针对残留面积的影响采用的方法
（1）采用“副偏角=0°”的修光刀。如：大进给的强力切削车刀、绞刀、浮动镗刀等。修光刃的长度应大于进给量s，一般在车刀上可取（1.2～1.8）s。
（2）增大刀尖圆弧半径。
（3）减小进给量s，同时提高切削速度。如有色金属的高速镜面车削。
（4）采用小偏角的过渡刃。过渡刃的长度应略大于进给量。
（5）采用宽刃精车刀或宽刃精刨刀。
（6）采用滚压加工。
2.针对积屑瘤的影响采用的方法
（1）选择切削速度时应避开有积屑瘤生成的中速区。在切削碳素钢时，可采用v<1～2m/min的低速（如精车丝杆、拉削等）或v>80～100m/min的高速（如用硬质合金刀具精车或精铣）。
（2）适当减小进给量或切削厚度。
（3）增大前角。
（4）采用适当的热处理方法，使工件材料的塑性减小。
（5）采用润滑性能好的切削液。
（6）提高刀具前后角刀面的光洁度。
3.针对鳞刺的影响采用的方法
在切削速度较低（v≤10m/min）时，可采取以下措施：
（1）减小切削厚度。
（2）进一步降低切削速度。
（3）增大前角。
（4）增大后角，减小后角刀面上的刀刃宽度。
（5）采用润滑性能好的切削液。
当切削速度较高（如v=30m/min）时，可采取以下措施：
一是采用硬质合金刀具，进一步提高切削速度，进行高速切削。
二是将工件材料作调质处理。
三是减小前角。
4.针对振纹的影响采用的方法
（1）增大刀具的前角、主偏角、刃倾角及减小刀尖圆弧半径，以减小径向力。
（2）在刀具后角刀面上磨出负后角的消振棱。
（3）增大刀杆截面积及减小刀具悬伸长度，以提高刀具的刚性。
（4）采取分屑措施，合理安排切削图形，使切屑的截面窄而厚。
（5）采用弹簧刀杆或将刀尖位置降低到刀杆中心线以下。
（6）选择切削速度时应避开径向力较大的中速区，同时减小切削深度，并适当增大进给量也有助于抑制振动。
（7）提高机床及工件的装夹刚性。
（8）采取特殊的消振装置，如消振镗杆。
三、其他影响工件表面光洁度的因素
1.刀具和切削用量
刀具主要通过刃口的锋利程度影响工件表面光洁度，不同材料的刀具，在刃磨后，其刃口圆弧半径的大小和保持锋利的时间是不同的。高速钢刀具在低速切削时表面光洁度高。硬质合金刀具在高速切削时表面光洁度高。在切削用量上，以走刀量和切削速度的影响较大。走刀量主要影响残留面积和塑性变形，走刀量降低，残留面积减小，所以在选用中等以上的切削速度时，减小走刀量可提高工件表面光洁度。
2.切削方法的选择
在加工有色金属轻合金时，对磨削困难的工件，采用微量切削法，用微量超精车或精镗来代替磨削。此外，为提高工件表面光洁度，可以采用滚压加工。它是一种对零件表面进行光整合强化相结合的加工工艺。还可以利用金属材料的塑性，在常温下使用滚压工具对零件表面施以压力，在滚压的作用下，使零件表层金属产生塑性变形，提高光洁度。
（作者单位：牡丹江技师学院）