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第七章 已加工表面质量


第七章 已加工表面质量

第一节 已加工表面的形成过程

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第一节 已加工表面的形成过程

一、形成过程 撕裂 挤压变形 版书 弹性恢复和摩擦 二、刃前区应力分布 正应力:O 点最大 剪应力:O 点相反 O 点撕裂 三、变质

层形成 变质层:具有和基体组织不同性质的表层金属

作业

第二节 已加工表面的质量指标 教学目 的 教学要 点 教学方 法 教具 教学过 程 第二节 已加工表面的质量指标

一、表面质量(表面完整性) 表面几何学方面 表面粗糙度 表面材质 变质层 版书 二、已加工表面质量 1、表面粗糙度 2、表面加工硬化程度和硬化层深度 3、残余应力的大小及分布 4、金相组织的变化(不列入) 作业

第三节 已加工表面的粗糙度 教学目 的 教学要 点 教学方 法 教具 教学过 程 第三节 已加工表面的粗糙度

一、产生原因 几何因素产生的粗糙度(理论粗糙度) 切削运动和刀具几何形状 切削过程中的不稳定因素引起的粗糙度 刀瘤 鳞刺 切削变形 振动 1、残留面积(形成理论粗糙度) 1)rε≠0 Rmax=rε-SQRT(rε^2-(f/2)^2) 版书 因为 Rmax<<rε 故 Ry=Rmax=f^2/8rε Ra=0.0321f^2/rε f↑、rε↓→Rmax↑ 2)rε=0 f=Rmax(ctan(κr)+ctan(κr')) Ry=Rmax=f/(ctan(κr)+ctan(κr'))

Ra=Rmax/4 f↑、κr↑、κr'↑→Rmax↑ 2、切削过程中不稳定因素引起的粗糙度 1)积屑瘤 过切 不均匀过切产生犁沟 瘤碎片形成鳞片状毛刺 振动 2)鳞刺 切削加工后残留在已加工表面上的鳞片状毛刺 中低速、大进给量、较小前角、切削塑性韧性较大的金属 形成鳞刺的四个阶段:抹拭 导裂 层积 切顶 成因: 切削塑性金属, 周期性地在节状切屑单元体前或积屑瘤前方层积, 并被周期性的切顶 抑制措施: (1)hD↓ (2)润滑性好的切削液,降低 v (3)Y 刀具高速切削 (4)人工加热切削区 3)切削过程中的变形 在节状或单元切屑形成过程中,裂纹延伸至已加工表面,形成波浪形 崩碎切屑形成过程中,裂纹在主应力方向斜向下延伸形成过切 切削刃两端已加工表面及待加工表面产生隆起 4)刀具的边界磨损 5)刀刃与工件相对位置变动 机床精度不高 形状误差引起跳动 材料不均匀

切屑不连续 易激发自激振动 产生振纹 6)切屑刮伤拉毛工件 二、影响表面粗糙度的因素 1、刀具 rε↑、κr'↓ (适当)→Rmax↓ (κr'=0°的修光刃) (过分)→摩擦↑、振动↑→Rmax↑ κr↓ →Rmax↓ →Fp↑易振动 γo↑→不易产生积屑瘤和鳞刺(大塑性材料) 刀面刃磨质量↑→粗糙度↓ +λs →切屑流向待加工表面 →Λ↓、Fp↓→振动小 2、切削条件 切塑性材料 v↑→积屑瘤高度 Hb↓、鳞刺↓→粗糙度↓ f↓→Rmax↓ 高效切削液(v 越高,影响越小) 机床精度 3、工件材料 塑性↓→粗糙度↓(不易产生刀瘤鳞刺) 韧性↓→隆起↓→粗糙度↓ 作业

第四节 加工硬化 教学目 的 教学要 点 教学方 法 教具 教学过 程 第四节 加工硬化

一、定义 不经热处理,而由切削过程造成的硬化现象 (基体的 120~200%) 二、产生原因 非晶质层 塑性变形层 弹性变形层 基体 三、表示方法 1、硬化程度 N 版书 显微硬度增加值 N=(H-Ho)/Ho×100% 或 N=H/Ho×100% Ho:基体硬度 H:硬化层硬度 2、硬化层深度 Δhd(m) 已加工表面至未硬化处的垂直距离 四、影响因素 1、工件材料

HB↓、塑性↑、熔点↑→强化↑ 2、刀具 γo↑→Λ↓→Δhd↓ αo↑→摩擦↓→Δhd↓ 钝圆半径 rn↑→挤压摩擦↑→Δhd↑ 磨损 VB↑→摩擦↑→Δhd↑ 3、切削用量 1)v v↑ →硬化不充分→Δhd↓ →θ↑→弱化↑→Δhd↓ →θ 超过相变→淬火→Δhd↑ 2)f f↑→Δhd↑ 3)ap 无显著影响 4、切削液 冷却↑、润滑↑→Δhd↓ 作业

第五节 残余应力 教学目 的 教学要 点 教学方 法 教具 教学过 程 第五节 残余应力

一、类型 压应力 提高疲劳强度 拉应力 产生裂纹 应力引起变形影响精度 二、产生原因 1、塑性变形引起的应力 版书 表层压应力 内部拉应力 2、切削温度引起的热应力 表层拉应力 θ↓↘ θ↑→体积↑→塑性变形→体积↓→拉应力 3、相变引起的体积应力 金相组织体积不同

θ↑→相变→体积变化→应力 一般拉应力,喷丸可成压应力 三、影响因素 1、工件材料 塑性↑→拉应力 脆性材料→压应力 2、刀具 γo↓→βo↑→摩擦挤压↑→拉应力↓Δhd↑ VB↑→摩擦↑→压应力↑ →θ↑→拉应力↑ 最终:拉应力↑Δhd↑ 3、切削用量 v↑→θ↑→拉应力↑、Δhd↓ f↑→θ↑→拉应力↑、Δhd↑ ap 影响不大 作业


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