《机械制造工艺学》第二版 王先奎 课件机械制造工艺学ch 表面粗糙

第二节影响加工表面粗糙度的工艺因素及其改进措施一、切削加工表面粗糙度二、磨削加工后的表面粗糙度（一）几何因素的影响（二）物理因素的影响--表面层金属的塑性变形一、切削加工表面粗糙度切削加工表面粗糙度值主要取决于切削残留面积的高度。影响切削残留面积高度的因素主要包括：刀尖圆弧半径r、主偏角κr、副偏角κ'r，及进给量f等。用尖刀切削的情况，切削残留面积的高度为用圆弧刀刃切削的情况，切削残留面积的高度为从上述两表达式可知:进给量f和刀尖圆弧半径r对切削加工表面粗糙度的影响比较明显。切削加工时，选择较小的进给量f和较大的刀尖圆弧半径r，将会使表面粗糙度得到改善。切削加工后表面粗糙度的实际轮廓形状，一般都与纯几何因素所形成的理论轮廓有较大的差别。这是由于切削加工中有塑性变形发生的缘故。

图3-7描述了加工塑性材料时切削速度对表面粗糙度的影响。切削速度v处于20-50m／min时，表面粗糙度最大，因为此时常容易出现积屑瘤、使加工表面质量严重恶化；当切削速度v超过100m／min时，粗糙度下降，并趋于稳定。在实际切削时，选择低速宽刀精切和高速精切，往往可以得到较小的表面粗糙度值。加工脆性材料，切削速度对表面粗糙度的影响不大。一般说，切削脆性材料比切削塑性材料容易达到表面粗糙度的要求。对于同样的材料，金相组织越是粗大，切削加工后的表面粗糙度值也越大。为减小切削加工后的表面粗糙度值，常在精加工前进行调质等处理，目的在于得到均匀细密的晶粒组织和较高的硬度。此外，合理选择切削液，适当增大刀具的前角、提高刀具的刃磨质量等。均能有效地减小表面粗糙度值。二、磨削加工后的表面粗糙度（一）几何因素的影响1．磨削用量对表面粗糙度的影响2．砂轮粒度和砂轮修整对表面粗糙度的影响（二）物理因素的影响--表面层金属的塑性变形

1．磨削用量2．砂轮的选择（一）几何因素的影响磨削表面是由砂轮上大量的磨粒刻划出的无数极细的沟槽形成的。单纯从几何因素考虑，可以认为在单位面积上刻痕越多，即通过单位面积的磨粒数越多，刻痕的等高性越好，则磨削表面的粗糙度值越小。1．磨削用量对表面粗糙度的影响

砂轮的速度越高，单位时间内通过被磨表面的磨粒数就越多，因而工件表面的粗糙度值就越小。工件速度对表面粗糙度的影响刚好与砂轮速度的影响相反，增大工件速度时，单位时间内通过被磨表面的磨粒数减少，表面粗糙度值将增加。砂轮的纵向进给减小，工件表面的每个部位被砂轮重复磨削的次数增加，被磨表面的粗糙度值将减小。

2．砂轮粒度和砂轮修整对表面粗糙度的影响砂轮的粒度不仅表示磨粒的大小。而且还表示磨粒之间的距离，表3-l列出了5号组织、不同粒度的砂轮的磨粒尺寸和磨粒之间的距离。磨削金属属时，参参与磨削削的每一一颗磨粒粒都会在在加工表表面上刻刻出跟它它的大小小和形状状相同的的一道小小沟。在在相同的的磨削条条件下，，砂轮的的粒度号号数越大大。参加加磨削的的磨粒越越多，表表面粗糙糙度就越越小。表4-1磨磨粒尺寸寸和磨粒粒之间的的距离砂轮粒度度 磨粒粒的尺寸寸范围（（μm）） 磨粒粒间的平平均距离离(mm)36#500~6000.47546#355~4250.36960#250~3000.25580#180~2120.228修整砂轮轮的纵向向进给量量对磨削削表面的的粗糙度度影响甚甚大。用用金刚石石修整砂砂轮时，，金刚石石在砂轮轮外缘上上打出一一道螺旋旋槽，其其螺距等等于砂轮轮转一转转时金刚刚石笔在在纵向的的移动量量。砂轮轮表面的的不平整整在磨削削时将被被复映到到被加工工表面上上。修整整砂轮时时，金刚刚石笔的的纵向进进给量越越小，砂砂轮表面面磨粒的的等高性性越好，，被磨工工件的表表面粗糙糙度值就就越小。。小表面面粗糙度度值磨削削的实践践表明，，修整砂砂轮时，，砂轮转转一转金金刚石笔笔的纵向向进给量量如能减减少到0.01μrn，磨削削表面粗粗糙度就就可达Rz0.1～0.2μμm。（二）物物理因素素的影响响--表表面层金金属的塑塑性变形形砂轮的磨磨削速度度远比一一般切削削加工的的速度高高得多，，且磨粒粒大多为为负前角角，磨削削比压大大，磨削削区温度度很高，，工件表表层温度度有时可可达900℃，，工件表表层金属属容易产产生相变变而烧伤伤。因此此，磨削削过程的的塑性变变形要比比一般切切削过程程大得多多。由于塑性性变形的的缘故，，被磨表表面的几几何形状状与单纯纯根据几几何因素素所得到到的原始始形状大大不相同同。在力力因素和和热因素素的综合合作用下下，被磨磨工件表表层金属属的晶粒粒在横向向上被拉拉长了，，有时还还产生细细微的裂裂口和局局部的金金属堆积积现象。。影响磨磨的表层层金属塑塑性变形形的因素素，往往往是影响响表面粗粗糙度的的决定性性因素。。1．磨削削用量图4-8是采用用GD60ZR2A砂砂轮磨削削30CrMnSiA材料时时，磨削削用量对对表面粗粗糙度的的影响曲曲线。砂轮速度度越高，，就有可可能使表表层金属属塑性变变形的传传播速度度大于切切削速度度，工件件材料来来不及变变形，致致使表层层金属的的塑性变变形减小小，磨削削表面的的粗糙度度值将明明显减小小。工件速度度增加，，塑性变变形增加加，表面面粗糙度度值将增增大。磨削深度度对表层层金属塑塑性变形形的影响响很大。。增大磨磨削深度度，塑性性变形将将随之增增大，被被磨的表表面粗糙糙度值会会增大。。2．砂轮轮的选择择砂砂轮的粒粒度、硬硬度、组组织和材材料的选选择不同同、都会会对被磨磨工件表表层金属属的塑性性变形产产生影响响，进而而影响表表面粗糙糙度。单纯从几几何因素素考虑，，砂轮粒度度越细，磨磨削的表表面粗糙糙度值越越小。但但磨粒太太细时，，不仅砂砂轮易被被磨屑堵堵塞，若若导热情情况不好好，。反反而会在在加工表表面产生生烧伤等等现象，，使表面面粗糙度度值增大大。因此此，砂轮轮粒度常常取为46～60号。。砂轮的硬硬度是指磨粒粒在磨创创力作用用下从砂砂轮上脱脱落的难难易程度度。砂轮轮选得太太硬，磨磨粒不易易脱落，，磨钝了了的磨粒粒不能及及时被新新磨粒替替代，使使表面粗粗糙度增增大。砂砂轮选得得太软，，磨粒易易脱落，，磨削作作用减弱弱，也会会使表面面粗糙度度值增大大。通常常选用中中软砂轮轮。砂轮的组组织是指磨粒粒、结合合剂和气气孔的比比例关系系。紧密密组织中中的磨粒粒比例大大。气孔孔小，在在成形磨磨削和精精密磨削削时，能能获得高高精度和和较小的的表面粗粗糙度值值。疏松松组织的的砂轮不不易堵塞塞，适于于磨削软软金属、、非金属属软材料料和热敏敏性材料料（磁钢钢、不锈锈钢、耐耐热钢等等），可可获得较较小的表表面粗糙糙度值。。一般情情况下，，应选用用中等组组织的砂砂轮。砂轮材料料的选择择也很重要要。砂轮轮材料选选择适当当，可获获得满意意的表面面粗糙度度。氧化化物（刚刚玉）砂砂轮适于于磨削钢钢类零件件；碳化化物（碳碳化硅、、碳化硼硼）砂轮轮适于磨磨削铸铁铁、硬质质合金等等材料；；用高硬硬磨料（（人造金金刚石、、立方氮氮化硼））砂轮磨磨削可获获得极小小的表面面粗糙度度值，但但加工成成本很高高。此外，磨磨削液的的作用十十分重要要。对于于磨削加加工来说说，由于于磨削温温度很高高，热因因素的影影响往往