高速切削和難加工材料切削加工表面粗糙度控制工藝
發(fā)布日期:2014-11-03 蘭生客服中心 瀏覽:6619
機械加工后的零件表面,不可能是絕對平整和光滑的,實際上存在著一定程度宏觀和微觀幾何形狀誤差,一般用粗糙度值來表示,所以表面粗糙度是反映微觀幾何形狀誤差的一個指標,表面粗糙度值即微小的峰谷高低程度及其間距狀況。
以前,加工表面粗糙度被稱為表面光潔度,其表示方式和數(shù)值換算如下表:
表面粗糙度作為表面質量的一項重要衡量指標,不僅直接決定了機械產(chǎn)品的外觀精美程度,而且對機器的裝配質量以及零件的使用壽命都有著很大的影響。
刀具對表面粗糙度的影響
(1)刀具幾何參數(shù)
刀具幾何參數(shù)中對表面粗糙度影響較大的是主偏角Kr、副偏角Kr’和刀尖圓弧半徑re。當主、副偏角小時,已加工表面殘留面積的高度亦小,因而可減小表面粗糙度;副偏角越小,表面粗糙度越低,但減小副偏角容易引起震動,故減小副偏角,要根據(jù)機床的剛性而定。刀尖圓弧半徑re對表面粗糙度的影響:在剛度允許的情況下re增大時,表面粗糙度將降低,增大re是降低表面粗糙度的好方法。因此減少主偏角Kr、副偏角Kr’以及增大刀尖圓弧半徑r,均可減小殘留面積的高度,從而降低表面租糙度。
以解決難加工材料切削和高速切削問題知名的華菱超硬刀具,“對于刀尖圓弧角的選擇建議依據(jù)加工工件的剛性和粗糙度要求選擇,如果剛性好,盡量選擇大的圓弧角,不但可提高加工效率,亦可提高加工表面光潔度;但鏜孔時或者切削細長軸或薄壁零件時因為系統(tǒng)剛性差,常選用較小的刀尖圓弧半徑”,其刀具工程師做刀具選型方案時如是說。具體的刀尖圓弧角與粗糙度值參見后文(走刀量、刀尖圓弧角、加工表面粗糙度三者的關系)。
。2)刀具材料
當?shù)毒卟牧吓c被加工材料金屬分子親和力大時,被加工材料容易與刀具粘結而生成積屑瘤和鱗刺,因此凡是粘結嚴重的,摩擦嚴重的,表面粗糙度就大,反之就小。加工同樣的工件,不同的刀具材料獲得不同的表面粗糙度,例如加工鑄鐵件,硬質合金刀片很難達到Ra1.6的粗糙度;而BN-S30牌號或BN-K20牌號的立方氮化硼由于刀具材料摩擦系數(shù)低,而且高溫熱穩(wěn)定性和耐磨性優(yōu)異,所以加工鑄鐵粗糙度完全可以達到Ra0.8-Ra1.6。
。3)刀具磨損
刀具的磨損分為三個階段:初期磨損、正常磨損和劇烈磨損。由于刀具表面會存在一些毛刺和不規(guī)則的微凸體、微裂痕等,所以在切削的初期階段,磨損比較劇烈,造成了表面粗糙度變化幅度大;之后進入正常磨損,切削過程比較平穩(wěn),因此表面粗糙度變化幅度減。浑S著磨損量的增大,刀具進入劇烈磨損階段,刀具后刀面磨損率急劇上升,系統(tǒng)又趨向于不穩(wěn)定,振動隨之增大,表面粗糙度的變化幅度也急劇上升。
切削用量對表面粗糙度的影響
。1)切削速度v的影響
加工塑性材料時,切削速度避開低速和中速區(qū)域,就減少了鱗刺和積屑瘤的產(chǎn)生,表面粗糙度就會降低,為什么淬火后的鋼件可以用BN-H10或BN-H20牌號超硬刀具實現(xiàn)以車代磨,而且線速度越高,精車后的粗擦度越低的原因。而加工脆性材料時,一般不會產(chǎn)生積屑瘤和鱗刺,所以對粗糙度的影響不大。
(2)進給量f的影響
減小進給量可以降低殘留面積的高度,因而可以減小表面粗糙度。但當進給量減小到一定值時再減小,表面粗糙度不會明顯下降,當進給量更小時,粗糙度會反而上升。
。3)切削深度的影響
一般來說,切削深度對表面粗糙度的影響不大,在實際工作中可以忽略不計,也可以選用小的切削厚度。減小工件振動,降低表面粗糙度。
走刀量、刀尖圓弧角、粗糙度三者的關系
粗加工時按刀尖圓弧半徑選擇刀具最大走刀量,或通過經(jīng)驗公式計算刀具走刀量;精加工時按工件表面粗糙度要求計算精加工走刀量。
其他因素對表面粗糙度的影響
。1)工件材料性質的影響
一般加工塑性材料時,由于刀具對加工表面的擠壓和摩擦,會產(chǎn)生塑性變形,最后導致表面粗糙度值較大;而脆性材料加工時塑性變形小,容易達到表面粗糙度的要求。為了減小加工表面粗糙度值,常在切削加工前對材料進行調質或正火處理,以獲得均勻細密的晶粒組織和較高的硬度。
。2)切削液的影響
選用合理的切削液,可以減少切屑、刀具、工件接觸面間的摩擦 ,降低切削區(qū)溫度,使切削區(qū)金屬表面的塑性變形程度下降,抑制積屑瘤的產(chǎn)生,因此可大大減小表面粗糙度值。
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