机械加工中的质量影响因素
1 机械加工表面质量对机器使用性能的影响
1.1 表面质量对耐磨性的影响
1.1.1 表面粗糙度对耐磨性的影响
一个刚加工好的摩擦副的两个接触表面之间,最初阶段只在表面粗糙的的峰部接触,实际接触面积远小于理论接触面积,在相互接触的峰部有非常大的单位应力,使实际接触面积处产生塑性变形、弹性变形和峰部之间的剪切破坏,引起严重磨损。
1.1.2 表面冷作硬化对耐磨性的影响
加工表面的冷作硬化使摩擦副表面层金属的显微硬度提高,故一般可使耐磨性提高。但也不是冷作硬化程度愈高,耐磨性就愈高,这是因为过分的冷作硬化将引起金属组织过度疏松,甚至出现裂纹和表层金属的剥落,使耐磨性下降。
1.2 表面质量对疲劳强度的影响
金属受交变载荷作用后产生的疲劳破坏往往发生在零件表面和表面冷硬层下面,因此零件的表面质量对疲劳强度影响很大。
1.2.1 表面粗糙度对疲劳强度的影响
在交变载荷作用下,表面粗糙度的凹谷部位容易引起应力集中,产生疲劳裂纹。表面粗糙度值愈大,表面的纹痕愈深,纹底半径愈小,抗疲劳破坏底能力就愈差。
1.2.2 残余应力、冷作硬化对疲劳强度的影响
余应力对零件疲劳强度的影响很大。表面层残余拉应力将使疲劳裂纹扩大,加速疲劳破坏;而表面层残余应力能够阻止疲劳裂纹的扩展,延缓疲劳破坏的产生表面冷硬一般伴有残余应力的产生,可以防止裂纹产生并阻止已有裂纹的扩展,对提高疲劳强度有利。
1.3 表面质量对耐蚀性的影响
零件的耐蚀性在很大程度上取决于表面粗糙度。表面粗糙度值愈大,则凹谷中聚积腐蚀性物质就愈多。抗蚀性就愈差。
1.4 表面质量对配合质量的影响
表面粗糙度值的大小将影响配合表面的配合质量。对于间隙配合,粗糙度值大会使磨损加大,间隙增大,破坏了要求的配合性质。对于过盈配合,装配过程中一部分表面凸峰被挤平,实际过盈量减小,降低了配合件间的连接强度。
2 影响表面粗糙度的因素
2.1 切削加工影响表面粗糙度的因素
2.1.1 刀具几何形状的复映
刀具相对于工件作进给运动时,在加工表面留下了切削层残留面积,其形状时刀具几何形状的复映。减小进给量、主偏角、副偏角以及增大刀尖圆弧半径,均可减小残留面积的高度。
此外,适当增大刀具的前角以减小切削时的塑性变形程度,合理选择润滑液和提高刀具刃磨质量以减小切削时的塑性变形和抑制刀瘤、鳞刺的生成,也是减小表面粗糙度值的有效措施。
2.1.2 工件材料的性质
加工塑性材料时,由刀具对金属的挤压产生了塑性变形,加之刀具迫使切屑与工件分离的撕裂作用,使表面粗糙度值加大。工件材料韧性愈好,金属的塑性变形愈大,加工表面就愈粗糙。加工脆性材料时,其切屑呈碎粒状,由于切屑的崩碎而在加工表面留下许多麻点,使表面粗糙。
2.1.3 切削用量
2.2 磨削加工影响表面粗糙度的因素
正像切削加工时表面粗糙度的形成过程一样,磨削加工表面粗糙度的形成也时由几何因素和表面金属的塑性变形来决定的'。
影响磨削表面粗糙的主要因素有:
砂轮的粒度;砂轮的硬度;砂轮的修整;磨削速度;磨削径向进给量与光磨次数;工件圆周进给速度与轴向进给量
冷却润滑液
3 影响加工表面层物理机械性能的因素
在切削加工中,工件由于受到切削力和切削热的作用,使表面层金属的物理机械性能产生变化,最主要的变化是表面层金属显微硬度的变化、金相组织的变化和残余应力的产生。由于磨削加工时所产生的塑性变形和切削热比刀刃切削时更严重,因而磨削加工后加工表面层上述三项物理机械性能的变化会很大。