高二下劳动版《金属切削原理与刀具》课件 模块三 切削加工质量与效率 任务三、四 已加工表面质量

金属切削原理与刀具 （第二版） 金属切削原理与刀具（第二版） 目录 CONTENTS 模块一 金属切削与刀具基本知识 模块二 切削加工的主要规律 模块三 切削加工质量与效率 模块四 车刀 模块五 铣刀 模块六 孔加工与螺纹刀具 模块七 砂轮 模块八 数控机床刀具与数控工具系统 金属切削原理与刀具（第二版） 任务三 已加工表面质量 知识点： ◎表面质量及其影响。 ◎表面粗糙度及其影响因素。 ◎加工硬化及其影响因素。 ◎残余应力及其影响因素。 能力点： ◎能提出改进表面质量的措施。 金属切削原理与刀具（第二版） 一、任务提出 工件的切削加工质量不仅指加工精度，而且包括加工表面质量。表面质量是指工件加工后的表面层状态。机械切削方法所获得的加工表面都不可能是绝对理想的表面，它们总存在着微观几何形状误差和物理力学性能的变化，在某些情况下还发生化学性质的变化。这些变化直接影响到产品质量和产品的使用性能，必须给予足够的重视。那么，实际加工中，可采取哪些措施来改善已加工表面质量呢？ 金属切削原理与刀具（第二版） 二、任务分析 衡量已加工表面质量的指标，主要包括表面粗糙度、表面残余应力、表面加工硬化、表面金相显微组织和表面微观裂纹等项目。 以挤压和摩擦为特征的第二、第三变形区，决定着工件已加工表面质量的好坏。 金属切削原理与刀具（第二版） 三、知识准备 （1）表面粗糙度的影响 表面粗糙度的影响主要表现在对零件的耐磨性、对装配零件的配合性质、对零件的疲劳强度、对零件的耐腐蚀性等方面的影响。 （2）加工硬化的影响 加工硬化可提高零件的耐腐蚀性及疲劳强度，但过度的加工硬化则会引起金属组织表层变脆、易剥落，产生疲劳裂纹，降低耐磨性。 （3）残余应力的影响 表面层残余应力会引起零件变形，使零件丧失形状精度和尺寸精度。残余压应力有助于提高零件的疲劳强度。 1、表面质量对零件使用性能的影响 金属切削原理与刀具（第二版） 三、知识准备 表面粗糙度是指已加工表面微观不平程度的平均值，是一种微观几何形状误差。国家标准规定，表面粗糙度等级用轮廓算术平均偏差 Ra 或轮廓最大高度 Rz 的数值大小表示，并要求优先采用轮廓算术平均偏差 Ra。 （1）理论粗糙度 理论粗糙度是指由刀具几何形状和切削运动引起的表面不平度，主要取决于已加工表面残留层高度。 2、表面粗糙度 金属切削原理与刀具（第二版） 三、知识准备 如图所示，用尖头刀加工时，残留层的最大高度 Rmax 为： 用圆头刀加工时， Rmax 为： 相应的轮廓算术平均偏差 Ra 为： 金属切削原理与刀具（第二版） 三、知识准备 （2）不稳定因素产生的粗糙度 不稳定因素产生的粗糙度是指切削过程中出现的非正常因素产生的表面不平度。 1）积屑瘤 积屑瘤是堆积在前面上近切削刃处的一个楔块，其硬度为金属母体的 2～3 倍，如图所示。 金属切削原理与刀具（第二版） 三、知识准备 形成积屑瘤的条件主要取决于切削温度。 在中温区，易产生积屑瘤。 以切削 45 钢为例，切削速度对积屑瘤的影响如图所示。图中可看出，中速（vc 为 20 m/min 左右）切削时，积屑瘤高度达最大值。 金属切削原理与刀具（第二版） 三、知识准备 2）鳞刺 鳞刺是指切削加工后残留在已加工表面上的鳞片状毛刺，在垂直于切削速度方向呈鳞片状分布。通常采用较低速度对塑性材料进行车削、刨削、拉削、攻螺纹和滚齿加工时均可能出现。研究表明，鳞刺的形成过程大致经历抹拭、导裂、层积、刮成四个阶段，如图所示。 金属切削原理与刀具（第二版） 三、知识准备 3）振动 振动有强迫振动和自激振动两大类。强迫振动是由外界周期性作用力所引起，其特点是工艺系统的振动频率与外界激振力的频率相一致。造成强迫振动的原因有机械运动不平稳、液压传动的压力脉动与冲击、传动带接头不平、工件材质不均匀、断续切削、加工余量不均匀、附近其他设备振动传入等。 自激振动又称颤振，是由于切削过程中切削力的变动而引起的，当工艺系统刚度不足时，往往容易引起自激振动，在细长轴车削或深孔镗削时要特别注意。 金属切削原理与刀具（第二版） 三、知识准备 （1）已加工表面变形 工件已加工表面，是由一定形状切削部分的刀具与被加工工件，通过一定形式的切削运动而形成，是工艺系统共同作用的结果。已加工表面变形如图所示。 3、表面加工硬化 金属切削原理与刀具（第二版） 三、知识准备 （2）加工硬化 加工硬化是由于上述刀具挤压、摩擦造成的已加工表面组织硬度增高的现象。加工硬化的程度通常用加工后与加工前表面层显微硬度的比值 N 和硬化层深度 hy 来表示。 在硬化层的表面上通常会出现细微裂纹，切削加工时，一般应设法避免或减轻加工硬化现象。 金属切削原理与刀具（第二版） 三、知识准备 当切削力的作用取消后，工件