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表面粗糙度产生的原因
几何因素
由于***切削刃的几何形状、几何参数、进给运动及切削刃本身的粗糙度等原因,未能将被加工表面上的材料层完全干净地去除掉(只有当***上带有***的副偏角k'r=0的修光刃、且进给量小于修光刃宽度时,理论上才不产生残留面积),在已加工表面上遗留下残留面积,残留面积的高度构成了表面粗糙度Rz。
当f≤2resink'r,残留面积是由圆弧过渡刃构成。此时
式中:f——进给量,mm/r;
re——刀尖圆弧半径。
当2resink'r≤f≤(re/sink'r)[1-cos(kr+k'r],残留面积是由刀尖圆弧过渡刃和直线副切削刃构成。此时
Rz=re[1-sin(k'r+b)]×1,000
sinb=1-(f/re)sink'r
式中kr,k'r——***的主偏角、副偏角。
当f>(re/sink'r)[1-cos(kr+k'r)],残留面积是由刀尖圆弧过渡刃和二直线主、副切削刃构成。此时
Rz=
1
f-re(tan
kr
+tan
k'r
)]×1000
cotkr+k'r
2
2
当re→0时,残留面积是由主、副2条直线切削刃构成。此时
Rz=
f
×1000
cotkr+k'r
***切削刃的粗糙度由于直接复映在加工表面上,所以***切削刃的粗糙度值,应低于加工表面要求的粗糙度值。
实际上加工表面的粗糙度总是大于按以上计算的残留面积的高度,只有切削脆性材料或高速切削塑性材料时,实际加工表面的粗糙度才比较接近残留面积的高度,说明影响表面粗糙度的还有其他原因。
积屑瘤
积屑瘤的产生,是由于切屑在切削过程中的塑性流动及***与切屑的外摩擦超过了内摩擦,在***和切屑间很大的压力作用下造成切削底层与***前面发生冷焊。积屑瘤对表面粗糙度的影响有两方面:①它能刻划出纵向的沟纹来;②它还会在破碎脱落时沾附在已加工表面上。其主要原因是:当积屑瘤处在生长阶段时,它与前刀面的粘结比较牢,因此积屑瘤在已加工表面上刻划纵向沟纹的可能性大于对已加工表面的沾附。当积屑瘤处于最大范围以及消退阶段,它已经不很稳定。这时它一方面虽然还时而刻划沟纹,但更多的是沾附在已加工表面上。
鳞刺
鳞刺是指已加工表面上鳞片状的毛刺,是用高速钢***低速切削时,经常见到的一种现象。鳞刺一般是在积屑瘤增长阶段的前期里形成的。甚至在没有积屑瘤的时候,以及在更低一些的切削速度范围内也有鳞刺发生。***的后角小的时候特别容易产生鳞刺。鳞刺对已加工表面质量有严重的影响,它往往使表面粗糙度等级降低2~4级。鳞刺的成因是前刀面上摩擦力的周期变化造成的。
振动
切削过程中如果有振动,表面粗糙度就会显著变大。振动是由于径向切削力Fr太大,或工件系统的的刚度小而引起的。
其他因素
副切削刃对残留面积的挤压,使残留面积向与进给相反方向变形,使残留面积顶部歪斜而产生毛刺,加大了表面粗糙度。过渡刃圆弧部分的切削厚度是变化的,近刀尖处的切削厚度很小。当进给量小于一定限度后,这部分的切削厚度小于刃口圆弧所能切下的最小厚度时,就有部分金属未能切除,就会使表面粗糙度增大。切削脆性材料时,产生崩碎切屑,切屑崩碎时的裂缝深人到已加工表面之下,使粗糙度增大。此外,排屑状况、机床设备的精度和刚度等,也会影响已加工表面的表面粗糙度。
2 影响粗糙度的因素
刀