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1、邯鄲職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機械加工論文 提高和保障以加工表面質(zhì)量的措施 院系名稱：機電工程系 專業(yè)班級：機電一體化2009-2 學(xué)生姓名：趙立猛 學(xué) 號：29 2011年6月5日 指導(dǎo)教師： 內(nèi)容摘要：在機械加工中，很多因素影響工件表面質(zhì)量，如何使工件表面質(zhì)量達到要求，提高和保障以加工表面的質(zhì)量措施。 關(guān)鍵詞：切削液，機械瘤，主偏角，負(fù)偏角， Abstract: In machining, many factors affect the surface qualit

2、y, how to make the workpiece surface quality requirements, improve and protect the surface of processing Keywords: cutting fluid, mechanical tumor, the main angle, the negative angle 合理的使用切削液，可以改善切削條件，減少刀具磨損，提高以加工表面質(zhì)量，這也是提高技術(shù)切削效益的有效途徑之一。 切削液的作用 一切削液的合理選擇 1冷卻作用， 切削液澆筑到切削區(qū)域后，通過切削液的

3、傳導(dǎo),對流和氣化，一方面是切屑，刀具與工件表面摩擦減小，使熱量減小；另一方面將長生的熱量帶走，使切削溫度降低，請冷卻作用。 2潤滑作用 切削液的潤滑作用是通過切削液滲透到刀具與切屑，工件表面之間，形成潤滑性能較好的油膜而實現(xiàn)的。 3清洗與防銹作用 切削液的清洗作用是清除粘附在機床刀具和夾具上的細(xì)碎切屑和磨粒細(xì)粉，以防止劃傷以加工表面和機床的導(dǎo)軌并減小刀具磨損。清洗作用的效果取決于切削液的油性，流動性和使用壓力。在切削液中加入防銹添加劑后，能在金屬表面形成保護膜，使機床刀具和工件不受周圍介質(zhì)的腐蝕，請防銹作用。 二 切削液的種類 1水溶性切削液 水溶性切削液主要有水溶液乳化液和化

4、學(xué)合成液三種。 （1） 水溶液 水溶液是以水為主要成分并加入防銹添加劑的切削液。由于水的熱導(dǎo)系數(shù)比熱容和汽化熱較大，因此，水溶液主要起冷卻作用。由于其潤滑性能較差，所以主要用于粗加工和普加工中。 （2） 乳化液 乳化液是乳化油加90%-98%水稀釋而成的一種切削液，乳化油有礦物油乳化劑配制而成。乳化劑可以使礦物油與水乳化形成穩(wěn)定的切削液。 （3） 化學(xué)合成液 化學(xué)合成液是由水，各種表面活性劑和化學(xué)添加劑組成，具有良好的冷卻潤滑清洗和防銹性能。合成液中不含油，可節(jié)省能源。 2油溶性切削液 （1） 切削油是以礦物油為主要成分并加入一定的添加劑而構(gòu)成的切削液。用于切削油的礦物油主要包

5、括機油柴油和煤油等，切削油主要起潤滑作用。 （2） 極壓切削油 切削油中加入硫磷等添加劑后，能顯著提高潤滑效果和冷卻作用，尤以硫化油應(yīng)用較廣泛。 3固體潤滑劑 常用的固體潤滑劑是二硫化鉬，形成的潤滑膜有極小的摩擦因數(shù)，耐高溫耐高壓，切削時可涂抹在刀具上，也可添加在切削液中。 三 切削液的合理選用 切削液應(yīng)根據(jù)工件材料，刀具材料，加工方法和技術(shù)要求等具體情況進行合理選用。 高速鋼刀具耐磨性差，需采用用切削液。通常粗加工時，主要以冷卻為主，同時也希望能減少切削力和降低功率消耗，可采用3%-5%的乳化液；精加工時，主要目的是改善加工表面質(zhì)量，降低刀具磨損，減少機械流，可采用15%-2

6、9%的乳化液。 硬質(zhì)合金刀具耐磨性高，一般不用切削液。若要使用切削液，則必須連續(xù)充分地供應(yīng)，否則，因聚冷聚熱產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力將導(dǎo)致刀片產(chǎn)生裂紋。 切切削鑄鐵因形成蹦碎狀切屑，一般不用切削液。 切削銅合金等有色金屬時，一般不用含硫的切削液，以免腐蝕工件表面。切削鋁合金一般不用切削液，但在鉸孔和螺紋時，常加5:1的煤油與機油的混合液或輕柴油，要求不高時，也可以用乳化液。 1切削速度v 加工塑性材料時，切削速度對積屑和鱗刺的影響非常顯著。切削速度較低易產(chǎn)生鱗刺，低速至中速易形成積屑，粗糙度也大。避開這個速度區(qū)域，表面粗糙度值會減小。加工脆性材料時，因為一般不會形成積屑和鱗刺，所以切削速度對表

7、面粗糙度基本無影響。 由此可見，用較高的切削速度，既可提高生產(chǎn)率，同時又可使加工表面粗糙度較小。所以最重要的是發(fā)展各種新刀具材料和相應(yīng)的新刀具結(jié)構(gòu)，以便有可能采用更高的切削速度。 2進給量f 從幾何因素中可知，減小進給量f可以降低殘留面積的高度。同時也可以降低積屑瘤和鱗刺的高度，因而減小進給量可以使表面粗糙度值減小。但進給量減小到一定值時，再減小，塑性變形要占主導(dǎo)地位，粗糙度值不會明顯下降。當(dāng)進給量更小時，由于塑性變形程度增加，粗糙度反而會有所上升。 3切削深度ap 一般來說，切削深度對加工表面粗糙度的影響是不明顯的，在實際工作中可以忽略不計。但當(dāng)ap<0.02～0.03mm時，由于

8、刀刃不是絕對尖銳而是有一定的圓弧半徑，這時正常切削就不能進行，常擠壓滑過加工表面而切不下切屑而將在加工表面上引起附加的塑性變形，從而使加工表面粗糙度增大。所以切削加工不能選用過小的切削深度。但過大的切削深度也會因切削力、切削熱劇增而影響加工精度和表面質(zhì)量。 切削用量三要素 1切削速度v 加工塑性材料時，切削速度對積屑和鱗刺的影響非常顯著。切削速度較低易產(chǎn)生鱗刺，低速至中速易形成積屑，粗糙度也大。避開這個速度區(qū)域，表面粗糙度值會減小。加工脆性材料時，因為一般不會形成積屑和鱗刺，所以切削速度對表面粗糙度基本無影響。 由此可見，用較高的切削速度，既可提高生產(chǎn)率，同時又可使加工表面粗糙度較小。

9、所以最重要的是發(fā)展各種新刀具材料和相應(yīng)的新刀具結(jié)構(gòu)，以便有可能采用更高的切削速度。 2進給量f 從幾何因素中可知，減小進給量f可以降低殘留面積的高度。同時也可以降低積屑瘤和鱗刺的高度，因而減小進給量可以使表面粗糙度值減小。但進給量減小到一定值時，再減小，塑性變形要占主導(dǎo)地位，粗糙度值不會明顯下降。當(dāng)進給量更小時，由于塑性變形程度增加，粗糙度反而會有所上升。 3吃刀深度ap 一般來說，吃刀深度對加工表面粗糙度的影響是不明顯的，在實際工作中可以忽略不計。但當(dāng)ap<0.02～0.03mm時，由于刀刃不是絕對尖銳而是有一定的圓弧半徑，這時正常切削就不能進行，常擠壓滑過加工表面而切不下切屑而將在

10、加工表面上引起附加的塑性變形，從而使加工表面粗糙度增大。所以切削加工不能選用過小的切削深度。但過大的切削深度也會因切削力、切削熱劇增而影響加工精度和表面質(zhì)量。 積屑瘤的形成 　　在加工過程中，由于工件材料是被擠裂的，因此切屑對刀具的前面產(chǎn)生有很大的壓力，并摩擦生成大量的切削熱。在這種高溫高壓下，與刀具前面接觸的那一部分切屑由于摩擦力的影響，流動速度相對減慢，形成“滯留層”。當(dāng)摩擦力一旦大于材料內(nèi)部晶格之間的結(jié)合力時，“滯流層”中的一些材料就會粘附在刀具*近刀尖的前面上，形成積屑瘤。 2、積屑瘤的作用 　　優(yōu)點：積屑瘤的硬度比原材料的硬度要高，可代替刀刃進行切削，提高了刀刃的耐磨性；同

11、時積屑瘤的存在使得刀具的實際前角變大，刀具變得較鋒利。 　　缺點：積屑瘤的存在，在實際上是一個形成、脫落、再形成、再脫落的過程，（1）部分脫落的積屑瘤會粘附在工件表面上，（2）而刀具刀尖的實際位置也會隨著積屑瘤的變化而改變，（3）同時，由于積屑瘤很難形成較鋒利的刀刃，在加工中會產(chǎn)生一定的振動。所以這樣加工后所得到的工件表面質(zhì)量和尺寸精度都會受到影響。 3、積屑瘤的控制 　?。?）材料的性質(zhì) 材料的塑性越好，產(chǎn)生積屑瘤的可能性越大。因此對于中、低碳鋼以及一些有色金屬在精加工前應(yīng)對于它們進行相應(yīng)的熱處理，如正火或調(diào)質(zhì)等，以提高材料的硬度、降低材料的塑性。 　?。?）切削速度 當(dāng)加工中

12、出現(xiàn)不想要的積屑瘤時，可提高或降低切削速度，亦可以消除積屑瘤。但要與刀具的材料、角度以及工件的形狀相適應(yīng)。 （3）冷卻潤滑 冷卻液的加入一般可消除積屑瘤的出現(xiàn)，而在冷卻液中加入潤滑成分則效果更好 1．前角的選擇 前角是刀具上最重要的角度之一，增大前角，切削刃鋒利，切削變形小，切削力小，切削輕快，切削溫度低，刀具磨損小和加工表面質(zhì)量高，但過大前角刀頭強度降低，切削溫度高，刀具磨損加劇，刀具耐用度低。 從正反兩方面考慮，前角有一個最佳數(shù)值。 選擇前角的原則是保證加工質(zhì)量和足夠的刀具耐磨度的前提，應(yīng)盡量選取大的前角，具體選擇時要考慮的因素有： （1）根據(jù)工件

13、材料選擇：加工塑性金屬材料前角較大；加工脆性材料時前角較小。材料的強度、硬度越高，前角越小。 （2）根據(jù)刀具材料選擇，高速鋼刀具抗彎強度好，抗沖擊韌性高，可選較大前角；硬度合金材料抗彎強度較高速鋼低，故前角較小。陶瓷刀具材料前角應(yīng)更小。 （3）根據(jù)加工要求選擇。粗加工時選擇較小前角，精加工時前角應(yīng)大些，加工成型表面的刀具，前角應(yīng)小些以減少刀具的刃形誤差。 2．后角的選擇 增大后角，可減少后面與切削表面間摩擦，減小切削刃鈍圓弧半徑，可提高表面質(zhì)量。但同時使刀具強度降低，散熱條件變差。 選擇前角的原則是保證加工質(zhì)量和足夠的刀具耐磨度的前提，應(yīng)盡量選取大的前角

14、 選擇后角的原則是在不產(chǎn)生較大摩擦的條件下，應(yīng)適當(dāng)減小后角。 在加工工藝系統(tǒng)剛性滿足的條件下，應(yīng)選較小主偏角. 副偏角選擇的原則是，在不影響摩擦和振動的條件下應(yīng)選擇較小副偏角 （1）根據(jù)加工精度選擇 精加工時為保證加工質(zhì)量，后角取較大8～12，粗加工時，要提高刀具強度，后角應(yīng)取較小6～8。 （2）根據(jù)加工材料 加工塑性材料，已加工表面的彈性恢復(fù)大，后角應(yīng)取大值。加工脆性材料后角取小值。 3．主、副偏角的選擇 減小主、副偏角，刀頭強度增高，散熱條件好，加工表面粗糙度小，但背向力增大，易使工件或刀桿發(fā)生變形，引起工藝系統(tǒng)振動。減小主偏角使得

15、切削厚度和切屑厚度減小而導(dǎo)致斷屑效果差。 因此，在加工工藝系統(tǒng)剛性滿足的條件下，應(yīng)選較小主偏角；加工高強度、高硬度材料時為提高刀具強度壽命，應(yīng)選較小主偏角，在出現(xiàn)帶狀切屑時，應(yīng)考慮加大主偏角。 副偏角大小主要影響已加工表面粗糙度，選擇的原則是，在不影響摩擦和振動的條件下應(yīng)選擇較小副偏角。 4．刃傾角的選擇 刃傾角可控制切屑流向：當(dāng)＞0時，切屑流向待加工表面；＜0時切屑流向已加工表面；=0切屑沿主剖面方向流出。 增大可增加實際工作前角和刃口鋒利程度，可提高加工質(zhì)量。選用負(fù)刃傾角，可提高刀具強度，改變刀刃受力方向，提高刀刃抗沖擊能力，但過大負(fù)刃傾角會使背向力增

16、大。 結(jié)論 切削力 是指在切屑過程中產(chǎn)生的作用在工件和刀具上的大小相等、方向相反的切削力。通俗的講：在切削加工時，工件材料抵抗刀具切削時產(chǎn)生的阻力。 工件的表面質(zhì)量與其使用性能密切相關(guān)，工件的使用性能是以保證機器正常工作為前提的設(shè)計要求，因此在加工工件過程中，我們還應(yīng)從經(jīng)濟效益等多方面考慮。才能既保證工件的技工質(zhì)量又避免增大零件的制造成本。 致 謝 本論文在耿老師的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下已完成，從課題選擇到具體的寫作過程，都凝聚著馬老師的心血和汗水，在此向耿老師表示深深的感謝和崇高的敬意。 同時，在論文寫作過程中，我還參考了有關(guān)的書籍和論文，在這里一并向有關(guān)的作者表示謝意。 參 考 文 獻 1 王茂元。機械制造技術(shù)基礎(chǔ)[M]。北京：機械工業(yè)出版社，2007.2 2 徐灝。 機械設(shè)計手冊(第一冊)[M]。機械工業(yè)出版社,1998