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不同行业的机械设备,对镜面的定义有所不同,Ra0.8、Ra0.2、Ra0.1以内,都有称之为金属镜面加工的案例,无论要求的具体数值如何,都表面该处的金属表面质量都应严加控制,达到要求的范围,否则将影响设备使用影响性能。
一、加工表面粗糙的原因
1、残留面积:残留面积是刀具的主、副切削刃切削后,残留在已加工表面上的一些尚未被切去的面积。
2、鳞刺:用高速钢刀具低速或中速切削塑性金属材料时,如低碳钢、中碳钢、不锈钢、铝合金等,常在已加工表面上产生鱼鳞片状的毛刺,称为鳞刺。出现鳞刺会显著增大已加工表面的表面粗糙度。
3、积屑瘤:在切削过程中,当产生积屑瘤时,其突出的部分能代替切削刃切入工件,在已加工表面上划出深浅不一的沟纹;当积屑瘤脱落时,部分积屑瘤碎片粘附在已加工表面上,形成细小毛刺,造成表面粗糙度增大。
4、振动:在切削加工时,由于工艺系统产生周期性振动,使已加工表面出现条痕或波纹痕迹,使表面粗糙度值明显增大。
二、影响表面粗糙度的因素
凡影响残留面积、积屑瘤、鳞刺、振动的因素都影响加工表面粗糙度。
1、切削用量:进给量对残留面积的影响最大。进给量减小,残留面积减小。
切削塑性金属时,当切削速度很低或很高时,表面粗糙度值较小。这是因为低速时积屑瘤不易产生;切削速度较高时,塑性变形减小,可消除鳞刺的产生。在切削脆性材料时,切削速度的影响较小,因为材料变形小,故表面粗糙度值也减小。
2、刀具几何参数:刀具的刀尖圆弧半径、主偏角和副偏角对残留面积和振动有较大的影响。 一般当刀尖圆弧半径增大,主偏角和副偏角减小时,表面粗糙度值小,但如果机床刚度低, 刀尖圆弧半径过大或主偏角过小,会由于切削力增大而产生振动,使表面粗糙度值增大。
3、刀具材料:刀具材料不同,刃口圆弧半径的大小和保持锋利的时间是不同的。高速钢刀具能刃磨得很锋利,但保持的时间较短,所以在低速切削时表面粗糙度值较小。硬质合金刀具刃磨后刃口圆弧半径较大,在高速度下切削表面粗糙度值较小。
4、工件材料:加工塑性材料时,工件材料的塑性越低,硬度越高,则出现积屑瘤、鳞刺、冷硬的现象减少,表面粗糙度值越小。因此高碳钢、中碳钢、调质钢加工后表面粗糙度值比低碳钢小,加工铸铁时,由于切屑呈崩碎型,故在同样加工条件下,切削铸铁的表面粗糙度值比钢大。
三、表面粗糙度对机械产品的影响
1) 表面粗糙度影响零件的耐磨性。表面越粗糙,配合表面间的有效接触面积越小,压强越大,磨损就越快。
2) 表面粗糙度影响配合性质的稳定性。对间隙配合来说,表面越粗糙,就越易磨损,使工作过程中间隙逐渐增大;对过盈配合来说,由于装配时将微观凸峰挤平,减小了实际有效过盈,降低了联结强度。
3) 表面粗糙度影响零件的疲劳强度。粗糙零件的表面存在较大的波谷,它们像尖角缺口和裂纹一样,对应力集中很敏感,从而影响零件的疲劳强度。
4) 表面粗糙度影响零件的抗腐蚀性。粗糙的表面,易使腐蚀性气体或液体通过表面的微观凹谷渗入到金属内层,造成表面腐蚀。
5) 表面粗糙度影响零件的密封性。粗糙的表面之间无法严密地贴合,气体或液体通过接触面间的缝隙渗漏。
6)表面粗糙度影响零件的接触刚度。接触刚度是零件结合面在外力作用下,抵抗接触变形的能力。机器的刚度在很大程度上取决于各零件之间的接触刚度。
7)影响零件的测量精度。零件被测表面和测量工具测量面的表面粗糙度都会直接影响测量的精度,尤其是在精密测量时。
此外,表面粗糙度对零件的镀涂层、导热性和接触电阻、反射能力和辐射性能、液体和气体流动的阻力、导体表面电流的流通等都会有不同程度的影响。