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精密零部件的表面质量研究

2019-08-12 08:38:54

表面质量和切削工艺性是微细切削技术的重要研究内容,国内外学者在这方面己经开展了深入地研究工作,并且己经取得了大量的研究成果。然而,微细切削技术是一种始于20世纪90年代的新技术,其发展时间还很短,在加工质量和切削工艺性方面仍有一些问题有待深入研究,这主要体现在:

(1)在材料选择上,当前关于铝合金、铜合金、PMMA等易加工材料的微细切削技术己经相当成熟,并且己经在工业领域得到应用。然而,作为工程领域内大量应用的钢类材料,尤其是不锈钢、高强高硬钢等难切削金属材料,微细切削方面的研究尚处于起步阶段。

(2)在表面质量研究上,在评价己加工表面质量的指标中,各国学者对表面粗糙度的研究较为深入,但对于其他指标,如表面层加工硬化、表面层组织变化等方面的研究较少,而这些指标对于己加工表面质量也有非常显著的影响。

(3)在工艺性研究上,经过几十年的研究,各国学者在微细切削的单一形面加工工艺能力研究方面己经取得了很大的成就,但针对具体零件的微细切削工艺路线制订、走刀路径规划等方面的研究还不多。

表面质量是机械零件的主要技术指标。机械加工的表面质量主要包括加工表面的几何方面质量和加工表面材质的变化。己加工表面的几何方面质量通常用表面粗糙度表示,表面粗糙度由两类因素造成:一类称为理论粗糙度,其主要取决于残留面积的高度,是几何因素产生的粗糙度;另一类是切削过程中的不稳定因素产生的,主要包括积屑瘤、鳞刺等。在切削过程中,积屑瘤的不断产生和消失会引起切削力的波动,进而引发振动,影响表面质量。

加工表面材质的变化包括表面层加工硬化、残余应力和金相组织变化。经过机械加工后的工件表面,其硬度一般为基体硬度的120%~200%,这种表面层的硬化可以提高零件的耐磨性,但是同时增大后续加工难度和刀具的磨损。工件表面为保持平衡而存在的残余应力有时候能提高零件的疲劳强度,但也会使零件表面产生裂纹,此外,如果残余应力分布不均会使零件变形,影响零件精度。

机械制造加工的质量控制直接影响到产品的质量,同样也成为机械加工不断追求的目标。因此,在进行机械加工时需要采取严格的控制措施,保证产品的精度及表面质量。

正确恰当的加工工艺是质量、成本、效率的基本保障。与一般的零件相比,小型精密零件具有尺寸微小、工件力学性能要求高、有较复杂的三维立体结构等特点,正是这些特点决定了小型零件的微细切削和常规尺度零件的切削工艺有很大的差别,如毛坯加工余量角小化、加工方式和刀具类型的合理选取、刀具的集中使用、合理确定加工方式的先后顺序、按零件类型确定走刀路线、关键工序的加工精度保证等。尽管在微细切削加工中所要解决的工艺问题和常规零件有很大的不同,但工艺性问题是影响小型精密零件加工质量、效率和成本的关键制约因素。

综上所述,小型化、精密化己经成为机械产品发展的重要趋势,微细切削是小型精密机械零件的主要制造方法,表面质量是机械产品的主要追求目标,切削工艺性是零件质量、成本、效率的基本保障。