零部件切削加工表面完整性要素

發(fā)布時間：2019-07-14 03:07:43

加切削工是是獲得高尺寸形狀精度和高表面質量的手段，也是優(yōu)化產品性能、提升其性，并在生產中提高裝配率、自動化裝配的重要途徑。隨著加工技術的日益發(fā)展，加工技術也在不斷完善，在五六十年代需要用超加工技術才能獲得的精度在如今只需要加工技術就可以獲得，因此，加工技術是一個相對的概念。目前的加工技術中表面粗糙度己達到納米級別。

長期以來，由于檢測表面完整性所用的的儀器裝置暫且無法滿足機械加工生產現場直接應用的需要，通常情況下，為了實用性只能將表面粗糙度作為衡量零件加工表面質量好壞的主要特征參數。在普通切削加工中，由于對零件的尺寸精度要求相對一般，所以通?？梢院雎杂晌⒂^裂紋缺陷、加工硬化等特征參數引起的形位尺寸變化。但在切削加工中，由于對零件精度及性能要求非常高，殘余應力分布和微觀組織變化等表層質量問題都會影響零件的穩(wěn)定性和性。

隨著航空航天的發(fā)展，市場不斷需求重量輕、穩(wěn)定性好、性高以及疲勞壽命長等加工性能的關鍵航空結構件，而研究發(fā)現，零件表層的機械、物理和力學性能對使用性能和疲勞壽命也具有重要影響。量實踐表明，大多數零部件是在循環(huán)載荷的情況下發(fā)生疲勞失效的，并在幾微米到幾十微米的范圍內發(fā)生損壞。而材料的強度及疲勞壽命準則是機械加工航空零件的設計依據，疲勞性能是航空零件性及使用壽命的決定性因素，而零件的加工表面完整性有影響其疲勞壽命的關鍵因素。

從加工表面形成機理和涉及的特征參數出發(fā)，構建出基于表面完整性的切削加工質量綜合評價體系，提出表征表面完整性的特征參數及評價指標，對機械制造與技術發(fā)展具有重要意義及實用價值。

表面完整性是表面質量評價體系的擴展和延伸，表面質量主要是指己加工零件表面的微觀幾何形狀誤差以及表面以下幾十微米范圍的物理力學性能的變化。表面質量的主要內容通常包括表面粗糙度，表層的殘余應力分布、加工硬化以及顯微組織的變化。

現代切削加工中為了零件的性，不僅要控制工件表面粗糙度等表面質量的特征參數，還應該分析考慮表層加工變質層的機械、物理以及力學性能的變化。與此同時，以傳統(tǒng)圓角形式的宏觀定性技術要求也不適用于微小構件棱邊質量，而給出微觀的定量要求。由此，表面質量、棱邊質量和表層質量這三個層面的質量要求一起匯聚成現代機械加工的表面完整性體系。

顯然，表面完整性包含了傳統(tǒng)表面質量的全部內容，而且是根據具體的加工需要和相關技術要求的重要性大小、性程度(基于計量學和模擬實驗學理論)等，通過粗糙度、殘余應力、顯微硬度、毛刺尺寸、疲勞強度等若干個要素的定量或定性檢驗(實驗)結果，結合表面技術要求和加工成本高低的綜合性評價。因此，用表面完整性評定機械加工零件的表面質量比用傳統(tǒng)的表面質量評價參數指標(表面粗糙度、表層加工硬化和殘余應力)深入、系統(tǒng)、、合理。

從單一的表面狀態(tài)評價，到目前的綜合工件表面的質量、表層的質量以及棱邊的質量對使用性能影響的一個整體性指標，可以說，表面完整性的發(fā)展是從單項指標質量評價轉換為多項指標綜合質量評判，從單純的測量評價轉換為測量與實驗數據的集成權衡，從以幾何學理論為基礎測量評價轉變?yōu)橐杂嬃繉W和實驗學為基礎的模糊綜合評價。

現代切削表面完整性體系不僅包含了傳統(tǒng)的表面質量技術要求，也綜合考慮到表層加工變質層的機械、物理、力學性能的變化，同時，對加工零件棱邊形態(tài)尺寸也給出了微觀的定量要求。所以，現代完整的車削加工加工表面應由表面幾何特征、表層物理力學性能特征和棱邊質量等三個方面特征參數組成的要素集成。其中，表面幾何特征可細分為傳統(tǒng)的粗糙度、表面紋理和表面缺陷；表層的物理力學特征包含加工硬化、微觀組織、殘余應力、微觀裂紋等；而棱邊(毛刺)的質量包括毛刺尺寸、毛刺形態(tài)和毛刺形成位。

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