加工表面微观轮廓的特性分析

2021-08-21

加工表面微观轮廓的特性分析

以加工标准样为对象，研究不同加工面的表面粗糙度差异，分析不同加工得到的表面形貌特征，观察相同加工方法得到的不同粗糙度的表面形貌. .

结果表明：通过各种加工方法得到的标准试样的表面形貌和粗糙度值有不同程度的不同；不同加工表面形貌的精细结构密度和峰形高度不同，与此不同。处理机制相关；同种加工获得的不同粗糙度的表面形貌结构具有自相似性，具有典型的形貌和结构特征，可用于区分不同的加工方法。

加工表面微观轮廓的特性分析。 -PTJ CNC加工商城

随着科学技术的飞速发展，对各种机械产品的质量要求越来越高。表面形貌和结构不仅影响机械系统的摩擦磨损、接触刚度、疲劳强度、配合性能、传动精度、密封性能和检测精度等机械性能，而且直接影响性能、寿命和外观机器的。

在微型机械中，表面微观形貌也与其摩擦、磨损、润滑等摩擦性能密切相关。

加工表面的表面形貌（几何形状和纹理等）取决于刀具和工件在切削运动过程中的相互位置关系。它不仅与具体的切削方法和切削条件有关，还与机床结构的动力学特性、刀具和工件的材料和机械特性有关[4]。研究不同加工表面微观形貌的特点和内在规律，对于深入了解不同加工方法的加工机理及其差异具有重要的参考价值，也为加工提供了技术依据。

本文作者以机加工（车、刨、端铣、平铣、镗、平磨）标准样块为对象，研究了不同加工方法获得的表面粗糙度差异，分析了不同加工方法的特点。获得了表面形貌和结构，观察了相同加工方法获得的不同粗糙度表面的形貌规律。从而，了解不同加工方法的特点及其差异。

1 不同加工表面的表面粗糙度差异

表面形貌仪可测量28种表面形貌参数。选择采样长度为5mm，采样间隔为1.25 μm，测量加工后的标准样块的表面形貌参数。选取常用的表面轮廓高度平均值Ra作为粗糙度评价参数，分析不同加工表面的表面粗糙度差异。不同的加工方法得到不同粗糙度标准试样的Ra值（取3次测量的平均值），以及测得的粗糙度值与试样块粗糙度的差值。

(1) 不同加工方法获得的同一粗糙度标准试样的表面形貌测量粗糙度值存在不同的误差。例如，对于不同的加工方法，粗糙度为Ra 0.8 μm的标准样块表面的测量粗糙度值和差异是不同的。小到大），按镗、端铣、平铣（从小到大）的顺序，测得的粗糙度值小于样块粗糙度值。
(2) 用同样的加工方法得到的不同粗糙度的表面测得的粗糙度值与标准样品的粗糙度值的误差也不同。例如车削加工，得到的标准试样的表面粗糙度为Ra 0.8 μm、1.6 μm、3.2 μm、6.3 μm，其测得的粗糙度之间的误差变化趋势不同，粗糙度值为Ra0。 8μm、1.6μm、6.3μm测得的粗糙度值均大于标准样块的粗糙度；当粗糙度值为Ra3.2 μm时，测得的粗糙度值小于标准样块的粗糙度值。但是，通过端铣加工的四个粗糙度标准试样的测量误差均为负值，即测量的粗糙度值均小于标准试样的粗糙度值。

对于相同粗糙度（Ra0.8 μm）的标准样品，采用不同的加工方法（车、镗、端铣、刨、平铣、平磨）得到的不同加工表面的微观形貌特征有很大差异在表面形态

(1) 不同加工表面形貌的显微组织密度不同，由低到高依次为平铣、刨、立铣、平磨、镗、车。
(2)不同加工表面的表面形貌和结构具有一定的相似性。例如，车削和镗削是弹簧状结构；刨平铣为波状结构；端铣和平面磨削为锯齿状结构。
(3) 表面轮廓的峰值变化幅度依次为平磨、车削、刨削、端铣、镗削、平面铣削，这与各种加工方法的加工机理有关。

磨削加工的表面粗糙度值比较高，主要影响因素有：

①砂轮的切削刃（磨粒）不是连续的直线，磨削后会在工件上留下一定的残留区域
②在磨削过程中，工件表面金属的塑性变形使切削温度不断升高，加速砂轮磨损，造成严重挤压；
③磨削量、磨削液、磨削余量等参数的选择对工件表面粗糙度有一定的影响。

3 相同加工方法不同粗糙度的表面形貌特征

用平面铣床得到不同粗糙度（Ra0.8μm、1.6μm、3.2μm）的标准试样块的表面轮廓曲线。采样长度3.75mm，采样间隔1.25μm，采样点数3,000点。 .

(1) 平面铣床获得的粗糙度为Ra 0.8 μm、1.6 μm、3.2 μm的表面轮廓具有相似的波状结构，说明相同加工方法获得的不同粗糙度的表面形貌结构具有相似性，并且具有典型的形态和结构特征，也可以用来区分不同的加工方法。
(2) 平面铣削表面轮廓的峰值随着粗糙度值的增加而增加，这与表面轮廓轮廓平均高度的Ra值参数一致。
(3)表面微形貌结构的密度随着粗糙度的增加而降低，峰间距离增加。