金属切削工件表面完整性的控制研究
金属加工表面质量改进方法研究
金属加工表面质量改进方法研究导言：金属加工是一种广泛应用的制造工艺，用于制造各种零部件和产品。
然而，在金属加工过程中，常常会出现表面质量不佳的问题，如粗糙、凹凸不平、裂纹等。
这些问题不仅影响产品的美观，还可能对其性能和耐久性产生不利影响。
因此，改进金属加工表面质量是一个重要的课题，对提高产品质量具有重要意义。
一、金属加工表面质量问题的原因1.1 切削力和热影响力在金属加工过程中，切削工具与金属表面的摩擦会产生热量，这会导致金属加工表面温度的升高。
当温度过高时，金属表面会发生烧伤、软化和变形等问题，严重影响表面质量。
1.2 材料的物理性质不同材料的物理性质对金属加工表面质量有重要影响。
例如，硬度高的材料在切削过程中会引起工具磨损和切削力过大，从而影响表面质量。
1.3 加工参数选择不当金属加工需要合理选择切割速度、进给速度和切削深度等参数。
当这些参数选择不当时，会导致金属表面质量的下降。
二、金属加工表面质量改进方法的研究2.1 切削润滑剂的应用切削润滑剂的引入可以减少金属加工过程中的摩擦热量，降低表面温度并改善表面质量。
常用的切削润滑剂包括液体润滑剂和固体润滑剂。
液体润滑剂可以减少金属与切削刀具之间的摩擦，固体润滑剂可以形成一层保护膜，减少局部热量的产生。
2.2 表面精加工技术的应用表面精加工技术是一种通过切削和研磨等工艺对金属表面进行纳米级加工的方法。
这种方法可以有效地去除金属表面的划痕和毛刺，提高表面平整度和光洁度。
2.3 控制加工参数合理选择切割速度、进给速度、切削深度和切削角度等参数对金属加工表面质量的改善具有重要意义。
通过实验和模拟计算，可以确定最佳参数组合，以达到最佳的加工效果。
2.4 表面涂层技术的应用表面涂层技术是一种通过在金属表面形成一层陶瓷、金属或其他特殊材料的薄膜来改善表面质量的方法。
涂层可以提高金属的硬度、耐磨性和耐腐蚀性，从而显著改善金属加工表面质量。
三、案例分析为了验证上述金属加工表面质量改进方法的有效性，我们选择了一种常见的金属材料进行实验研究。
探讨金属切削加工中控制表面质量的若干方法
假设 在此 时采用表面涂覆处理方 切削力影响较小 ，其 主要影 响方面在金属切削加工 者之间很难兼顾 ， 法进行施工操作 的话 就能够有效解决上述问题。因 切削力作用方 向上 。
２ 控制表面质量 刀具 的应用及选择
２ ． １ 金属切 削 加工 中刀 具 的选择
为涂层刀具会依 附在刀具机体上 ，并以此为前提进 行难溶化合物涂覆 。一般较为常见的涂层材料有 Ｔ ｉ ｃ 和Ｔ ｉ ｎ以及 Ａ ｌ ２ （ ） ３ 等。
工的过程 中，其相关零件质量优劣是 由切 削力所决 屑摩 擦 系数 以及 材 料 剪切 屈 服 强度 三种 。工 件 材 料
定的 ，假设此时切削加工处理不 当会使企业生产加 硬度 和工件材料强度都较高 的话 ，此时金属材料制 工效率有所降低 。以下是对影响金属切削加工质量 造不 同 ， 金属热处理状态不同 ， 并且其所得到的硬度 因素和控制金属加工材料表面质量控制方法 的具体 之 间也 存 在 着 很 大 不 同 ，金 属 切 削加 工 中切 削力 变 探究。 化受硬度影响 ， 硬度越高切削力越大 。 还需要提到的
１ 金属切 削加 工中切 削力 的重 要性分析
点就是 ， 金属工件材料还会受到金属切削加工硬化 程 度 的相 关影 响。 金 属材 料强 度与 金属 切削 加工 硬化
一
倾 向有关 ， 上述情况会造成金属切削加工 中切削力逐 渐变大。 金属工件材料塑性较高或者金属工件材料韧 １ ． １ 金 属切 削加 工 中切 削 力对施 工 质 量影 响 探 究 在进行具体施工过程 中其有关切屑不会 金属 切削加工 中切削力 的重要性 不言而 喻 ， 所 性较高的话 ， 此时切屑摩擦力和 以只有正确运用切削力才能促进 和提高企业生产效 被轻易影响以至产生折 断等情况 ， 率。若此时对切削力不合理使用的话 ， 其就会使得企 金属切削加工切削力二者都会有所增加。 （ ２ ） 切削用量 。当切削宽度和切削厚度增大时 ， 同时抗力有所增加 ， 也会受此影响而有所降低。 从对应合理公式中我们可 其相应切削面积也会随之增大 ， 以知道 ， 主要分为合力 、 主切削力和进给抗力 以及切 其摩擦力也会相应增加 ，上述因素致使 金属切削加 但是此时我们应该 了解到 ， 上述各 深抗力 四种 ， 在切削力 的对应指数公式 中， 各项分部 工 中切削力增加 ，
硬态切削高强度钢表面完整性的研究
料 。４ ５ Ｃ ｒ Ｎｉ Ｍｏ ＶＡ 是典 型 的 高强度钢 ， 属 于难加 工材 料 ， 扭 杆在 实 际应 用 中通 常 经常 承 受 大应 力 、 应变、 冲击影 响 ， 疲 劳寿命 成 为影 响其 断裂失 效的重要 参 数 。表 面 质量 能 够影 响材 料 的疲 劳 强度 、 磨损 率 、 耐 腐
ｗ ｈｉ ｃ ｈ ｂ ｅ ｌ ｏ ｎｇ ｓ ｔ ｏ ｔ ｈｅ ｈ ａ ｒ ｄ — ｔ ｏ — ｃ ｕ ｔ ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ １ ． Ｔｈｅ ｓ ｈ ａｆ ｔ ｂ ｅ ａ ｒ ｓ ｌ ａ ｒ ｇｅ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ，ｓ ｔ ｒ ａ ｉ ｎ ａ ｎ ｄ ｉ ｍｐ ａ ｃ ｔ ，ｅ ｎ ｄｕｒ ａ ｎ ｃ ｅ ｌ ｉ ｆ ｅ ｂｅ ｃ ｏｍ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｉ ｍ— ｐｏ ｒ ｔ ａ ｎ ｔ ｐ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｏｆ ｉ ｍｐ ａｃ ｔ ｉ ｎ ｇ ｆ ｒ ａ ｃ ｔ ｕｒ ｅ ｆ ａ ｉ ｌ ｕｒ ｅ ． Ｓｕｒ ｆ ａ ｃ ｅ ｑｕ ａ ｌ ｉ ｔ ｙ ｃ ａ ｎ ｉ ｍ ｐａ ｃ ｔ ｅ ｎｄ ｕｒ ａ ｎｃ ｅ ｓ ｔ ｒ ｅ ｎ ｇｔ ｈ，ｗｅ ａ ｒ ｒ ａ ｔ ｅ，ａ ｎ ｄ ｃ ｏｒ ｒ ｏ ｓ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ — ｓ ｉ ｓ ｔ ａ ｎｃ ｅ ａ ｎｄ ｓ ｏ ｏ ｎ． Ｈ ａ ｒ ｄ ｔ ｕｒ ｎ ｉ ｎ ｇ ａ ｌ ｌ ｏ ｗｓ ｍａ ｎｕｆ ａ ｃ ｔ ｕｒ ｅ ｒ ｔ ｏ ｓ ｉ ｍ ｐｌ ｉ ｆ ｙ ｔ ｈ ｅ ｉ ｒ ｐｒ ｏｃ ｅ ｓ ｓ ｅ ｓ ａ ｎｄ ｓ ｔ ｉ ｌ ｌ ａ ｃ ｈ ｉ ｅ ｖｅ ｔ ｈｅ ｄｅ ｓ ｉ ｒ ｅ ｄ ｓ ｕｒ ｆ ａ ｃ ｅ ｆ ｉ ｎｉ ｓ ｈ ｑ ｕａ ｌ ｉ ｔ ｙ ． Ｔｏ ｔ ｈｅ ｋｎ ｏｗ ｎ ｐａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ｌ ｉ ｋｅ ｃ ｕｔ ｔ ｉ ｎｇ ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ，ｆ ｅ ｅ ｄ ｒ ａ ｔ ｅ， ａ ｎ ｄ ｄｅ ｐ ｔ ｈ ｏｆ ｃ ｕｔ ｈａ ｖ ｅ ｂｉ ｇ ｉ ｍｐ ａ ｃ ｔ ｏｎ ｓ ｕｒ ｆ ａ ｃ ｅ ｉ ｎｔ ｅ ｇｒ ｉ ｔ ｙ ．Ｉ ｎ ｔ ｈｉ ｓ ｔ ｅ ｓ ｔ ，ｓ ｕｒ ｆ ａ ｃ ｅ ｉ ｎｔ ｅ ｇ ｒ ｉ ｔ ｙ ｗａ ｓ ｍａ ｉ ｎｌ ｙ ａ ｎａ ｌ ｙｚ ｅ ｄ ｔ ｈ ｒ ｏｕ ｇｈ ｓ ｕｒ ｆ ａ ｃ ｅ ｒ ｏｕ ｇｈｎ ｅ ｓ ｓ，ｒ ｅ ｓ ｉ ｄ ｕａ ｌ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ，ａ ｎｄ ｍｉ ｃ ｒ ｏ — ｈａ ｒ ｄ ｎｅ ｓ ｓ ａ ｎｄ ｓ ｏ ｏｎ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄｓ ： ｈ ａｒ ｄ ｔ ｕ ｒ ｎ ｉ ｎ ｇ， ｓ ｕｒ ｆ ａｃ ｅ ｉ ｎ ｔ ｅ ｇｒ ｉ ｔ ｙ， ｒ ｅ ｓ ｉ ｄｕ ａ ｌ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ，ｓ ｕｒ ｆ ａ ｃ ｅ ｒ ｏ ｕｇ ｈｎｅ ｓ ｓ ，ｍｉ ｃ ｒ ｏ ～ ｈ ａ ｒ ｄ ｎｅ ｓ ｓ
机械加工中金属材料表面质量及精度控制策略探究
机械加工中金属材料表面质量及精度控制策略探究摘要：金属材料的表面质量和精度对于机械加工的品质以及使用性能起着关键作用。
在现代制造业中，控制金属材料表面的质量和精度已经成为生产过程中必不可少的一环，本文介绍了几种常见的金属材料表面质量及精度控制策略，旨在为机械加工领域提供积极参考。
关键词：机械加工；金属材料；表面质量；精度控制在机械加工中，金属材料的表面质量及精度控制，是一个复杂而又关键的问题。
通过选择适当的控制策略和方法，可以有效地提高金属材料的表面质量和加工精度，满足不同领域对于零件外观和性能的要求。
一、选择合适的刀具和切削参数（一）选择刀具材料不同的刀具材料适用于不同类型的金属材料加工，使用错误的刀具材料可能导致加工效果不佳甚至损坏刀具。
硬质合金刀具是一种常用的刀具材料，由钨钴合金制成。
这种刀具材料具有高硬度和耐磨性，适用于加工硬质金属材料，如铸铁和不锈钢。
硬质合金刀具能够在高速运转时保持稳定的切削性能，提供高效和精确的加工。
高速钢刀具具有较高的硬度和韧性，适用于加工中硬度的金属材料，如普通碳钢和合金钢[1]。
高速钢刀具的优点是价格相对较低，容易加工和维护，被广泛应用于各类金属加工领域。
刀具表面经过涂层处理，可以提供更好的耐磨性和延长使用寿命，还能降低切削力和摩擦热量，提高切削质量和加工效率。
常见的刀具涂层材料包括钛、氮化物和氧化物等。
（二）选择刃口角度在刀具加工中，刃口角度的选择直接关系到切削力和加工质量。
较小的刃口角度可以增加切削角的大小，使得切削时刃口与工件接触面积减小，从而降低了切削阻力。
这样刀具在与工件的接触过程中，能够更容易地将切削力传递给工件，提高了切削效率。
较小的刃口角度还能减少金属材料的表面粗糙度，提高加工质量[2]。
对于硬度较高的金属材料，如钢铁、合金等，由于其较高的硬度和韧性，需要更大的切削力才能进行有效的加工，使用较小的刃口角度可以产生更好的切削力，更容易切入材料并形成工件所需的形状。
浅谈金属切削加工中控制表面质量的几种方法
Ｃ ｉａ Ｎ ｗ ｃ ｎ ｌｇｅ ｎ ｒｄ ｃｓ ｈ ｎ ｅ ｈ ｎｏ ｉｓ ｄ Ｐ ｏ ｕ ｔ ａ
工 业 技 术
浅谈金属切削加工中控制表面质量的几种方法
谭 洪 ’ －
（、 １ 湖北工业大学机械工程学院 ， 湖北 武昌 ４０ ６ ；、 ３ ０４ ２ 苏州大学工程训练中心 ， 江苏 苏州 ２ ５２ ） １０ １ 摘 要： 本文主要把影响金属切 削加工质量的诸 多因素加以分析 ， 出了几种控制工件加工质量的方法。 得
由 （ １ 看 到 了刀 具 切削 过 程 中的受 力 图 ） 切 削用 量 ａ ３ ｍ， ０ ５ ｍ ｒ 当 Ｖ＜ ５ ／ ｉ 作 用 。 ￣ｍ ｆ ．ｍ ／ ＝ ２ 。 ｃ３ ｍ ｍ ｎ 分 解 。式 （ ） 合力 公式 ， 中 ｎ 为合 力 ，ｚ １为 其 Ｆ、 时 ， 积 屑瘤 的产生 和 消失 ， 增 大或 减 随着 使 ２１ ． 切削 液 的选 用 Ｆ 、ｘ 别 为 主切 削 力 、切深 抗 力 、进 给抗 ｙＦ 分 小 ， 致 切 削力 的变 化 ； 导 当 ＞ ５ ／ ｉ ， ３ｍ ｍｎ时 切 选 择切 削液 时 ， 通常 按被 加 工材 料 ， 刀具 力 ； （ ） 切 削 力指 数公 式 Ｃ ｚＦ 式 ３为 ＦＣ ｙ 定 削温度高 ， 减小 ， 则变形 系数 《 减小 ， 使切 材料 及 加 工 方 法 的 不 同 而 选 择 不 同 的切 削 于 被加 工材 料 和切 削条 件 的有 关系 数 ； Ｆ Ｙｚ 削 力减 小 。 液。 ）ｙｌ、 、Ｆ ，、 ｙ ｙ 分 别 为三 个 分 力公 Ｆ， Ｆ
关键 词 ： 刀具 几何参 数 ； 削用量 ； 液 ； 切 冷却 刀具材 料
中图 分类 号 ： Ｇ５ Ｔ １ 文献 标识 码 ： Ａ
难加工金属材料磨削加工表面完整性研究进展
难加工金属材料磨削加工表面完整性研究进展摘要：高温合金、钛合金、不锈钢等难加工金属材料在高端装备制造特别是在国防军工领域应用广泛。
砂轮磨削是难加工金属材料零件的重要加工方式。
然而，磨削过程的力-热强耦合作用对表面完整性影响显著，而表面完整性的优劣对零件服役性能具有直接影响。
本文综述了近年来难加工金属材料磨削加工表面完整性的研究进展，全面总结了表面完整性核心要素（如表面粗糙度、残余应力、显微硬度、微观结构等）的创成机理、影响因素及其作用规律以及预测与控制，并对表面完整性控制技术的发展趋势进行了展望。
关键词：磨削；表面完整性；金属材料高温合金、钛合金、不锈钢等难加工金属材料在国民经济各行各业，尤其是国防军工领域具有极其广泛且重要的应用。
镍基高温合金（如变形高温合金GH4169、铸造高温合金K424 及粉末冶金高温合金FGH96 等）由于优良的抗热疲劳性能、高温强度、耐腐蚀性、抗冲击性以及抗蠕变性能被广泛应用于燃气轮机与航空发动机热端部件以及核反应堆部件等；钛材料（如钛合金TC4、TC6；钛铝金属间化合物Ti2AlNb、γ-TiAl 等）具有密度低、强度高、抗腐蚀性好等优良特性，大量应用于航空发动机叶片、叶轮、叶盘和机匣等重要部件；超高强度钢（如300M）兼顾高强度、高韧性以及优异的耐蚀性能，应用于飞机起落架、核电设施等[1-3]。
目前我国航空航天、国防军工领域正处于攻坚克难的关键时期，发动机各个部件的加工方式在一定程度上决定了我国航空发动机的性能。
然而航空发动机所用的材料多为难加工材料，这些材料由于强度和硬度高、导热系数低等，在加工过程中往往会产生较大的切削力和切削温度，造成加工过程完成后表面完整性难以保证[4-5]。
其中，磨削是难加工材料及其零件的重要加工方式，具有加工表面粗糙度低、加工精度高等优点，尤其是现代磨削技术（如高速磨削、超高速磨削等）的加工效率也大幅提高[6]，改变了粗切精磨的传统加工方式。
金属零件加工产品表面质量的影响因素及控制
金属零件加工产品表面质量的影响因素及控制摘要：金属零部件在其具体的加工过程中，为了保证加工质量会对于可能出现的影响表面质量的因素进行规避，从而实现对于产品质量的提升。
从具体来看，对于这些表面质量因素的控制主要是从加工方法、切削参数等具体的加工环节进行有效的控制。
而对于金属零件产品在加工表面质量因素的探究，其实就是为了发现机械在加工过程中降低各种工艺对于加工最终质量影响的规律，从而总结良好的规律来达到对于加工过程的优化，最终在实现对于表面质量保证的同时有效的促进产品性能的提升。
关键词：金属零件；加工环节；产品表面质量；影响因素；控制引言：零件加工作为机械制造业的重要代表，对于这一环节在加工质量上面的好坏直接会影响到最终该金属零件的使用价值、耐久程度等，同时对于整个零件在后续的作用发挥也有着重要的体现。
只有在前期加工出符合标准质量且达到相应要求的零件才能够实现，对于后期机械设备在其使用和具体运行过程中的标准，所以考虑到当前实际情况对于机械加工零件所面临的一些可能因素。
针对性的结合这些因素，做到对于优化控制措施的得出就显得尤为重要。
一、金属零件加工产品表面质量的重要性从实际生产角度出发由于使用的材料不同，不同的机械零部件在通过相关机械设备加工之后，其表面无论是在完整程度还是在最终效果上面通常都难以达到预期的作业效果。
同时结合实际研究发现在大部分零件加工之后，对于加工过后的零部件表面都会由于机械加工后产生不同程度的微观结构层面的变化，使得在表面很难达到理想化的平整。
而通过专业的仪器设备检测对于这些加工后的零件，还可以观察到零件表面存在波度变化。
更有甚者，由于零部件在加工的过程中，随着加工环节的结束导致零部件上层的物理性能都发生了改变[1]，而这种改变也导致当前机械制造业对于这一方面在零部件表面质量上投入了极大的重视。
再加上对于大部分零部件在经过机械加工之后，虽然其从肉眼层面观察光滑完美，但随着专业仪器的检测会发现在加工过程中出现了一些例如“波纹”、“裂缝”等具体缺陷，而这也在不同程度造成了零部件自身在耐久属性上面的降低，以至于其在后期的运行过程中对于整个设备造成的一些负面影响。
铝合金7050-T7451微切削加工机理及表面完整性研究的开题报告
铝合金7050-T7451微切削加工机理及表面完整性研
究的开题报告
题目：铝合金7050-T7451微切削加工机理及表面完整性研究
背景：铝合金材料在航空、汽车、船舶等领域具有广泛的应用。
7050铝合金是一种高强度铝合金，在航空及其他高端应用领域得到了广泛应用。
微切削加工是一种常见的铝合金加工方法，其表面形貌和完整性对零件性能有着重要影响。
研究目的：本研究旨在探究铝合金7050-T7451微切削加工的机理及其对表面完整性的影响，为铝合金微切削加工提供理论、技术和方法支持，促进其应用及发展。
研究内容：
1.了解铝合金7050-T7451的材料性能及微切削加工工艺特点，建立微切削加工试验方案；
2.采用微观形貌学，研究不同加工参数条件下铝合金7050-T7451微切削加工的切削机理和表面形貌特征；
3.利用材料力学理论，分析不同加工参数对铝合金7050-T7451微切削过程和表面完整性的影响机制；
4.通过研究表面完整性指标，评估不同加工参数条件下铝合金7050-T7451微切削加工的表面完整性；
5.提出优化的铝合金7050-T7451微切削加工工艺参数方案，为提高零件加工效率和质量提供依据。
研究意义：本研究将为铝合金7050-T7451微切削加工的机理及表面完整性的研究提供实验数据和分析结果，具有一定应用价值。
同时，研
究结果还有助于推动铝合金微切削加工方法的发展，提高零部件的加工精度和质量。
基于长疲劳寿命的钛合金Ti6Al4V铣削加工表面完整性研究
基于长疲劳寿命的钛合金Ti6Al4V铣削加工表面完整性研究一、本文概述钛合金Ti6Al4V因其优异的机械性能，如高强度、低密度和良好的耐腐蚀性，在航空、医疗和能源等多个领域得到了广泛应用。
然而，钛合金的高硬度、低热导率以及化学活性等特点，使得其加工过程具有挑战性，特别是在保证长疲劳寿命的前提下，对钛合金Ti6Al4V的加工表面完整性提出了更高的要求。
因此，本文旨在深入研究钛合金Ti6Al4V在铣削加工过程中的表面完整性，以期为提高其长疲劳寿命提供理论支持和实践指导。
本文将首先介绍钛合金Ti6Al4V的基本性能和加工特点，然后重点分析铣削加工过程中影响表面完整性的关键因素，包括切削参数、刀具材料和几何形状等。
在此基础上，通过实验研究和理论分析，探究这些因素对加工表面粗糙度、残余应力和表面微观结构的影响规律。
结合实验结果和理论分析，提出优化钛合金Ti6Al4V铣削加工表面完整性的策略和方法，为提高其长疲劳寿命提供科学依据。
本文的研究不仅有助于深入理解钛合金Ti6Al4V的铣削加工机理，还为钛合金零件的制造工艺优化和质量控制提供了有益的参考。
二、钛合金Ti6Al4V的铣削加工理论基础钛合金Ti6Al4V作为一种高强度、低密度的轻质金属，在航空航天、医疗器械和汽车制造等领域具有广泛的应用。
由于其优异的力学性能和耐腐蚀性，Ti6Al4V在承受高负荷和恶劣环境条件下表现出色，但同时也给铣削加工带来了一定的挑战。
因此，深入研究钛合金Ti6Al4V的铣削加工理论基础，对于提高加工效率、保证表面完整性和延长刀具寿命具有重要意义。
在铣削加工过程中，钛合金Ti6Al4V的高硬度、高强度和低热导率等特点使得切削力、切削热和刀具磨损等问题变得尤为突出。
切削力的大小直接影响着加工表面的粗糙度和刀具的寿命，而切削热则会导致工件表面产生热应力和热变形，进一步影响加工精度和表面质量。
因此，建立准确的切削力模型和热传导模型，对于分析铣削加工过程中的物理现象和预测加工结果至关重要。
难加工金属材料磨削加工表面完整性研究进展
难加工金属材料磨削加工表面完整性研究进展摘要：当前，中国航天和国防领域正处于攻坚克难的关键时期。
发动机各部件的加工方式在一定程度上决定了我国航空发动机的性能。
然而，航空发动机所使用的材料很难加工。
由于高强度、高硬度和低导热系数，这些材料在加工过程中往往产生较大的切削力和切削温度，导致加工过程完成后的表面完整性难以保证。
其中，磨削是难加工材料及其零件的重要加工方法，具有表面粗糙度低、加工精度高的优点，特别是现代磨削技术(如高速磨削、超高速磨削等)，加工效率得到了极大的提高，改变了传统的粗切削细磨加工方式。
关键词：磨削；表面完整性；金属材料1表面完整性的创成机理及影响因素1.1表面粗糙度磨削表面粗糙度是表面完整性的重要参数之一，也是研究最广泛的内容。
用轮廓的算术平均偏差Ra和最大轮廓高度Rz来评价和表征。
这些参数能反映磨削工件表面的划痕高度和沟槽深度。
通常很难通过实验研究磨粒工作状态等因素对砂轮表面粗糙度的影响，所以现有的研究多采用建模方法。
目前，通过大量的研究，已经得出了一些可靠的结论。
例如，磨料颗粒在砂轮表面的切削刃更锋利，暴露高度越高，在磨削力和磨削温度的作用下，磨料颗粒被推入工件基体的深度越深。
工件表面划痕深度越大，两侧材料抬升越明显，导致表面粗糙度值越大;材料的塑性变形越大，磨料微切削去除材料后产生的划痕就越明显，表面粗糙度就会增加。
磨削机床振动或主动振动过程中应用超声振动改变磨料微切削材料的轨迹，从而影响表面粗糙度，采用立方氮化硼(CBN)杯形砂轮对超声振动和超声振动磨削实验条件进行了对比，结果表明:与非超声振动相比，超声振动使磨削表面粗糙度值降低了18%。
1.2残余应力残余应力是指在没有施加任何外力、应力或刺激（包括电、磁等）的情况下，材料内部的自平衡力。
磨削加工后的残余应力是机械作用引起的塑性变形、磨削热引起的塑性变形和材料组织相变（密度改变）共同作用的结果。
一般认为，在冷却条件适当的情况下，去除切屑过程中引起的材料机械塑性变形和磨削热量引起的材料热塑性变形是磨削加工残余应力形成的主要原因，机械塑性变形引起的残余应力一般为压应力；而由热塑性变形引起的残余应力表现为拉应力。
切削加工表面完整性研究现状解析
网络教育学院本科生毕业论文（设计）题目：切削加工表面完整性研究现状学习中心：层次：专科起点本科专业：机械设计制造及其自动化年级：年季学号：学生：指导教师：完成日期：年月日内容摘要机械加工得到的零件表面完整性特征可分为三类：（1）表面形貌特征：表面缺陷、表面纹理和表面粗糙度等；（2）表面机械性能：残余应力和显微硬度等；（3）金相组织变化：加工变质层、白层、夹杂物等。
本文围绕切削加工后零件表面完整性三类特征指标，系统论述了各自的研究发展历程，重点对表面粗糙度、残余应力、显微硬度、白层及变质层进行了归纳，概括了各自的研究方案、技术手段及研究成果。
关键词：切削加工；表面完整性；研究现状目录内容摘要 (I)前言 (1)1 切削加工表面完整性研究的发展 (2)1.1 表面完整性的提出及发展 (2)1.2 表面完整性研究意义 (2)2 表面粗糙度研究 (3)3 残余应力研究 (4)3.1 残余应力的生成机理研究 (4)3.2 残余应力影响因素的实验研究 (4)4 加工硬化研究 (5)4.1加工硬化的影响因素研究 (5)4.2 材料特性对工件加工硬化的影响 (5)4.3 显微硬度沿工件深度方向的分布规律研究 (5)5 切削加工白层研究 (6)5.1 白层的形成机制 (6)5.2 白层的影响因素研究 (6)5.2.1 切削参数对白层的影响 (6)5.2.2 工件材料特性对白层的影响 (7)6 变质层研究 (8)6.1 变质层的组织特点 (8)6.2 切削参数对变质层的影响 (8)参考文献 (9)前言机械加工得到的零件表面完整性特征可分为三类：（1）表面形貌特征:表面缺陷，表面纹理和表面粗糙度等；（2）表面机械性能：残余应力和显微硬度等；（3）金相组织变化：加工变质层，白层、夹杂物等。
零件的表面完整性影响着零件的后续加工以及最终使用性能，尤其在航空航天领域对关键零件的耐磨性能和耐疲劳性能要求很高。
表面完整性中的残余应力如果是残余压应力可以减小零件表面裂纹的扩展，提高耐疲劳性能，而拉伸残余应力则会加速表面裂纹的扩展，加速了零件的疲劳破坏，且在有应力集中或者有腐蚀性介质存在的工况下，残余拉应力对零件疲劳强度的影响更为突出；加工硬化会降低零件表面的塑形和韧性，对零件的疲劳强度和疲劳寿命不利，但是均匀的加工硬化有利于提高零件的硬度和耐磨性；白层有耐蚀和硬度高的特点，但是其内部常常含有裂纹，脆性大且与基体结合不牢固，容易发生早期剥落脱离；变质层的产生会引起加工表面产生残余应力和微观组织结构的改变，由于其组织均匀性较差且伴有裂纹，容易降低零件的耐磨性和耐疲劳性能。
金属切削加工中的表面质量控制策略研究
在 发 挥 其 公 益 属 性 的 问题 上 ， 要从 宏观着 眼 ， 不 求 一 时 效 状 况 对 被 监 控 车 辆 进行 合理 调 度 ， 也 有 利 于 处 理 实施 事故 益， 而 是 将 生 态 效 益 和 环 境 保 护 作 为 重 要 的着 眼 点 ， 对于 的处 理 、 救 援 工作 。 公 共 交 通 企 业 实 施 的 旨在 鼓 励 、 吸 引居 民乘 用 公 交 车 辆 的 为 了 限制 私 家 车 的 出行 ， 还 可 以学 习新 加 坡 、 伦 敦 等 措 施 而减 少 收入 之 时 ， 给 予 相 应 的财 政 补贴 。 同时， 可 以减 城 市 的经 验 ， 实 施 电子 道路 收 费 系统 。 其 原 理 就 是 在 车 辆
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｉ ｎ ｇ ｏ ｆ ｍｅ ｔ ａ ｌ ｓ ； ｓ ｕ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ ｑ ｕ ａ ｌ ｉ ｔ ｙ ； ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｓ ｒ ｔ ａ ｔ ｅ ｇ ｙ
中图 分 类 号 ： Ｔ Ｇ ５ ０ ６
文献标识码 ： Ａ
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价 值 工 程
金属切削加 工 中的表面质 量控 制策 略研 究
金属材料加工中的表面质量控制技术研究
金属材料加工中的表面质量控制技术研究近年来，随着工业技术的不断发展，金属材料加工已经成为了越来越重要的一项工业领域。
在金属材料加工中，表面质量控制是一项必不可少的技术。
表面质量的好坏直接关系到金属材料的质量和使用寿命。
因此，对表面质量控制技术的研究和应用也越来越受到人们的关注。
1. 表面几何形状控制表面的几何形状是评价表面质量的主要指标之一。
在金属材料加工中，粗糙度是表面几何形状的主要指标之一。
一般来说，表面越粗糙，摩擦阻力就越大，表面质量就越低。
因此，在金属材料加工过程中，如何控制表面的粗糙度，成为了一项至关重要的技术。
目前，常用的表面加工方法有机械加工、化学加工和物理加工等。
在这些加工方法中，通过对加工参数和加工过程的精确控制，可以有效地控制表面的粗糙度，从而提高金属材料的表面质量。
2. 表面缺陷控制除了表面的几何形状外，表面的缺陷也是评价表面质量的一个重要指标。
表面缺陷包括裂纹、坑洼、气孔、疏松等。
这些缺陷不仅会降低表面的美观度和平整度，更会对金属材料的抗拉强度、承载能力和耐磨性等性能产生影响。
目前，针对表面缺陷控制，一些先进的表面加工技术已经开始得到应用。
比如，激光抛光技术、喷砂技术、电化学抛光技术等，这些技术能够有效的去除表面的缺陷，提高表面的平整度和光洁度。
3. 表面化学性能控制表面的化学性能对金属材料的质量和持久性也起着至关重要的作用。
化学性能包括耐蚀性、耐磨性等。
针对表面化学性能的控制，最常用的方法就是制定适合的表面保护措施，比如电镀、镀膜等。
此外，也可以采用氮化、碳化等技术来增强表面的硬度和耐腐蚀性，提高金属材料的工作寿命。
4. 表面检测质量控制在金属材料加工完成之后，对表面质量的检测也是至关重要的。
通过对表面的检测，可以及时发现表面的缺陷和问题，并及时进行修复和改进。
目前，常用的表面检测方法有目测法、触摸检测法、光学检测法、电子显微镜检测法等。
总的来说，金属材料加工中的表面质量控制技术是一项重要的科技领域。
基于净切削比能的钛合金清洁切削加工表面完整性研究
第52卷第12期表面技术2023年12月SURFACE TECHNOLOGY·57·基于净切削比能的钛合金清洁切削加工表面完整性研究李安海1a,1b,1c，张茹凤1c,1b,1c，赵军1a,1b,1c，周咏辉1a,1b,1c，魏书雷2（1.山东大学 a.机械工程学院 b.高效洁净机械制造教育部重点实验室 c.机械工程国家级实验教学示范中心, 济南 250061；2.德州大陆架石油工程技术有限公司，山东 德州 253034）摘要：目的探究钛合金清洁切削过程中能量消耗的变化与加工表面完整性的关系，通过切削参数优化选择，以实现加工表面质量的控制，从而提高钛合金高效洁净制造零件的使用寿命和服役性能。
方法本文提出一种基于能量消耗的过程签名方法，来描述多工步清洁切削加工过程与加工表面完整性的相互影响。
建立了净切削比能计算模型，结合钛合金两工步铣削试验，分析了粗加工参数变化对粗加工、精加工切削力，以及净切削比能的影响规律，并进一步对两工步加工过程中的净切削比能展开研究。
本文研究了不同粗加工参数条件下粗加工和精加工表面残余应力及微晶尺寸的变化规律。
结果切削力和切削参数的变化均会影响净切削比能的大小。
多工步切削加工过程中，粗加工和精加工切削参数的不同会改变净切削比能，进而引起表面完整性的变化。
对切削比能影响最大的是径向切深，其次是进给量、切削速度。
随着进给量和径向切深的增大，切削比能降低；随着切削速度的升高，净切削比能先增大后减小。
净切削比能较大时，加工表面层残余应力较大，微晶尺寸较小。
结论在保证加工质量的前提下，从节能降耗的角度出发，选取合适的切削速度、较大的切削深度、进给量，从而降低净切削比能、减少能量消耗，提高加工表面完整性。
关键词：过程签名；净切削比能；表面完整性；铣削；清洁切削；钛合金中图分类号：TG506 文献标识码：A 文章编号：1001-3660(2023)12-0057-08DOI：10.16490/ki.issn.1001-3660.2023.12.004Surface Integrity of Clean Machined Titanium AlloyBased on Net Specific Cutting EnergyLI An-hai1a,1b,1c, ZHANG Ru-feng1a,1b,1c, ZHAO Jun1a,1b,1c, ZHOU Yong-hui1a,1c,1c, WEI Shu-lei2(1. a. School of Mechanical Engineering, b. Key Laboratory of High Efficiency and Clean Mechanical Manufacture of MOE,c. National Demonstration Center for Experimental Mechanical Engineering Education, Shandong University, Jinan 250061,China; 2. Shelfoil Petroleum Equipment & Services Co., Ltd., Shandong Dezhou 253034, China)ABSTRACT: There is a process signature problem related to clean machining surface integrity in metal cutting, which is extremely important to the service life and service performance of high efficiency and clean manufactured parts.Exploring the relationship between energy consumption changes and machined surface integrity during clean cutting of titanium alloy, will help optimize the cutting parameters to control the machined surface quality, and eventually improve收稿日期：2023-07-21；修订日期：2023-11-13Received：2023-07-21；Revised：2023-11-13基金项目：山东省自然科学基金项目（ZR2021ME043）；国家自然科学基金资助项目（51605260）Fund：The Natural Science Foundation of Shandong Province (ZR2021ME043); The National Natural Science Foundation of China (51605260)引文格式：李安海, 张茹凤, 赵军, 等. 基于净切削比能的钛合金清洁切削加工表面完整性研究[J]. 表面技术, 2023, 52(12): 57-64.LI An-hai, ZHANG Ru-feng, ZHAO Jun, et al. Surface Integrity of Clean Machined Titanium Alloy Based on Net Specific Cutting Energy[J].·58·表面技术 2023年12月the service life and performance efficient and clean manufacturing parts of titanium alloy.In this paper, a process signature method based on energy consumption was proposed to describe the interaction between multi-step clean machining process and machined surface integrity. The calculation model of specific cutting energy was established related to the process field parameters and cutting parameters. Combined with the two-step milling experiments of titanium alloy, the influence of the variation of rough machining parameters on the cutting force and specific cutting energy of rough machining and finish machining was analyzed, and the specific cutting energy of the machined surface of two-step machining was further studied, the variation laws of residual stress and crystallite size of rough machined and finish machined surfaces under different rough machining parameters were studied. The results showed that the changes in cutting force and cutting parameters could both affect the magnitude of specific cutting energy. In the multi-step machining process, the cutting speed in rough machining had the most significant impact on the cutting force, residual stress, and surface microcrystalline size of finish machining. The selection of cutting parameters for rough and finish machining in multi-step cutting processes could cause changes in surface integrity by changing the specific cutting energy. The radial cutting depth had the greatest influence on the specific cutting energy, followed by the feed rate and cutting speed. With the increase of feed rate and radial cutting depth, the specific cutting energy decreased.With the increase of cutting speed, the specific cutting energy first increased and then decreased. The microcrystalline size on the surface of precision machining was larger under higher cutting speed range, indicating that the larger rough machining cutting speed weakened the phenomenon of microcrystalline refinement on the surface of precision machining.As the radial cutting depth of rough machining and the feed rate per tooth increased, the surface microcrystalline refinement of precision machining showed a trend of weakening and then strengthening. When the specific cutting energy was large, the residual stress was large and the crystallite size was small.The establishment of a prediction relationship model for specific cutting energy consumption and machined surface quality is beneficial for process planning before actual machining process, and is of great significance for the reasonable selection of cutting parameters and the improvement of energy efficiency. On the premise of ensuring the machining quality, from the perspective of energy saving and consumption reduction, appropriate cutting speed, large cutting depth and feed rate should be selected, so as to reduce the specific cutting energy, reduce energy consumption and improve the machined surface integrity, which will help advancing the realization of clean and energy-saving manufacturing.KEY WORDS: process signature; net specific cutting energy; surface integrity; milling; clean cutting; titanium alloy钛合金材料由于其高比强度、高延展性、好的抗腐蚀性能及抗疲劳性能等优良特性，被作为航空领域发动机典型结构件而广泛应用 [1]。
金属切削加工的精确度与表面质量研究
金属切削加工的精确度与表面质量研究金属切削加工是一种常见的制造工艺，用于加工各种金属零件。
在现代工业生产中，金属切削加工的精确度和表面质量是关键因素之一，它直接影响着产品的质量和性能。
一、精确度的影响因素金属切削加工的精确度取决于多个因素。
首先，切削工具和加工设备的精度是决定加工结果的重要因素。
高精度设备和工具能够提供更好的切削效果，从而得到更高的精度。
其次，切削参数的选择也对精确度有着重要影响。
如切削速度、进给速度、切削深度等参数的选择需要结合加工材料和零件要求来确定。
同时，刀具的磨损和切削力的变化也会对精确度产生影响，因此及时检查刀具磨损情况，调整切削参数非常重要。
二、提高精确度的方法要提高金属切削加工的精确度，有几个关键的方法。
首先，选择合适的材料和刀具是非常重要的。
不同的材料和刀具有着不同的切削性能，通过选择合适的组合，可以提高切削效果和精确度。
其次，优化加工工艺也能够改善精确度。
例如，合理选择切削速度和进给速度，采用适当的切削方式等都可以减小误差，提高精度。
同时，在加工过程中要加强质量控制，及时调整切削参数，减小刀具磨损，检查加工后的零件，确保其几何形状和尺寸符合要求。
三、表面质量的研究与控制除了精确度外，金属切削加工的表面质量也是非常重要的。
表面质量的好坏直接影响产品的外观和性能。
表面质量的研究主要包括表面粗糙度、表面硬度、表面残余应力等方面。
表面粗糙度是表面质量的一个重要指标，它直接影响着润滑性、疲劳寿命、磨损和摩擦等性能。
粗糙度的控制需要从材料的选择、刀具的选择、加工参数的确定等方面进行优化。
另外，还可以通过磨削、抛光等后续处理工艺来提高表面粗糙度。
表面硬度是指金属材料表面的硬度值。
在切削加工过程中，硬质颗粒或切屑的产生会对材料表面产生一定的压力和磨损，从而导致表面硬度的变化。
因此，研究和控制表面硬度对于保证加工质量至关重要。
可以通过控制切削参数、改善润滑条件来减小刀具对工件表面的冲击和磨损，从而改善表面硬度。
金属材料表面处理及精度控制技术研究
金属材料表面处理及精度控制技术研究金属材料在各个领域中都有着重要的应用，其表面处理和精度控制技术更是在现代工业生产中起着至关重要的作用。
本文将从表面处理和精度控制两个方面入手，探讨这方面的研究进展。
一、表面处理1.化学处理化学处理是指通过化学反应将金属物质表面氧化，使得其表面更为均匀、致密，并增强其耐腐蚀性能的一种表面处理方法。
这种方法主要包括酸洗、碱洗、清洗剂清洗等。
其中，酸洗和碱洗是比较常用的方法。
酸洗是指将金属表面浸泡于腐蚀溶液中，使其表面氧化，生成氧化物。
同时，通过酸洗，可以除去钢铸件上的氧化层和锈蚀物，清除赃物等。
在组分调整和处理控制方面，酸洗也有其独特的优势，但酸洗过程通常会在钝化前进行一些修修补补的维护工作，同时酸洗液中腐蚀产物的沉淀和反应都需要进行一定的监测。
碱洗是指将金属表面浸泡于含有碱性物质的溶液中，使用的碱性物质一般是氢氧化钠和氢氧化钙等碱性物质。
碱洗除了可以清洗金属表面上的污垢和锈蚀物外，还可以促进金属表面的氧化磷化，增加金属表面的粗糙度，更有利于镀涂、涂覆等表面处理工艺的展开。
2.机械处理机械处理是指使用机械设备对金属材料进行表面处理的一种方法，主要手段是通过运用磨削、抛光、拉伸、喷砂、喷丸、镦锻等多种方式进行处理。
这种方法可以去除工件表面的瑕疵、氧化膜和锈蚀物等目的，使其表面更为平滑整洁，提高其耐磨性和抗腐蚀性能。
其中，磨削和抛光是比较常用的表面机械处理方式。
磨削可以使用的磨料种类较多，包括砂轮、磨料片、磨料带、磨料棒和磨料粉末等。
常用的砂轮有刚砂轮、氧化铝砂轮、氧化锆砂轮等。
抛光则可以使用毛氈、毛胶轮、颗粒涂层等多种方式进行处理。
3.涂层处理涂层处理是指在金属表面上涂覆一层特定的材料形成的膜层，该涂层可以起到增加金属材料的外观、厚度、性质和性能等作用。
目前，涂层处理主要包括镀金、镀铬、镀锌、电镀等方法。
常用的涂层材料包括铜、镍、铬、钛、锌等。
涂层处理可以有效地增加金属材料的耐磨、耐腐蚀性能，提高其使用寿命。
金属材料机加工表面质量与精度控制工艺系统研究
金属材料机加工表面质量与精度控制工艺系统研究摘要随着工业化大生产的不断发展，机械制造业逐渐成为国民经济的支柱产业，影响着人们生活的方方面面。
然而，机械上很多零件的工作条件十分严苛，一些甚至要在长期高温、高压、高速的环境中不停使用，这对机械的表面质量和精度提出了更高的要求。
本文对金属材料机加工过程中表明质量和精度的影响因素进行分析，并对提高加工水平的工艺途径进行探讨，以供参考。
关键词机械化；生产金属材料机；使用寿命；加工质量1 机械加工表面质量和精度的内容表面质量包括表觀质量和表面粗糙度。
在机械加工中，被加工表面总是会存在较小间距和峰谷组成的微观高低不平的痕迹，把零件微观高低不平的程度称表面粗糙度，数字越大表面越粗糙，反之亦然，主要是由于切削加工过程中的刀痕、刀具与被加工表面的摩擦、切削分离时的塑性变形、整个工艺系统的高频振动等原因造成的。
工件加工后的表面质量直接影响被加工工件的使用性能及力学性能、可靠性和使用寿命。
机械加工精度是指工件的被加工部位在经过机械加工后得到的实际几何参数包括尺寸、形状和位置形状与零件设计图纸上所标注的值之间的偏差程度。
加工精度包括了三方面因素：尺寸精度；几何形状精度，如圆度、圆柱度、平面度、直线度等；相互位置的精度，如平行度、垂直度、同轴度、位置度等。
2 影响金属材料机加工表面质量和精度的主要因素[1]2.1 机床自身的误差和磨损对精度的影响一般来说，金属材料机加工产品的表面质量和精度主要由机床的几何误差导致，机床的主轴在旋转、导轨和转动链的过程中，被加工零件的位置和形状会产生一定的误差，这可能是主轴的不稳定造成的，也可能是由轴转动方向摆动造成的，这种误差一般无法避免，但可以通过精加工使之降到最低。
同时，在机械对塑性材料进行高速加工的过程中，产生的积屑容易在零件表面留下鳞刺，这对机械表面的粗糙程度也带来一定的影响[2]。
2.2 刀具的几何参数和刃磨对表面质量的影响任何刀具在加工过程中都会与零件产生摩擦，因而出现不同程度的磨损，由于刀具的材料不同，对加工的粗糙度和精度也会出现不同。
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１ 金属表面完整性
表面 完整 性是 指零 件加 工后 的表面 纹 理和表 面层 冶金 质 量 。表 面纹 理主 要包 括表 面粗 糙度 、
金 属要 产生 相变 收缩 ， 因受到 里层 金属 的阻止 ，
作者 简介 ：邱 Ｔ ， ￣（ １ １ ９ ９ ３ －） ，女 ，助 理工程 师 ，研究 方 向：现代 机械 制造 技术 。
第 ４期
邱玉明 等 ：金属切 削工件表面 完整性 的控制研 究
１ ０ ３
在表 层 金 属 中产生 残 余拉 应 力 ，里层 金 属产 生残
晶 间腐蚀 、 显微裂 纹 、塑性 变形 ，残 余应 力 、合
金 贫化等 。残 余应 力对 工件表 面 完整 性 的影响较
大 ，残 余拉 应力会 使 得金属 表 面层 中拉应 力 高度 集 中 ，引发 金属疲 劳产 生 ；而残 余压 应 力会 导致 金 属表层 收 缩 ，致 使 表面 上的微 观裂 纹 闭合 ，对 金 属抗疲 劳 强度有较 大提 高 。
余压 应 力 。
表 面残 余应 力状 态 的主动 控制 。 试 验 中设定 液氮 流量ｑ ＝ｌ ２ ０ ０ ｍ ｍ３ ／ ｓ ，液氮 流
波 纹度 、刀 纹方 向、宏 观裂 纹 、皱折 和撕 裂等 。
表面 层冶 金质量 主要 包括 显微结 构变 化 、 再结 晶、
后 奥 氏体 变为 马 氏体使 金属 膨胀 ， 同样 受 到里层
金属 的阻碍 ，使得 表层 产生 残余 压应 力 ，而在里 层产 生 了残 余拉 应力 。 与切 削加 工相 比，磨 削加 工 获得 的工件 表层 残 余应 力状 况更 为复杂 多变 。一 方面 ，磨 粒切 削
时 ，工件表 面就 会 出现 磨 削裂纹 。同样在 磨 削加 工过程 中，表层 金属 因磨 削热 的作 用 ，也有 可能
发生相 变 。 以磨 削淬 火钢 为例 ，磨 削热 导致表 层
可 能产 生 回火 ，当表层 金 属组 织 由马 氏体 转变 为
屈 氏体 或索 氏体 时 ，密度 增大 ，体积 减 小 ，表 层
关键词 ：实时深冷；深冷铣 削；深冷磨削 ：表面完整性 ；表面粗糙度值：残余应力；液氮喷注 中图分 类号 ：Ｔ Ｇ５ ０ １ ． １ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１ ６ ７ ２ － ４ ８ ０ １ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ４ — １ ０ ２ ． ０ ３
在切 削加工 过程 中 ， 被 加工 材料受 到切 般 为切 向切 削力 的 ２ ～３ 倍， 磨粒 对加 工表面 的作 用 引起 冷塑 性变形 ， 产 生残 余压应 力 ；另 一方面 ，磨 削温 度高 ，磨 削
热 量很 大 ，容 易引起 热塑 性变形 ，表 面 出现残 余
工件经切削加工后 ，在工件 内部依然残存着 的 内应 力 即为残余 应 力 。无 论 是残余 拉应 力还 是 残 余压 应力 ，应 力值 的大 小都 会随着 表 层深度 的
机 电技术
２ ０ １ ３ 年８ 月
金属切削工件表 面完整性 的控制研究
邱 玉明 郭 中州 杜文芳 劳学军 钟佳 中
（ 广东轻工职业技术学院，广东 广 州 ５ １ ０ ３ ０ ０ ） 摘 要 ：在常规铣削加 工过程 中，由于刀具切削工件 材料 的变形本质决定 了只能获得 中等加工尺寸精度 ，而且铣 削
加 深而 变化 ，对 工件 表面层 的物理 力学 性能产 生 影 响 。不受 外力 作用 的工件 表 面 ，最外 层 的应 力 状 态与 里层 的应力状 态属 性相 反 ， 彼此保 持平 衡 。 在 切 削过程 中 ，受到 切 削力作用 ，工件 已加工 表
拉应力 。当残余拉应力超过工件材料的强度极限
塑形变形，在工件表层中产生残余应力 ，残余应 力 的表现 形式 为残余 拉应 力和 残余 压应 力 ，残余
拉应 力会 导致 金属表 层扩 张 ，使得 金属 表面 层 中
拉应 力 高度集 中，引发 金属 疲劳 产生 ；而残 余压
件 已加工表 面 层 因温 度 升高而 膨胀 ，里 层温 升幅 度较 小 ，膨胀 幅度 也较 小 。切 削过后 ， 已产 生热 塑性 变形 的表 层与 里层 均要 降温 到相 同的 室温 ，
加 工的已加工表面粗糙度值较大，而磨削加工往往 是作为最终精加工的手段之一，人们希望得 到更小的表面粗糙度 值和 更高的尺寸加工精度 ，就这两种加 工方式而言 ，无论哪一种加 工方 式，都不可避免地会在 工件 已加工表层中产生残 余应
力， 残余拉应力会 引发金属疲劳 ， 而残余压应力的产生可 以提高工件 的抗疲劳强度 。 针对所存在的残余应力 的这一现象， 作 者实验观察发现：若是在对工件进行切 削加工过程中，能采 用液氮实时对工件表面进行冷却处理 ，就能对工件表面质 量 以及表面残余应力实现人为的主动控制 ，从而获得更为理想的工件表面加工质量。
面产 生剧 烈 的塑性变 形 ，使得 工件 表层 金属 体积 膨胀 ，但 受到 里层金 属 的牵制 ，从 而在 表层 产生 残余 压应力 ， 在 里层产 生 了残余 拉应力 【 ２ 。切 削 过程 中 ，表 层材 料 同时 受到切 削热 作用 ，使 得工
切 削热或 高 温相 变 的作 用【 】 】 ，会产 生 不均 匀 的弹
此时 ，表 层收 缩量 大 ，里层 收缩量 小 ，表层 的收
应力会导致金属表层收缩，致使表面上的微观裂
纹 闭合 ，对金 属抗 疲劳 强度 有较 大提 高 。因此 ，
工件 表面 残余 应力对 工 件 已加 工表 面完 整 性会产
生较 大影 响 ，有 必要 开展对 此方 面 的研 究 。
缩受 到里 层 的牵制 ， 因此切 削热作 用使 表层 表现 为残 余拉应 力 ，里层 为残余 压应 力 。 切 削过程 中，