零件已加工表面的缺陷及原因
零件已加工表面的缺陷主要有：表面粗糙度高、表面加工硬化和表面殘余應(yīng)力等三種形式。
1、零件表面粗糙度的增加
已加工零件表面粗糙度增加的缺陷有表面粗糙、積屑瘤、鱗刺和變形等。
（1）積屑瘤 用中等或較低的切削速度加工鋼和其他塑性金屬時(shí)，有時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)一小塊金屬牢固的粘附在靠近刀刃的前刀面上，這就是積屑瘤（也稱為刀瘤）。它對(duì)切削過程和已加工表面質(zhì)量有顯著的影響。一方面當(dāng)積屑瘤處于穩(wěn)定期時(shí)，可代替刀刃進(jìn)行切削，在客觀上起到保護(hù)刀刃的作用，在一定程度上減少了刀具的磨損，對(duì)粗加工有一定的好處。但由于積屑瘤相當(dāng)一個(gè)圓鈍的刃口，會(huì)沿切削方向刻劃出一些深淺、寬窄不同的縱向溝紋；當(dāng)積屑瘤分裂時(shí)，一部分被刀面擠壓在已加工表面上形成毛刺，影響加工尺寸及表面粗糙度，使表面粗糙度增加。因此，在精加工時(shí)，應(yīng)盡量避免產(chǎn)生積屑瘤。
（2）鱗刺 在用較低或中等切削速度切削塑性金屬時(shí)，在已加工表面上往往出現(xiàn)鱗狀的毛刺。這就是鱗刺。鱗刺的存在將使表面粗糙度惡化。
鱗刺的典型形成過程可以分為四個(gè)階段：
第一階段——抹拭階段．當(dāng)切屑沿前刀刃面流出時(shí)，切屑以剛切離的新鮮表面抹試刀屑摩擦面，使前刀面與切屑的實(shí)際接觸面積增大。
第二階段——開裂階段，刀—屑接觸面在巨大壓力作用下，使切屑與前刀面發(fā)生焊接和附著現(xiàn)象，切屑便停留在前刀面上，不再沿前刀面流出。由于刀具仍在相對(duì)工件運(yùn)動(dòng)，于是在刀刃前下方，切削層與已加工表面之間出現(xiàn)裂口。此階段歷時(shí)比第一階段短。
第三階段一層積階段，由于刀具相對(duì)工件連續(xù)運(yùn)動(dòng)，停留在前刀面上的金屬便不斷擠壓切削層金屬，受到擠壓的金屬便逐層的積聚、停留在前刀面的金屬上，裂口逐漸擴(kuò)大，同時(shí)實(shí)際切削厚度也逐漸增加。
第四階段——切成階段，由于實(shí)際的切削速度逐漸增大，切削力也逐漸增大，推動(dòng)切屑沿前刀面流動(dòng)的分力也逐漸增大。當(dāng)層積金屬達(dá)到一定厚度，推動(dòng)切屑的分力超過切屑與前刀面之間附著力時(shí)，切屑便重新沿前刀面流出，同時(shí)刀刃切出鱗刺頂部。在鱗刺形：成前的層積階段，層積金屬與切屑金屬相互連接并無分離現(xiàn)象，而積屑瘤和切屑間卻是相互分離的兩部分。這就是鱗刺形成過程中層積階段與積屑瘤的主要區(qū)別。
鱗刺的產(chǎn)生會(huì)使表面質(zhì)量惡化，粗糙度擔(dān)高2~4級(jí)．進(jìn)而引起切削加工的失效。
（3）表面變形 當(dāng)擠裂的切悄和單元屑周期性斷裂時(shí)，在已加工表面上留下擠裂的痕跡面呈波浪形。表面變形會(huì)引起過切等缺陷，使表面粗糙度增大。
（4）刀具邊界磨損 它是指副刀刃形成的槽形邊界磨損。在已加工表面上形成鋸齒狀的凸出部分，從而增大了表面粗糙度。
2、金屬切削過程的表面加工硬化
金屬經(jīng)過冷加工后，強(qiáng)變。硬度都要提高，而塑性下降，這種現(xiàn)象叫冷加工硬化。金屬性能的這一變化是由金屬材料在加工過程中的塑性變形造成的。在金屬切削過程中，被切金屬在刀具的作用下產(chǎn)生很大的塑些變形。因而．冷加工硬化現(xiàn)象是嚴(yán)重存在的。
（1）冷加工硬化的規(guī)律 因?yàn)榍行紝釉诮饘僮優(yōu)榍行嫉倪^程中，發(fā)生了很大的塑性變形。切屑的硬度比被切金屬的原始硬度有了很大的提高。塑性變形越大，硬化程度越高。切屑繼續(xù)變形的能力越差，也就越容易折斷。
切屑底層的金屬除了基本變形外，還要發(fā)生摩擦變形。因此，切屑底層與切屑其他部分相比，硬度要高一些。
在切削過程中，已加工表面了將發(fā)生塑性變形，因而在已加工表面以下的一定深度范圍內(nèi)也會(huì)出現(xiàn)冷加工硬化現(xiàn)象。
（2）冷加工硬化對(duì)表面質(zhì)量的影響 已加工表面的冷硬現(xiàn)象除給下一工序的加工造成困難，增加刀具的磨損外，更重要的是影響零件的表面質(zhì)量。冷加工硬化現(xiàn)象往往是與表面的殘余應(yīng)力和微裂紋同時(shí)出現(xiàn)的。使零件表層材料性能降低。所以，在零件的最后加工尤其是精加工時(shí)，減少冷硬現(xiàn)象的影響是不可忽略的一個(gè)方面。
3、殘余應(yīng)力 零件表層的殘余立力主要是由切削力、塑性變形、切削熱所造成的，有時(shí)表層金屬在切削過程中鼓罐變迄會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力。
（1）殘余應(yīng)力的形成原因 由切削力及塑性變形造成的殘余應(yīng)力產(chǎn)生的原因是切削層金屬在與基體分離時(shí)，刀刃前金屬受到拉伸，分離后有厚度為△α的一薄層金屬受到刃口圓弧的擠壓作用，已加工表面在最后形成前，受到后刀面的擠壓和摩擦，后刀面的磨損和已加工表面金屬的彈性恢復(fù)又將使擠壓和摩擦的范圍加大，導(dǎo)致已加工表面金屬產(chǎn)生拉應(yīng)力，并產(chǎn)生塑性變形。一般表層形成殘余壓應(yīng)力，內(nèi)層仍為殘余拉應(yīng)力。切削熱造成的殘余應(yīng)力的產(chǎn)生原因是已加工表面上任何一點(diǎn)的受熱和冷卻過程是在極短的瞬間內(nèi)進(jìn)行的，可以說是一種熱沖擊。在熱沖擊作用下。表面主于受熱而體積膨脹，產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力，內(nèi)層則產(chǎn)生拉應(yīng)力。切削后，表層金屬散熱速度咬于內(nèi)層又使表層產(chǎn)生了拉應(yīng)力，即使在工件冷卻到室溫時(shí)，表層仍存在殘余拉應(yīng)力。相變引起殘余應(yīng)力的原因是加工表面在受熱和冷卻過程中伴有相變，則將有相變應(yīng)力產(chǎn)生。
（2）殘余應(yīng)力對(duì)已加工表面的影響 表面殘余應(yīng)力直接影響著加工表面的疲勞強(qiáng)度。由于殘余應(yīng)力的存在，表面產(chǎn)生細(xì)微裂紋的可能性增大，使已加工表面容易產(chǎn)生疲勞破壞。另外，由于殘余應(yīng)力的存在。使加工尺寸不穩(wěn)定或超差。
