表面粗糙度（精选10篇）
表面粗糙度 篇1
纯钛由于其良好的生物相容性而广泛应用于口腔修复体,然而由于口腔pH环境变化和长期的应力及磨损致使其寿命缩短[1]。非晶含氢碳(a-C∶H)膜(H-DLC)的应用可以使纯钛的耐蚀耐磨性增加[2],且添加的氢元素可使膜层呈现金黄色。日常的刷牙及含氟牙膏应用是否会使镀有H-DLC的义齿钛支架发生腐蚀、失泽和变色, 以致影响它的美观和长期使用呢?本实验拟在体外通过牙刷磨耗实验观察H-DLC镀膜表面形态、光泽和色彩的改变,以供口腔修复临床参考。
1 材料与方法
1.1 材料与设备
纯钛(TA2,宝鸡有色金属加工厂)、牙科专用铸钛机(第四军医大学与洛阳涧西四方机械厂联合研制)、笔式喷砂机(JG-5833,天津精工医疗设备公司)、氧化锆及硅酸乙酯内包埋料(自配)、磷酸盐外包埋料(Dentsply,USA);脉冲多弧等离子体镀膜机(YвΗиⅡA-1-001型,Russia);牙刷摩耗实验机(SYD-2型,天津森日达实验设备有限公司);扫描电子显微镜(Oxford,英国);便携式粗糙度仪(TR240,时代集团);分光光度仪(Data-color SF300,沈阳思维士有限公司)。
1.2 方法
1.2.1 试件制备
铸造体积为15 mm×15 mm×10 mm纯钛试件20 片。经氧化铝喷砂后表面用200# 、400# 、600# 、900# 、1 000#以及1 200#金相砂纸双面逐级打磨、抛光至镜面。丙酮超声清洗,干燥后备用。含氢DLC薄膜在等离子体镀膜机上进行,该设备配有一个气相清洗离子源和一个高纯石墨靶。基片装入真空室前经过醇醚混合液清洗和超声波清洗,当真空度达5×10-3 Pa时,充入氢气至200 MPa,打开碳离子源沉积类金刚石薄膜10 min。阳极氧化法是将纯钛试件置于0.5 mol/L H2SO4+0.2 mol/L H3PO4 去离子水溶液中阳极氧化,电压为40 V,时间为30 min。TiN薄膜制备采用多弧离子镀膜机在N2(980 ml/L)气中,于纯钛试件表面形成厚为500 nm、均匀致密的氮化钛涂层时间为15 min。
1.2.2 试件分组与处理
将试件随机分为4 组:即含氢DLC膜组,TiN磁控溅射组,阳极氧化组,空白对照组。每组5 个试件。将中华含氟牙膏150 g和蒸馏水350 ml配制成混合液,同法将白玉无氟牙膏也配制成混合液。试件在牙刷磨耗实验机上分别用2 种牙膏混合液刷洗正反两面25 h,牙刷刷头上加载2.45 N的垂直向力[3],刷洗速度为50 次/min共75 000 次,以模拟正常刷牙3 年。每组实验处理前后分别测量每片试件的表面粗糙度、反射率和色彩值(CIE L*a*b*),扫描电镜观察其表面形态。对实验结果进行前后对比和组间比较。
1.2.3 粗糙度的测量
使用TR240表面粗糙度仪,测量每个钛试件处理前后的粗糙度,取样长度为4 mm,评定长度为0.8 mm,分辨率为0.22 μm。每个试件测量2 次,取其平均值作为最终测量结果。
1.2.4 反射率和色彩值(CIE L*a*b*)的测量
实验处理前后分别使用Data-color-SF300分光光度仪在D65光源下测量试件表面的色彩值(CIE L*a*b*),根据公式△E=[(△L*)2+(△a*)2+(△b*)2]1/2计算出实验前后每个试件的色差。同时测量其对波长为400 nm的可见光的反射率。
1.2.5 扫描电镜观察
实验处理前后对含氟组处理试件在扫描电镜下观察其表面形态。
1.3 统计学处理
数据用undefined表示,用SASS 10. 0软件做两两对比的q检验。
2 结 果
2.1 粗糙度测量结果
表 1示各组试件粗糙度Ra增加值均不同:H-DLC最小,空白对照组最大,TiN、阳极氧化、空白对照组与H-DLC区别明显(P<0.01),各组试件在含氟与无氟牙膏处理因素之间比较只有空白对照组有显著性差异(P<0.05)。
2.2 表面反射率(400 nm)测量结果
表 2示各组试件表面反射率下降值均不同:H-DLC最小,空白对照组最大,TiN、阳极氧化、空白对照组与H-DLC区别明显(P<0.01),各组试件在含氟与无氟牙膏处理因素之间比较只有空白对照组有显著性差异(P<0.05)。
2.3 表面色彩的改变情况
表 3示各组试件表面色彩改变均值各不相同:△L*明度改变与△E色差值改变H-DLC最小与其余各组试件区别明显(P<0.01),空白对照组和阳极氧化组变化最大且两者没有显著性差别(P>0.05),TiN
的△L*、△E改变值略大于H-DLC(P<0.05),在含氟与无氟牙膏处理因素之间比较阳极氧化组与空白对照组在处理前后有显著性差异(P<0.05),且处理后2 组的a*、b*值接近(P>0.05)。
2.4 扫描电镜观察结果
图 1D2为空白组刷洗后形貌,对比图 1D1刷洗前,表面有稀疏的点蚀坑,表面刷痕清晰连续,未出现中断现象;图 1C2为阳极氧化组刷洗后,在表面也有稀疏的点蚀坑,表面刷痕清晰;图1B2为TiN刷洗后在表面未见明显刷痕,但有加工处理残留的细小痕迹;图 1A2 为H-DLC刷洗后表面未见明显刷痕,仅见有加工处理残留的细小痕迹。
1:刷洗前; 2:刷洗后; A:H-DLC膜; B:TiN膜; C:阳极氧化膜; D:空白对照
3 讨 论
钛义齿在口腔环境下行使功能时,表面受力负载,再用牙膏刷洗,钛表面的钝化膜受擦伤或摩擦而脱落,腐蚀和磨损相互促进,共同导致钛表面结构改变,粗糙度增大,发生失泽和变色[4]。
H-DLC薄膜是一种有着类似金刚石性能的新型薄膜材料。在医学领域应用中,H-DLC薄膜的潜力越来越大。这主要是因为其硬度高,静态和动态摩擦系数小,化学稳定性好等[5,6,7]。用比较简单的装置和工艺在较低沉积温度下就可镀制较大面积的类金刚石薄膜。另外,薄膜的表面非常光滑,不易黏附细菌[8]。因此,类金刚石薄膜可以作为保护膜镀制在口腔修复体表面。 本实验通过牙刷磨耗试验对比观察几种纯钛表面处理方式的表面形态、粗糙度、光泽和色彩改变,并同无氟牙膏相对比,发现刷洗后各组试件粗糙度增加值、反射率下降值、△L*明度与△E色差值改变均不同:H-DLC改变最小,空白对照组变化最大,TiN、阳极氧化、空白对照组与H-DLC改变值区别明显,表明H-DLC镀膜的耐刷洗能力明显优于其它表面处理方式,这与Frolov 等[9]的研究结果相同,H-DLC镀膜保持了硬质碳膜一贯的耐磨耐腐蚀性,可以镀制在金属表面增加其使用寿命[10],表面形貌观察H-DLC表面未见明显刷痕,同时其色泽与反射率对比刷洗前无明显变化。TiN的△L*、△E改变值略大于H-DLC,证明TiN作为硬质膜与H-DLC镀膜同样具有较强的耐磨性, N元素作为惰性元素加入可以明显提高整体膜层的抗磨损性。阳极氧化实质上为钛的盐类复合物,抵抗刷洗能力不如TiN与H-DLC膜,其△L*、△E值下降明显与空白对照接近,并且刷洗后阳极氧化与空白组的彩度值a*、b*接近,说明阳极氧化试件在刷洗完后表面颜色已褪尽,和不作任何处理的纯钛相差无几,表面经刷洗后原有孔隙加大,提示阳极氧化作为电镀方法应用于承受较多腐蚀和应力的修复体支架值得商榷。空白对照组试件出现的失泽和变色, 主要是由于在含氟牙膏和刷洗的共同作用下钛表面发生了腐蚀和磨损, 表面结构发生了变化, 因而对光的反射、散射、干涉和吸收能力也发生了相应的改变, 最终导致钛表面光泽和色彩的改变[11]。纯钛试件表面形态的扫描电镜图片也证明了这一点。各组试件在含氟与无氟牙膏处理因素之间比较,只有空白对照组有显著性差异,提示纯钛表面形成的TiO2对于氟元素的侵蚀作用缺乏抵抗。
4 结 论
体外刷洗试验可以很好地模拟日常刷牙及牙膏等因素对修复体的磨损,从而间接评价各种表面改性方式在口内长期应用效果。就耐磨性而言,H-DLC镀膜最好,TiN次之,阳极氧化和空白对照最差。耐磨、耐腐蚀的H-DLC膜不仅可以提高修复体的使用寿命,也可以提高修复体的使用质量,在未来的临床应用中具有广阔的发展前景。
摘要：目的:研究纯钛铸件镀制含氢类金刚石膜H-DLC在体外刷洗实验中粗糙度、反射率、色彩的变化,为临床应用含氢类金刚石膜提供理论依据。方法:铸造纯钛试件20片,分别镀制H-DLC、TiN、阳极氧化以及空白对照,在牙刷磨耗机上刷洗75000次,对比刷洗前后的粗糙度增加值、反射率下降值、色彩变化值,并在扫描电镜下观察表面形貌。结果:4组试件中,H-DLC镀膜的粗糙度增加值、反射率下降值、色彩变化值最小(P<0.01),空白对照组的变化最大(P<0.01),阳极氧化组的色彩变化值较大与空白对照组接近(P>0.05),TiN的色彩变化值略小于H-DLC镀膜(P<0.05),各组试件在含氟与无氟牙膏处理因素之间比较,只有空白对照组的各项变化值有显著性差异(P<0.05)。扫描电镜观察空白对照与阳极氧化组试件表面刷痕明显,TiN和H-DLC镀膜表面未见明显刷痕,仅见有加工处理残留的细小痕迹。结论:与其他表面改性方法相比,刷洗实验对H-DLC镀膜的表面形态、光泽度、色彩影响最小。
关键词：纯钛,表面改性,含氢类金刚石膜,磨耗实验,粗糙度,反射率,色差
参考文献
[1]张玉梅,郭天文,李佐臣.钛及钛合金在口腔科应用的研究方向[J].生物医学工程学杂志,2000,17(2):208.
[2]Maitz MF,Gago R,Abendroth B,et al.Hemocompatibility of low-friction boron-carbon-nitrogen containing coatings[J].J Biomed Mater Res B Appl Biomater,2006,77(1):179-187.
[3]Fraleigh CM,Mc Elhaney JH,Heiser RA.Toothbrushing force study[J].J Dent Res,1967,46(1):209-214.
[4]Harzer W,Schroter A,Gedrange T,et al.Sensitivity of tita-nium brackets to the corrosive influence of fluoride-contai-ning toothpaste and tea[J].Angle Orthod,2001,71(4):318-323.
[5]Ozeki K,Kobayashi S,Hirakuri KK,et al.Oxygen plasma pre-treatment improves the wear properties of a diamond-like carbon film coated on UHMWPE and PMMA for biomaterials[J].Biomed Mater Eng,2007,17(3):175-182.
[6]Kim SK,Lee JB,Koak JY,et al.An abutment screwloose-ning study of a Diamond Like Carbon-coated CP titanium im-plant[J].J Oral Rehabil,2005,32(5):346-350.
[7]Bolton J,Hu X.In vitrocorrosion testing of PVD coatings applied to a surgical grade Co-Cr-Mo alloy[J].J Mater Sci Mater Med,2002,13(6):567-574.
[8]Wang J,Pan C,Li P.The effect of surface free energy pa-rameters of diamond-like carbon films deposited on medical polyethylene terephthalate on bacterial adhesion[J].J Bi-omed Eng,2006,23(2):342-345.
[9]Frolov VD,Karabutov AV,Pimenov SM,et al.Field elec-tron emission and nanostructural correlations for diamond and related materials[J].Ultramicroscopy,2003,95(1-4):99-105.
[10]Janotta M,Rudolph D,Kueng A,et al.Analysis of corro-sion processes at the surface of diamond-like carbon protec-ted zinc selenide waveguides[J].Langmuir,2004,20(20):8634-8640.
[11]Nakagawa M.Effect of fluoride concentration and PH on corrosion behavior of titanium for dental use[J].J Dent Res,1999,78(9):1568-1572.
表面粗糙度 篇2
1.图形绘制(采用命令偏移和直线、极轴30°)2.定义属性下拉菜单——绘图——块——定义属性——对话框3.创建块(点图标——对话框)完成后点击确定即可4.插入块(点图标——对话框)在屏幕上点击所要插入的点，再在命令行输值——如3.2、6.4等，
CAD表面粗糙度标注
表面粗糙度 篇3
关键词：车削加工 表面粗糙度 质量 原因 方法
零件的加工质量包括两方面内容，即加工精度和表面加工质量。其中表面加工质量和加工精度一样，同样是零件加工质量的重要组成部分，并且零件表面加工质量的好坏还会直接影响到零件或产品的使用性能。在技工学校车工实习教学中，学生非常重视零件的加工精度，而对零件的表面加工质量，即粗糙度却有所忽视。同时在实习教学过程中，笔者通过对学生提问，发现学生对切削加工表面粗糙度的形成不了解，在理论上认识不充分、不深入，对实习操作过程中零件表面形成的沟痕、振纹、鳞刺等现象更是感到茫然和束手无策。于是笔者在实习教学中专门抽出课时，专项探讨加工零件表面粗糙度的形成原因及控制方法。
一、加工零件表面粗糙度形成的原因
首先，切削金属材料时，由于刀具和工件的相对运动及刀具几何形状的关系，有一部分金属未被切下来而残留在已加工表面上，称为残留面积。残留面积的高度的大小直接影响已加工表面的粗糙度。如下图所示。
图
笔者通过演示切削过程，让学生认真观察已加工表面的痕迹形成过程，发现已加工表面的粗糙程度与选用刀具几何角度和进给量有关。笔者带领学生讨论及查阅有关书籍，得到了已加工表面残留面积的高度计算公式。
或者：
公式中：——刀尖圆弧半径
——主偏角
——副偏角
f——进给量
由以上计算公式可见，表面粗糙度的值与进给量f、主偏角、副偏角的大小有直接关系。通过以上公式可知，采用减小主偏角、副偏角、进给量f，以及适当增大刀尖圆弧半径，即可将表面粗糙度的值降低。但是在实际工作过程中，还需要根据不同情况对表面粗糙度进行控制，以达到精加工的目的。
二、对表面粗糙度进行控制的方法
1.改进刀具几何形状
减小刀具的主、副偏角，增加刀尖圆弧半径，对已加工表面有挤压修光作用，能有效减小切削层的残留面积；适当增大前角，从而使切削变形减小和有利于切屑流出，减少摩擦，降低切削力及切削热，使得已加工表面粗糙度减小。但是前角过大易引起“扎刀”现象，太小又会使切削变形严重，切削热量增大，使已加工表面的粗糙度增大。这样当前角确定后，增大后角，切削刃锋利，同时还能减小后刀面与加工表面间的摩擦与挤压，有利于降低粗糙度。后角不易过大，否则会造成刀具强度及刚度下降，引起切削振动而使表面粗糙度增大。
2.选择合适的切削用量
切削用量包括进给量f、切削速度v、背吃刀量ap。在实际切削过程中，三者之间相互联系，共同影响表面粗糙度，而并非是各要素单独作用。精加工时，刀具产生积屑瘤和已加工表面出现麟刺现象，都与切削用量有关。由残留面积高度公式可知，进给量f越小越好。但是在实际工作中，如果进给量f越小，切削厚度下降，切削变形大，易产生积屑瘤，不利于降低粗糙度。这样适当地提高切削速度，可减小或避免积屑瘤和鳞刺的产生。故精加工时，切削用量的选取原则应为：采用较小的背吃刀量和较小的进给量，在保证刀具磨损极限的前提下尽可能采用大的切削速度。在实际操作过程中，精加工刀具一定要进行试切削，这样可以使得粗糙度降低。
另外，根据加工的金属材料不同，刀具形状及几何角度和切削用量的选择也要及时修正。适当调整加工设备配合件的松紧程度，可以减少或避免振动产生，采用高速小进给量或低速宽刀刃、减少背吃刀量同样能有效地减小振动，同时选用适当的冷却润滑液，对提高已加工表面的质量都有明显效果。
3.确保刀具刃磨质量
俗话说七分刀具、三分手艺。在日常实习教学中，教师应严格要求同学认真刃磨每一把刀具，刀刃要直、刀面要平，严格保证几何角度的准确性。学生通过练习不断提高操作机床设备的熟练程度，就能掌握正确选用切削用量的方法。
（作者单位：河南省开封市技师学院）endprint
摘 要：本文探讨了车削加工实习教学过程中，零件表面粗糙度的形成原因，并提出要根据实际情况，采用不同的控制方法。
关键词：车削加工 表面粗糙度 质量 原因 方法
零件的加工质量包括两方面内容，即加工精度和表面加工质量。其中表面加工质量和加工精度一样，同样是零件加工质量的重要组成部分，并且零件表面加工质量的好坏还会直接影响到零件或产品的使用性能。在技工学校车工实习教学中，学生非常重视零件的加工精度，而对零件的表面加工质量，即粗糙度却有所忽视。同时在实习教学过程中，笔者通过对学生提问，发现学生对切削加工表面粗糙度的形成不了解，在理论上认识不充分、不深入，对实习操作过程中零件表面形成的沟痕、振纹、鳞刺等现象更是感到茫然和束手无策。于是笔者在实习教学中专门抽出课时，专项探讨加工零件表面粗糙度的形成原因及控制方法。
一、加工零件表面粗糙度形成的原因
首先，切削金属材料时，由于刀具和工件的相对运动及刀具几何形状的关系，有一部分金属未被切下来而残留在已加工表面上，称为残留面积。残留面积的高度的大小直接影响已加工表面的粗糙度。如下图所示。
图
笔者通过演示切削过程，让学生认真观察已加工表面的痕迹形成过程，发现已加工表面的粗糙程度与选用刀具几何角度和进给量有关。笔者带领学生讨论及查阅有关书籍，得到了已加工表面残留面积的高度计算公式。
或者：
公式中：——刀尖圆弧半径
——主偏角
——副偏角
f——进给量
由以上计算公式可见，表面粗糙度的值与进给量f、主偏角、副偏角的大小有直接关系。通过以上公式可知，采用减小主偏角、副偏角、进给量f，以及适当增大刀尖圆弧半径，即可将表面粗糙度的值降低。但是在实际工作过程中，还需要根据不同情况对表面粗糙度进行控制，以达到精加工的目的。
二、对表面粗糙度进行控制的方法
1.改进刀具几何形状
减小刀具的主、副偏角，增加刀尖圆弧半径，对已加工表面有挤压修光作用，能有效减小切削层的残留面积；适当增大前角，从而使切削变形减小和有利于切屑流出，减少摩擦，降低切削力及切削热，使得已加工表面粗糙度减小。但是前角过大易引起“扎刀”现象，太小又会使切削变形严重，切削热量增大，使已加工表面的粗糙度增大。这样当前角确定后，增大后角，切削刃锋利，同时还能减小后刀面与加工表面间的摩擦与挤压，有利于降低粗糙度。后角不易过大，否则会造成刀具强度及刚度下降，引起切削振动而使表面粗糙度增大。
2.选择合适的切削用量
切削用量包括进给量f、切削速度v、背吃刀量ap。在实际切削过程中，三者之间相互联系，共同影响表面粗糙度，而并非是各要素单独作用。精加工时，刀具产生积屑瘤和已加工表面出现麟刺现象，都与切削用量有关。由残留面积高度公式可知，进给量f越小越好。但是在实际工作中，如果进给量f越小，切削厚度下降，切削变形大，易产生积屑瘤，不利于降低粗糙度。这样适当地提高切削速度，可减小或避免积屑瘤和鳞刺的产生。故精加工时，切削用量的选取原则应为：采用较小的背吃刀量和较小的进给量，在保证刀具磨损极限的前提下尽可能采用大的切削速度。在实际操作过程中，精加工刀具一定要进行试切削，这样可以使得粗糙度降低。
另外，根据加工的金属材料不同，刀具形状及几何角度和切削用量的选择也要及时修正。适当调整加工设备配合件的松紧程度，可以减少或避免振动产生，采用高速小进给量或低速宽刀刃、减少背吃刀量同样能有效地减小振动，同时选用适当的冷却润滑液，对提高已加工表面的质量都有明显效果。
3.确保刀具刃磨质量
俗话说七分刀具、三分手艺。在日常实习教学中，教师应严格要求同学认真刃磨每一把刀具，刀刃要直、刀面要平，严格保证几何角度的准确性。学生通过练习不断提高操作机床设备的熟练程度，就能掌握正确选用切削用量的方法。
（作者单位：河南省开封市技师学院）endprint
摘 要：本文探讨了车削加工实习教学过程中，零件表面粗糙度的形成原因，并提出要根据实际情况，采用不同的控制方法。
关键词：车削加工 表面粗糙度 质量 原因 方法
零件的加工质量包括两方面内容，即加工精度和表面加工质量。其中表面加工质量和加工精度一样，同样是零件加工质量的重要组成部分，并且零件表面加工质量的好坏还会直接影响到零件或产品的使用性能。在技工学校车工实习教学中，学生非常重视零件的加工精度，而对零件的表面加工质量，即粗糙度却有所忽视。同时在实习教学过程中，笔者通过对学生提问，发现学生对切削加工表面粗糙度的形成不了解，在理论上认识不充分、不深入，对实习操作过程中零件表面形成的沟痕、振纹、鳞刺等现象更是感到茫然和束手无策。于是笔者在实习教学中专门抽出课时，专项探讨加工零件表面粗糙度的形成原因及控制方法。
一、加工零件表面粗糙度形成的原因
首先，切削金属材料时，由于刀具和工件的相对运动及刀具几何形状的关系，有一部分金属未被切下来而残留在已加工表面上，称为残留面积。残留面积的高度的大小直接影响已加工表面的粗糙度。如下图所示。
图
笔者通过演示切削过程，让学生认真观察已加工表面的痕迹形成过程，发现已加工表面的粗糙程度与选用刀具几何角度和进给量有关。笔者带领学生讨论及查阅有关书籍，得到了已加工表面残留面积的高度计算公式。
或者：
公式中：——刀尖圆弧半径
——主偏角
——副偏角
f——进给量
由以上计算公式可见，表面粗糙度的值与进给量f、主偏角、副偏角的大小有直接关系。通过以上公式可知，采用减小主偏角、副偏角、进给量f，以及适当增大刀尖圆弧半径，即可将表面粗糙度的值降低。但是在实际工作过程中，还需要根据不同情况对表面粗糙度进行控制，以达到精加工的目的。
二、对表面粗糙度进行控制的方法
1.改进刀具几何形状
减小刀具的主、副偏角，增加刀尖圆弧半径，对已加工表面有挤压修光作用，能有效减小切削层的残留面积；适当增大前角，从而使切削变形减小和有利于切屑流出，减少摩擦，降低切削力及切削热，使得已加工表面粗糙度减小。但是前角过大易引起“扎刀”现象，太小又会使切削变形严重，切削热量增大，使已加工表面的粗糙度增大。这样当前角确定后，增大后角，切削刃锋利，同时还能减小后刀面与加工表面间的摩擦与挤压，有利于降低粗糙度。后角不易过大，否则会造成刀具强度及刚度下降，引起切削振动而使表面粗糙度增大。
2.选择合适的切削用量
切削用量包括进给量f、切削速度v、背吃刀量ap。在实际切削过程中，三者之间相互联系，共同影响表面粗糙度，而并非是各要素单独作用。精加工时，刀具产生积屑瘤和已加工表面出现麟刺现象，都与切削用量有关。由残留面积高度公式可知，进给量f越小越好。但是在实际工作中，如果进给量f越小，切削厚度下降，切削变形大，易产生积屑瘤，不利于降低粗糙度。这样适当地提高切削速度，可减小或避免积屑瘤和鳞刺的产生。故精加工时，切削用量的选取原则应为：采用较小的背吃刀量和较小的进给量，在保证刀具磨损极限的前提下尽可能采用大的切削速度。在实际操作过程中，精加工刀具一定要进行试切削，这样可以使得粗糙度降低。
另外，根据加工的金属材料不同，刀具形状及几何角度和切削用量的选择也要及时修正。适当调整加工设备配合件的松紧程度，可以减少或避免振动产生，采用高速小进给量或低速宽刀刃、减少背吃刀量同样能有效地减小振动，同时选用适当的冷却润滑液，对提高已加工表面的质量都有明显效果。
3.确保刀具刃磨质量
俗话说七分刀具、三分手艺。在日常实习教学中，教师应严格要求同学认真刃磨每一把刀具，刀刃要直、刀面要平，严格保证几何角度的准确性。学生通过练习不断提高操作机床设备的熟练程度，就能掌握正确选用切削用量的方法。
表面粗糙度 篇4
在进行工程图纸的绘制时, 表面粗糙度是一个经常需要标注的项目。但在迄今为止的各个版本的AutoCAD中, 这都是一个空白点。当遇到需要标注的情况时, 一般采用的方法是:先画出粗糙度符号, 然后再将绘制好的粗糙度符号定义成块或属性块 (可改变粗糙度值) , 供以后调用。这种方法标注表面粗糙度时需要定义两个属性块, 一个用来标注位于左方、上方及左上方位的需加工表面粗糙度符号;一个专用于标注下方、右方及右下方位的需加工表面粗糙度符号, 增加了绘图的工作量, 降低了工作效率, 因此需要改进。改进的方法就是进行二次开发, 使原来很多步的工作可以通过一个命令来完成。
1 表面粗糙度的标注
1.1 表面粗糙度的构成内容
表面粗糙度的标注方法在国标GB/T131-2006中有详细的规定。包括基本符号、扩展图形符号, 完整图形符号。其中扩展图形符号又包括用不去除材料的表面图形符号和去除材料的方法获得的表面图形符号, 其内容的构成如图1所示, 其中AB为粗糙度高度参数数值。
1.2 AutoLISP程序的编制
以用去除材料的方法获得的表面粗糙度符号为例, 根据AutoLISP程序设计规则, 编制程序如下:
将该程序保存成文本文件。
1.3 标注表面粗糙度
(1) 打开需要标注表面粗糙度的图形文件。
(2) 加载标注表面粗糙度的AutoLISP程序。
点击“工具”菜单“加载”, 打开如图2所示“加载卸载应用程序”对话框, 加载前面保存了AutoLISP程序的文本文件, 此时命令窗口提示:
命令:appload已成功加载粗糙度.txt.lsp。
已成功加载“粗糙度.txt.lsp”。
单击“关闭”按钮完成AutoLISP程序的加载。
(3) 在命令行输入Rough, 回答“插入点, 文字高、旋转角度、表面粗糙度数值”即可在所需要位置标注出所需要的表面粗糙度。
2 结语
上述表面粗糙度的标注只是利用AutoLISP程序的一个实例。AutoLISP是一种内嵌于AutoCAD中的表处理程序设计语言, 具有很强的表处理功能, 可以直接被A u t o C A D所接受。因此, 人们经常利用AutoLISP语言对AutoCAD进行二次开发或进行参数绘图。扩充了AutoCAD命令的使用范围, 使AutoCAD更好地为用户服务。
参考文献
[1]张欣, 袁钰.AutoCAD2002工程开发实例教程[M].北京希望电子出版社, 2002, 7.
[2]郭朝勇.AutoCAD2002定制与开发[M].清华大学出版社, 2002, 6.
表面粗糙度 篇5
那么为了较好的提高零件的性能就需要减小零件表面粗糙度，其方法是针对影响零件粗糙度的因素而采取相应的措施，这样会取得更好的效果。
2影响表面粗糙度的因素
在零件的加工过程中会使得零件表面形成一定的粗糙程度，这非常不利于零件的正常使用。影响零件表面粗糙度的因素有刀具几何形状的影响、积削瘤的影响、工件材料的影响、加工条件的影响以及振动的影响，下面将详述影响零件表面粗糙度的因素。
2.1刀具几何形状的影响
刀具是用来切割零件的工具，在切割的过程中刀具与零件的接触最为充分，那么刀具对零件的`表面粗糙度影响也最大，适当的增加刀具几何形状的前角可以在较大程度上减小零件表面粗糙度，但是过度增加刀具几何形状的前角反而会使得表面粗糙度增加。[2]这在实际的过程中很难进行控制，容易使得零件的表面粗糙度受到较大的影响。当前角一定时，后角越大刀具就越锋利，也更加容易进行切割。适当的增加后角可以减小刀面与零件表面的摩擦和挤压，这样就可以有效的减小零件的表面摩擦度。但是后角过大时就会发生切削振动，从而使得零件的表面摩擦度增加。但是适当的后角在实际操作中也很难进行把握，所以在实际的操作中容易使得零件的表面粗糙度增加。此外刀具的前刀面与后刀面对零件的表面粗糙度也有一定的影响，如果刀具的前刀面和后刀面粗糙值较小，那么零件的表面粗糙度就越小。因为刀具的前后刀面越光滑就越锋利，在切割的过程中就不容易产生缺口，从而使得零件的表面粗糙度减小。由此可见刀具的几何形状对于零件表面粗糙度的大小有着非常重要的影响，所以在降低零件表面粗糙度的过程中药着重考虑这个影响因素。
2.2积削瘤的影响
积削瘤所指的是在金属切削过程中，会有一些从工件上掉下来的金属冷焊并层积在前刀面上，这样就会形成一个非常坚硬的金属堆积物，这个金属堆积物的硬度是工件硬度的2~3倍，能够代替刀刃进行切削，但是在不断的切削过程中会逐渐掉落，这个金属堆积物所指的就是积削瘤。[3]积削瘤的形状是不规则的，可能会随着工件切割而使其大小发生变化，这样在工件的切割过程中就会使零件的表面粗糙度增加，另外积削瘤掉落的过程中极有可能粘附在工件表面，这样零件的表面粗糙度就会显著增加，从而影响零件的性能。
2.3工件材料的影响
在工件的切割过程中其表面粗糙度与其材料有很大的影响，有的工件材料不适宜进行切割，那么在切割的过程中就容易出现较严重的损伤，其中工件表面粗糙度更加得不到有效的控制，这样会使工件的使用性能大大降低。此外工件的切割过程中还会进行热工艺处理，这样才能使工件的质量更加优秀，使用寿命更长。
2.4加工条件的影响
土壤表面粗糙度检测方法研究 篇6
土壤表面粗糙度是土壤受风、水侵蚀等的关键因素[1],是表征土壤表面微地貌的一项重要指标,与土壤本身水分入渗速率[2]、地表径流[3]、日光照射反射率[4]、蒸发速度[5]及土壤侵蚀等密切相关[6]。土壤表面粗糙度还影响微波后向散射,是微波遥感数据反演土壤湿度的重要参数[7,8,9,10,11,12]。诸多地表水文、水力及微波遥感反演土壤湿度研究需要在野外条件下,高效、准确地检测不同状态土壤的表面粗糙度[13]。土壤粗糙度对农业种植意义更为深远,精细平整的土地,能大幅地节约灌溉用水,提高肥料的利用率和抑制杂草的生长,达到低成本高收益的目的。作为农业大国和水资源贫乏国家,发展规模化和精细化农业、节水农业都离不开土地平整技术[14,15],关键在于土壤表面粗糙度的检测。
土壤表面粗糙度检测方法可根据检测维度与使用传感器类型进行区分。按检测维度分为二维( 2D) 土壤轮廓检测与三维( 3D) 检测( 通常运用常规光栅检测土壤高程点) 。2D检测设备简便( 如链条) ,检测数据求取快,广泛运用在田间现场检测,尽管其表征土壤表面特征与有效物理意义不大。3D检测考虑土壤物理表面参数估算,更真实地表征土壤表面粗糙度情况。按检测使用传感器类型可分为接触式检测方法和非接触式检测方法。接触型检测方法主要有探针法( Pin Meter)[16,17,18]、剖面版法[19]及链条法( Roller Chain)[20,21]。非接触型检测方法主要有激光扫描法( Laser Scanner )[22,23,24,25]、摄影检测法( Photogrammetry)[26,27,28,29]、超声波[30]、图像阴影法[31]、红外线[32]及卫星雷达[33,34,35]等。接触型检测方法的主要缺点是检测过程会使土壤表面轮廓产生变化,特别是对松散潮湿土壤表面; 同时其检测的分辨率也十分有限,通常垂直方向分辨率为1 ~ 2mm,水平方向分辨率为20 ~25mm。
当前线性激光扫描法已经广泛运用在非接触式表面粗糙度检测中,其检测分辨率可达到土壤侵蚀过程特征长度甚至更小( 垂直方向0. 1 ~ 0. 5mm,水平方向0. 1 ~ 2mm)[36]。立体摄影检测法能快速获取检测数据,但对硬件、软件要求高,需要漫长计算机数据处理过程,只在合适分辨率范围( 垂直方向> 2mm,水平方向> 2mm) 使用。卫星雷达检测方法目前尚处于试验阶段,但能解决土壤粗糙度的大面积检测问题。
本研究中,从检测数据获取、时间、检测分辨率、精度和土壤微地形的表征情况对红外结构光、探针、链条、激光扫描和立体摄像5 种不同的土壤表面粗糙度检测方法进行研究讨论,阐述各种检测原理及其应用情况,并总结对比。最后,详细分析各种检测方法研究现状与存在的问题,指出未来的发展趋势,为该领域未来研究发展提供参考依据。
1 土壤表面粗糙度检测方法介绍
1. 1 红外结构光检测法
检测过程中,红外结构光三维扫描仪投射红外结构光到被测物表面,被测表面各点三维位置差异使得表面各点结构光受到不同调制; 扫描仪传感器采集被调制后得到结构光图像; 结构光图像经过解码和三角检测计算处理,得到距离图像。该图像各像元点的数值为观测表面各点到传感器所在平面的距离数值。由土壤表面距离图像与某一水平面距离差即可得到土壤表面高程数据。具体检测系统如图1 所示[13]。
1.红外结构光扫描仪2.水平仪3.指南针4.支架5.计算机6.电源7.水平面板
该检测系统红外结构光三维扫描仪固定在支架的横臂上,通过电源线与电源连接,通过数据线与便携计算机连接; 水平仪和指南针罗盘固定于红外结构光三维扫描仪背面,用于调整结构光投射和采集部件的角度和方向,使其垂直面向土壤表面; 水平面板,用于纠正土壤表面检测。经试验,该测试系统在3mm距离分辨率的检测中有较高的检测精度; 但系统绝对误差较明显,其检测结果低于1mm分辨率的土壤粗糙度值。
1. 2 探针法检测
探针法是最早运用在土壤表面粗糙度检测中的方法之一,具有检测设备简单便携,检测数据直接,方便后期处理等特点。
如图2 所示[37],探针法检测设备是一个包含系杆结构的大铝框。等长且直径为1mm的钢锭定位在间隔为5mm的系杆上,系杆总是与检测土壤表面保持平行。检测时,打开铝框,让钢锭垂直接触土壤表面; 通过追踪钢锭顶端便可得到间隔为5mm的土壤表面粗糙度二维连续跟踪线。其检测数据能立刻读取输入计算机进行处理,运用高程标准差来评价土壤表面粗糙度情况,无需专业知识,简单易行。
探针法具有检测效率及精度低,会破坏试验土壤表面等不足( 接触式检测方法的共同不足) 。长期试验表明: 运用探针法对土壤表面粗糙度进行检测需费时约90min,测试精度可达到2mm; 但同时具有5mm的不确定度[36]。
1. 3 链条法检测
基于链条法对土壤表面粗糙度的检测也应用得较早,并常和探针法结合一起检测,属于接触型土壤表面粗糙度检测方法。运用两点间线段最短的几何原理,具体检测原理图如图3 所示[1]。
假设链条本身长度为L1,检测时轻轻放置在土壤表面( 尽量不破坏土壤表面情况) ; 用压板垂直对准链条两端,压板一端固定,另一端可以滑动; 再用直尺测出两压板间的水平距离L2; 最后,根据公式( 1) 便能求出土壤表面粗糙度[1]。
由链条法的检测原理可知: 其检测设备简单经济,数据读取方便快捷,数据处理简单,适用于实际田间检测; 但存在与探针法相同的接触式检测方法的不足,虽然检测时间不到探针法的1 /3,但其检测精度与不确定度远远大于探针法,故应用不如探针法广泛。
1. 4 激光测距仪检测法
基于激光测距仪的土壤表面粗糙度检测方法是当前公认检测精度及分辨率最高,运用最广泛的检测方法。图4 为激光测距仪室内模拟实验检测原理图[37]。
在平行土壤表面上方搭建一个矩形钢架,激光测距仪安装在钢架横杠上,检测时垂直对着土壤表面扫描; 横杠可结合激光测距仪的扫描频率在电机驱动下在钢架上前后滑行; 计算机通过总线连接激光测距仪与电机从而控制整个检测系统的运行; 激光测距仪扫描得到的土壤表面数据一帧一帧地保存在计算机里,扫描结束后通过坐标转换可以得到大地坐标下土壤表面的点云数据。由于检测过程中不可避免伴随躁点与干扰,故得到的点云数据还必须进行滤波处理;再运用插值算法重构出土壤表面三维图,最后结合相关算法对土壤表面粗糙度进行评价[38]。实际田间试验时,激光测距仪安装在拖拉机上,可以选择不垂直对着土壤表面进行扫描。
激光测距仪检测方法存在设备相对昂贵、试验时一般需要两人配合操作、后期数据处理复杂,以及需要专业知识等不足; 且激光检测水田平整度时不可避免会出现镜面反射而造成检测数据丢失的情况[39],但这并不影响其广泛应用。
1. 5 立体摄影检测法
基于立体摄影法检测土壤表面粗糙度的最大特点是能够快速得到检测数据; 但该方法检测设备昂贵( 需要专业的硬件与软件) ,后期数据复杂漫长,需要建立数值高程模型( DEM) ,非专业人员无法完成,故目前应用较少。
如图5 所示[37]: 摄影检测法将2 个相机垂直固定在土壤上方,相机的位置与参数固定( 光圈、曝光时间等) ,进行室内试验需在两旁加辅助光源以满足土壤阴影部分拍摄。相机与土壤表面的垂直距离要与相机焦距成一定的比例关系,其系数一般在1 /20 ~ 1 /5之间。为避免按快门产生抖动,一般还采用红外遥控进行拍摄,每张拍摄图片都包含了一定矩形范围的土壤表面检测数据,黑白底片数字化由固定分辨率的摄影检测扫描仪完成。
图片取向确定需在摄影检测工作站借助专业摄影检测软件完成( 鹰图公司是当前行业领先者) 。由设定相机参数可知: 检测图片内部定向尺寸,再结合摄影距离与相机焦距间的比例关系可求得实际外部定向尺寸; 基于几何学原理结合专业软件及相关算法便可实现检测点匹配与数值高程模型搭建,最终实现检测土壤表面的三维重构与粗糙度评价。
摄影检测法检测精度与分辨率和相机内部参数( 如像素大小) 、外部参数及后期数据处理相关,垂直方向一般能达到0. 5mm精度范围。
1. 6 5 种不同检测方法比较
以操作方便性、检测时间长短、检测维度、经济性、检测精度和影响检测因素综合对比上文研究的5种不同土壤表面粗糙度检测方法如表1 所示。
由表1 可知: 接触式检测方法操作简单经济,但检测精度不高; 非接触式检测方法所需设备较昂贵,需要专业知识,精度高。
2 结论
研究结果表明: 各种检测方法在对土壤表面粗糙度进行检测时都存在各自明显局限。探针法、链条法所需的设备简单; 但是存在检测效率、精度较低、检测过程中接触土壤表面不利于重复检测等问题。激光测距仪法的分辨率和测试精度最高,垂直方向可达到0. 1 ~ 0. 5mm,水平方向可达到0. 1 ~ 2mm,能够更好表征土壤表面详细情况及土壤微粒间空隙,数据对称性高; 但获取的数据还存在明显的阴影效应[40],严重影响数据质量。立体摄像法所需的设备复杂,检测精度高。检测过程中没有接触到土壤表面,便于对土壤进行重复检测; 但是设备现场安装复杂,检测之前需要进行相关的严格的标定措施,限制了其推广使用。图像阴影法所需检测设备为数码相机,便于携带,研究表明其精度优于探针法[31]; 但基于阴影获得的粗糙度受环境光照影响明显,具有很大的不确定性。此外,还有实验室条件下使用高光谱仪研究多角度高光谱反射率小尺度的土壤表面粗糙度[41],并认为该方法检测土壤粗糙度是可行的[42]。基于卫星遥感技术被认为是未来解决大范围土壤粗糙度检测最有效方法,但目前仍处于试验阶段,仍需加大研究力度。
总的来说,接触型检测方法的特点是设备简单经济,操作容易,适用于现场检测; 但检测精度低,容易受土壤以及设备本身变形影响。非接触型检测方法检测精度高,能更好反应土壤表面特征。综合检测精度、时间、检测结果等评价指标,当前基于激光测距仪的土壤粗糙度检测方法最好,探针法次之[43,44]。
如何高效、准确地检测不同状态土壤的表面粗糙度是当前农业发展急需解决的问题之一。接触型2D检测方法由来已久,曾广泛运用在土壤表面粗糙度的检测中,但由于检测精度低及破坏土壤微地形等原因目前已很少运用。当前检测土壤表面粗糙度主流是非接触式3D检测方法,如激光测距仪法和立体摄影检测法; 但其存在受光照影响严重、数据处理复杂、设备昂贵、校准困难和难以大范围快速检测等问题。未来发展方向仍会以非接触式3D检测方法为主,向多传感器融合( 如激光测距仪检测与全站仪校准结合) ,新技术( 卫星遥感) 、新算法综合运用方向发展。
摘要：土壤表面粗糙度是表征土壤表面微地貌的一项重要指标,与土壤本身水分入渗速率、地表径流及土壤侵蚀等密切相关。土壤表面粗糙度直接影响农作物种植、灌溉、收成等,是当前农业发展急需解决的关键问题之一。精细平整的土地,能大幅地节约灌溉用水,提高肥料的利用率和抑制杂草的生长,达到低成本、高收益的目的。为此,在广泛阅读国内外相关文献的基础,主要介绍5种当前主流的土壤表面粗糙度检测方法及其应用情况。通过对检测数据获取、检测时间、检测分辨率、检测精度和土壤微地形的表征情况等指标进行对比,得出当前各种土壤表面粗糙度检测方法的研究现状与存在问题。最后总结其未来发展方向,为对该领域的进一步研究提供参考依据。
车削加工减小表面粗糙度的方法 篇7
无论是机械加工后的零件表面, 还是用其他方法获得的零件表面, 总会存在着有较小间距的峰、谷组成的微量高低不平的痕迹。粗加工表面, 用眼睛直接就可以看出加工痕迹;精加工表面, 看上去光滑平整, 但用放大镜, 仍可以看到错综交叉的加工痕迹。表面粗糙度是表述零件表面峰谷高低程度和间距状况的微观几何形状特征的术语。表面粗糙度是指已加工表面微观不平程度的平均值, 是一种微观即可形状误差。表面粗糙度等级用轮廓算术平均偏差Ra、微观不平度十点高度Rz或轮廓最大高度数值Ry的大小表示。按国家标准规定, 优先采用轮廓算术平均偏差的大小Ra来表示。
我们在生产中要找到影响表面粗糙度的主要因素, 并提出解决的方案。经切削加工形成的以加工表面粗糙度, 一般可看成理论粗糙度和实际粗糙度叠加而成。要减小表面粗糙度可以从以下几个方面入手:
1 理论粗糙度
这是刀具几何形状和切削运动引起的表面不平度。生产中, 如果条件比较理想, 加工后表面实际粗糙度接近于理想粗糙度。在工件上表现出来的就是已加工表面上像螺纹一样的残留面积 (刀具主副刀刃在已加工表面留下的一些痕迹未被切除的面积成为残留面积) 。通常是按照残留面积的高度来度量其粗糙程度的。影响残留面积高度的有下面几个因素:
1.1 减小主偏角Kr和副偏角Kr′的数值
减小主偏角, 加工表面粗糙度值会减小;减小副偏角Kr′, 会增大切削刃与已加工表面的接触长度, 能减小表面粗糙度的数值, 但过小的副偏角会引起振动。
1.2 增大刀尖圆弧半径r
刀尖圆弧半径r增大时, 使刀尖处的平均主偏角减少, 可以减小便面粗糙度值, 但会增大背向力和容易产生振动, 所以刀尖圆弧半径不能过大, 通常高速钢车刀r=0.5~5mm, 硬质合金车刀r=0.5~2mm。具体表现为如下图, 用尖刀加工时, 残留的最大高度为:Ry=f/ (cotKr+cot Kr′) 相应的轮廓算术平均偏差为Ra=Ry/4。用圆头加工时, 残留层的最大高度为Ry=f2/8r, 相应的轮廓算术平均偏差为Ra=Ry/4。那么在相同的条件下Kr=75°, Kr′=10°, f=0.2mm/r, 用尖头车刀和用圆头车刀车削外圆, 分别求出残留层的高度。解得尖头车刀Ra=0.0337mm, 而圆头车刀Ra=0.005mm。显而易见增大刀尖圆弧半径能减小表面粗糙度值。
a) 尖头刀b) 圆头刀
图残留层
1.3 减少进给量
进给量f是影响表面粗糙度最显著的一个因素, 进给量越少, 残留面积高度越小。并且, 此时鳞次、积屑瘤和振动不易产生, 表面质量越高。
2 实际粗糙度
实际粗糙度是指切削过程中出现的非正常原因造成的表面不平度。包括积屑瘤、亮斑、拉毛、加工振动等。减小实际粗糙度值, 可从采取以下措施:
2.1 避免工件产生积屑瘤
有些教材上又叫毛刺。用中等切削速度切削钢料或其他塑性金属时, 切屑与车刀前面之间产生很大的摩擦力, 尤其当车刀前面不太平滑时, 摩擦力更大, 同时产生很高的温度。在高温高压和很大的摩擦力作用下, 切削底层和上层产生滑移, 底层流动速度减慢。这层流速较慢的金属层, 成为滞留层。当摩擦力大于切削底层内部的滑移断裂抗力时, 滞留层的金属跟切屑分离而形成一个楔块粘在车刀前面上, 这块金属因为受加工硬化的影响, 硬度很高, 成为积屑瘤。影响积屑瘤产生的因素很多, 但切削速度影响最大。切削速度较低 (2~5m/min以下) 时, 切削流动较慢, 摩擦力未超过切削分子的结合力, 不会产生积屑瘤;切屑速度很高 (70m/min以上) 时, 温度很高, 切屑底层金属变软, 摩擦系数明显降低, 也不会产生积屑瘤;中等切削速度 (15~20m/min) 时, 切削温度约为300℃左右, 这时摩擦系数最大, 容易产生积屑瘤。因此在加工工件时避开最容易产生积屑瘤的中速区域。要减小表面粗糙度就应该避开中等切削速度。
2.2 避免磨损亮斑
磨钝的切削刃会将工件表面压出亮斑或亮点, 使表面粗糙度值增大, 这时应及时更换或重磨刀具。
2.3 防止切屑拉毛已加工表面
被切屑拉毛的工件表面一般是不规则的很浅的痕迹。这时应选用正值刃倾角车刀, 使切屑流向待加工表面, 并采用卷屑或断屑措施。
2.4 防振动
工件在车削加工时, 由于机床性能、工件材料及刀具等因素的影响, 易产生切削振动。切削过程中的振动会使加工表面出现周期性的横向和纵向振纹, 使工件的局部尺寸和工件的表面粗糙度发生变化, 并缩短刀具的使用寿命, 影响工件的加工质量。减小工件切削振动的方法主要有以下几种:
2.4.1对机床的调整机床各部应调整合适, 紧定牢固。主轴的松紧应经常检查, 并调整间隙, 因它往往是振动产生的主要原因, 并调整大、中、小滑板塞铁, 使间隙小于0.04mm, 且使移动乎稳轻便。
2.4.2对车刀的要求在保证强度的前提下, 车刀前角应尽可能取大一些, 加工细长轴时, 应采用大的主偏角。
2.4.3对切削深度的要求精车时, 应根据机床刚度决定刀刃和工件的接触长度, 并尽可能地采用弹簧光刀。粗车时切削深度愈小愈好 (一般为0.1~0.2mm) 。车削直径较小的工件, 应采用快转速, 慢走刀的方法。
2.4.4从理论上讲, 工件夹持装置应该使所夹工件尽可能靠近主轴前轴承, 刀具则应尽可能靠近刀塔本体, 而不出现悬臂状态。为此避免使用主轴内能够直接装夹弹簧夹头的车床, 因为夹头座使工件远离主轴前轴承, 夹持力小, 会增加振动。对较长的工件工件伸出卡盘长度不宜过长。当工件伸出卡盘长度超过直径的6倍时, 应用尾座顶尖支承, 同时尽量避免材料从主轴后端露出, 如果从主轴后端伸出的材料过长, 则须采用可靠的架持措施。修光刃过大, 容易引起振动, 一般= (1.2~1.5f) 。
2.4.5 选用较小的背吃刀量和进给量, 改变切削速度等。
2.4.6 隔离振源。隔离振动量大的设备 (如冲床、锻床等) 。
2.5 合理选用切削液
一般来说, 材料韧性越好, 塑性变形倾向越大, 表面粗糙度就越大。被加工材料对表面粗糙度的影响与其金相组织状态有关。切削液的冷却与润滑作用, 能减小切削过程的界面摩擦, 降低切削区温度, 减小塑性变形并抑制积屑瘤与麟次的生长, 对减小表面粗糙度有益。
3 结束语
减小表面粗糙度的方法很多, 但对于不同的工件, 使用的方法也是不一样的, 要做到具体问题具体分析, 使车床在车削工作中能安全、可靠、高效地工作。
摘要：机械零件加工的表面质量是指零件加工后的表面粗糙程度, 它是判定零件质量优劣的重要依据。
关键词：切削加工,表面粗糙度,重要依据
参考文献
[1]极限配合与技术测量基础[M].3版.中国劳动社会保障出版社, 2007.
[2]车工工艺学[M].4版.中国劳动保障出版社, 2007.
[3]金属切削原理与刀具[M].4版.中国劳动保障出版社, 2010.
关于表面粗糙度提高途径的探讨 篇8
一、减小切削加工表面粗糙度的措施
(1) 刀具方面:在工艺系统刚度足够时, 采用较大的刀尖圆弧半径re, 较小副偏角k'r, 使用长度比进给量稍大一些的k'r=0的修光刃;采用较大的前角r。加工塑性的材料, 提高刀具的刃磨质量, 减小刀具前、后刀面的粗糙度数值, 使其不大于Ra1.25μm;选用与工件亲和力小的刀具材料;对刀具进行氧、氮化处理;限制副刀刃上的磨损量;选用细颗粒的硬质合金做刀具等。
(2) 工件方面:应有适宜的金相组织 (低碳钢、低合金钢中应有铁素体加低碳马氏体、索氏体或片状珠光体, 高碳钢、高合金钢中应有粒状珠光体) ;加工中碳钢及中碳合金钢时若采用较高切削速度, 应为粒状珠光体;若采用较低切削速度, 应为片状珠光体组织。合金元素中碳化物的分布要细匀;易切钢中应含有硫铅等元素;对工件进行调质处理, 提高硬度, 降低塑性;减小铸铁中石墨的颗粒尺寸等。
(3) 切削条件方面:以较高的切削速度切削塑性材料;减小进给量;采用高效切削液;提高机床的运动精度, 增强工艺系统刚度;采用超声波振动切削加工等。
二、减小磨削加工表面粗糙度参数值的措施
(1) 砂轮特性方面:采用细粒度砂轮;提高磨粒切削刃的等高性;根据工件材料、磨料等选择适宜的砂轮硬度;选择与工件材料亲和力小的磨料;采用适宜的弹性结合剂的砂轮, 采用直径较大的砂轮;增大砂轮的宽度等。
(2) 砂轮修整方面:金刚石的耐磨性、刃口形状、安装角度应满足一定要求;选择适当的修整用量。
(3) 磨削条件方面:提高砂轮速度或降低工作速度, 使V砂/V工的比值增大;采用较小的纵向进给量、磨削深度, 最后进行无进给光磨。正确选用切削液的种类、浓度比、压力、流量和清洁度等;提高砂轮的平衡精度;提高主轴的回转精度、工作台运动的平衡性及整个工艺系统的刚度。
三、超精研、研磨、珩磨和抛光加工
这些加工方法的特点是没有与磨削深度相对应的用量参数, 一般只规定加工的压强。加工时所用的工具由加工面本身导向, 而相对于工件的定位基准没有确定的位置, 所使用的机床也不需要具有非常精确的成形运动。所以这些加工方法的主要作用是降低表面粗糙度, 而加工精度则主要由前面工序保证。采用这些方法加工时, 其加工余量都不可能太大, 一般只是前道工序公差的几分之一。因此, 这些加工方法均被称为零件表面的光整加工技术。
1. 超精研
(1) 概述:是降低零件表面粗糙度的一种有效的工艺方法。它是采用细粒度的磨条在一定的压力和切削速度下做往复运动, 对工件表面进行光整加工的方法。加工中有三种运动:工件低速回转运动、磨条轴向进给运动和磨条高速往复振摆运动。这三种运动使磨粒在工件表面上形成不重复的复杂轨迹。
(2) 切削过程与磨削不同, 一般可分为如下四个阶段:
(1) 强烈切削阶段:超精研加工时虽然磨条的磨粒细、压力小, 和工件与磨条之间易形成润滑油膜, 但在开始研磨时, 由于工件表面粗糙度, 少数凸峰上的压强很大, 破坏了油膜, 故切削作用强烈。
(2) 正常切削阶段:当少数凸峰被研磨平之后, 接触面积增加, 单位面积上的压力下降, 致使切削作用减弱而进入正常切削阶段。
(3) 微弱切削阶段:随着接触面积逐渐增大, 单位面积上的压力更低, 切削作用微弱, 且细小的切屑形成氧化物而嵌入磨条的空隙中, 从而使磨条产生光滑表面, 对工件表面进行抛光。
(4) 自动停止切削阶段:工件表面被研平, 单位面积上的压力极低, 磨条与工件之间又形成油膜, 不再接触, 故切削自动停止。
2. 研磨
(1) 概述:是一种常用的光整加工和精密加工方法。在采用精密的定型研磨工具的情况下, 可以达到很高的尺寸精度和形状精度, 表面粗糙度可达Rz0.04~Rz0.4, 多用于精密偶件、精密量规和精密量块等的最终加工。它是通过介于工件与硬质研具间磨料或研磨液的流动, 在工件和研磨剂之间产生机械摩擦或机械化学作用来去除微小加工余量的。
(2) 研磨加工的特点:
(1) 所有研具均采用比工件软的材料制成, 这些材料为铸铁、铜、青铜、巴氏合金、塑料及硬木等, 有时也可用钢做研具。
(2) 研具加工不仅具有磨粒切削金属的机械加工作用, 同时还有化学作用。磨料混合液或研磨膏使工件表面形成氧化层, 使之易于被磨料所切除, 因而大大加速了研磨过程的进行。
(3) 研磨时研具和工件的相对运动是复杂的, 因此每一磨粒不会在工件表面上重复自己的运动轨迹, 这样就有可能均匀地切除工件表面的凸峰。
(4) 研磨可以获得很高的尺寸精度和低表面粗糙度, 也可以提高工件表面的宏观形状精度, 但不能提高工件表面间的位置精度。
3. 珩磨
珩磨加工也是常用的光整加工中的一种工艺方法, 它不仅可以降低加工表面的粗糙度, 而且在一定的条件下还可以提高工件的尺寸及形状精度。珩磨加工基本上与超精研加工相同, 开始时珩磨头或珩磨轮与工件接触面积小, 单位面积压力大, 故切削作用强烈。随着工件加工表面粗糙度的凸峰被逐渐磨平, 压强下降, 磨粒的切削作用也就逐渐趋于停止。珩磨主要用于内孔表面, 但也可以对外圆或齿形表面进行加工。珩磨加工后的表面粗糙度一般为Rz0.4~Rz3.2, 在一定条件下还可达到Rz0.1以下。
4. 抛光
通常所说的抛光与研磨并没有本质上的区别, 只是其工具由软质材料制成。当被加工表面只要求低的粗糙度, 而对形状精度没有严格要求时, 就不能用硬的研具而只能用软的研具进行抛光加工。抛光常用于去掉前工序所留下来的痕迹, 或者用于“打光”已精加工过的表面。为了得到光亮美观的表面或为镀铬等作准备, 也常采用抛光加工。
摘要：本文详细地介绍了在日常的机械工业生产中, 如何提高表面粗糙度的一些方法。
关键词：表面粗糙度,提高措施,工件
参考文献
[1]任嘉卉.公差与配合[M].北京:机械工业出版社, 1990.[1]任嘉卉.公差与配合[M].北京:机械工业出版社, 1990.
[2]刘巽尔.几何量公差[M].北京:北京理工大学出版社, 1992.[2]刘巽尔.几何量公差[M].北京:北京理工大学出版社, 1992.
[3]王启平.机械制造工艺学[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社, 1995.[3]王启平.机械制造工艺学[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社, 1995.
高速铣削对表面粗糙度的研究 篇9
高速铣削加工技术作为目前世界先进的制造方法, 该技术近几年来在制造行业取得了较大的突破和较好的发展。目前, 高速铣削技术主要用在航空、航天、汽车制造和模具制造等方面。和普通铣削加工比较, 在精度和表面粗糙度方面有很大的提高。表面粗糙度是衡量高速铣削零件表面质量的一个重要技术指标。如何在高速铣削不锈钢零件中获得较好的表面粗糙度一直是制造从业者研究的主要内容。本文结合多年的工作经验及一些数据的借鉴, 总结了影响表面粗糙度的因素。
1 高速切削参数对表面粗糙度的影响
1.1 铣削深度ap对表面粗糙度的影响
根据加工记录数据可知, 切削深度对表面粗糙度的影响规律是随着深度的增加, 表面粗糙度的质量也就越差。具体分析如下:当高速铣削切削深度在1 mm时, 不锈钢获得较好的表面粗糙度, 能达到Ra0.8。适当增加切削深度达到2 mm时, 不锈钢的表面质量有细微下降。当深度增加到3 mm左右时, 表面粗糙度明显下降。分析原因, 主要是切削达到一定的深度后, 剪切力明显增加, 上一道工序在工件表面形成的变形在新工序剪切力的作用下脱离, 原始组织上形成的加工表面质量将会下降[1]。高速铣削不锈钢材料时, 在金属去除率恒定的情况下, 选用较小的轴向切深和较大的径向切深比选用较大轴向切深和较小径向切深更为有利。高速铣削不锈钢材料时, 选用较小的轴向切深不仅可大幅度降低切削力, 而且可获得更好的表面加工质量。
1.2 转速对表面粗糙度的影响
在高速铣削加工过程中, 机床转速增加, 加工的表面质量会降低。高速铣削加工中转速一般控制在10 000 r/min~30 000 r/min之间。在不同的转速区间, 表面质量有明显区别。这主要是转速提高, 切屑变形会变小, 当转速增加时, 机床做的功就越大, 产生的热量就越多, 导致切屑底部的温度过高, 形成一个高温层直接跟刀具前面接触, 刀头温度升高, 切削力降低, 零件的粗糙度值随之下降。在高速切削时也不是转速越高就越好, 转速升高, 在离心力的作用下, 刀具会发生摆动现象, 刀底跟切削面不平, 表面粗糙度增大[2]。
1.3 进给速度对表面粗糙度的影响
根据高速机床加工时进给速度的变化产生的表面粗糙度影响可以看出, 较高的进给速度相对低进给, 表面粗糙度要明显降低。进给速度不断增加, 切屑的变形系数减少, 待加工表面的变形跟切屑之间的变形程度不相同, 切屑底部的变形要大于顶部的变形。当进给速度增大时, 切屑的变形没有变化, 切削力会增大, 零件的表面粗糙度也会随着进给速度增加而上升。
2 高速铣削方式对表面粗糙度的影响
高速铣削加工主要有两种加工方式, 一是顺铣, 二是逆铣。在逆铣加工时, 切屑的厚度是由薄变厚, 切削厚度变化引起的铣削力波动会对加工表面粗糙度产生一定影响, 当轴向切深较小时, 随着铣削力的减小, 铣削力波动对加工表面粗糙度的影响也随之减小, 因此, 随着轴向切深的减小, 表面粗糙度Ra值呈下降趋势。刀刃接触工件时, 摩擦就会变大, 容易引起振动, 逆铣时的摩擦效应引起振动, 在拐角处产生振纹, 从而影响零件表面粗糙度。顺铣加工时, 切屑的厚度是由厚变薄的, 但切削力要大于逆铣, 摩擦效应较小, 但顺铣加工对刀具和工件的冲击力都比较大, 在加工不锈钢工件时, 最好能缩短刀具悬伸长度, 这样能保证较好的表面粗糙度。
3 不同的冷却方式对表面粗糙度的影响
目前, 高速铣削加工有几种冷却方式, 分别是干切、油雾冷却、高压空气冷却、卤化液冷却。经过对不同冷却方式的研究可以看出, 有冷却方式比干切产生的表面粗糙度要好, 而油雾冷却又比高压空气及卤化液冷却产生的表面质量好, 所以在加工时尽量采用油雾冷却的方式进行冷却。
4 不同铣刀对表面粗糙度的影响
4.1 立铣刀对表面粗糙度的影响
高速铣削加工过程中, 用立铣刀加工曲面时, 由于刀具存在刀轴倾角, 刀痕在切削行间形成了残留高度, 残留高度越大, 表面粗糙度值就越大, 所以可以适当减小后角大小, 降低残留高度, 降低表面粗糙度值[3]。
4.2 球头铣刀对表面粗糙度的影响
采用球头刀高速铣削加工时, 铣刀切削层参数不随着刀具姿势的变化而变化, 球头刀具对表面粗糙度影响主要体现在切削速度的变化上。切削速度增大时, 温度变化, 前刀面会形成月牙洼, 从而影响表面质量。充分研究切削刀具形状跟切削力, 刀具材料及寿命之间的关系, 能优选出适合高速铣削, 提高表面质量的刀具切削姿态。
5 结语
高速铣削工艺参数控制是否合适是控制表面质量的关键。工艺参数的优化是高速加工工艺过程最优的基础, 高速铣削参数对表面粗糙度的影响顺序分别是冷却形式、切削深度、进给速度、主轴转速, 所以要想获得较好的表面粗糙度, 可以在选择选择较高的转速, 较低的进给速度, 小的切深, 采用油雾冷却的方式, 来获取较好的表面粗糙度, 但是高速加工主要是提升切削效率, 效率的提升主要是提升进给速度和切削深度。因此, 在采用高速铣削加工时要在表面粗糙度合理的范围中, 尽可能提高进给速度和切深。高速铣削加工对表面粗糙度的研究还需要经给大量的实验和数据来研究, 让高速切削加工为机械加工发挥更加重要的作用。
参考文献
[1]贾方, 易红, 王兴松.金属切削振机理及其控制研究的新进展[J].中国制造业信息化, 2006, 35 (1) :61-71.
[2]汤爱君, 马海龙.机床再生颤振系统研究现状的综述[J].机床与液压, 2007, 35 (8) :223-225.
表面粗糙度参数的计算机评定 篇10
2002年我国颁布的GB/T3505-2000《产品几何技术规范 表面结构轮廓法 表面结构的术语、定义及参数》标准(以下简称新国标)取代了GB/T3505—1983。新国标与旧国标相比,评定参数方面有很多变化。
目前很多高校实验室和企业的检测部门使用的计量仪器只能检测几个参数,多项参数的检测装置价格较贵。鉴于此,本文使用Visual Basic,在Windows界面下实现了新国标表面粗糙度多项参数的评定。
1 评定参数与程序计算模型
1.1 评定基准线
轮廓的最小二乘中线是评定表面粗糙度参数的基准线,它是指在取样长度内,使轮廓线上各点的轮廓偏距平方和为最小的线。采用最小二乘法建立一元线性回归方程y=kx+b,斜率k和截距b的计算公式如下:
其中:xi、yi为各点坐标值;
1.2 轮廓的最大高度Rz
轮廓的最大高度Rz是在一个取样长度lr内,最大轮廓峰高Zp和最大轮廓谷深Zv之和。旧国标中也有轮廓最大高度,其符号为Ry。旧标准中的十点高度Rz在新标准中已取消。但是我国当前使用中的一些测量仪器是测量旧国标中的Rz,因此,当采用现行的技术文件和图样时必须注意它们的区别。
编程求Rz相对简单,只需用两个函数Max和Min分别求出轮廓峰高的最大值和轮廓谷深的最大值,然后将两值相加。
1.3 轮廓算术平均偏差Ra
轮廓算术平均偏差Ra(Arithmetical Mean Deviation of The Assessed Profile)是指在取样长度内,纵坐标值Z(x)绝对值的算术平均值。
近似为:
该参数同旧国标中的含义相同,只不过符号a在新国标中是小写,在旧国标中是下标。
1.4 支承长度率Rmr
轮廓的支承长度率Rmr(c)是指在给定水平位置c上轮廓的实体材料长度(即在一个给定水平位置c上用一条平行于x轴的线与轮廓单元相截所获得的各段线长之和Ml(c))与评定长度ln的比率,计算式为:
在旧国标中也有轮廓支承长度率tp参数,但定义和符号不同。tp为取样长度内的支承长度与取样长度之比,而Rmr(c)是在评定长度上定义的,定义更为确切,并且提供更稳定的曲线和相关参数。
轮廓支承长度是各截线长度之和,如图1所示,Ml(c)
Ml(c)=[x(2)-x(1)]+[x(4)-x(3)]+…+[x(NJD+1)-x(NJD)] 。
1.5 轮廓单元的平均宽度Rsm
轮廓单元的平均宽度Rsm是指在一个取样长度lr内轮廓单元宽度Xs的平均值。其计算式为:
其中:Xsi为第i个轮廓单元宽度,是指包含一个轮廓峰和一个相邻轮廓谷的一段中线长度。
Rsm对应旧国标中的轮廓微观不平度平均间距Sm,在新标准中取消了旧国标中的轮廓单峰平均间距S。
求轮廓单元平均宽度Rsm的思路是:先求轮廓与中线的交点数目njd,再通过交点数目求轮廓单元数目n,然后由轮廓单元数目和交点的横坐标求出平均轮廓宽度。公式如下:
其中:x(njd)和x(1)分别是最后一个交点和第一个交点的横坐标值。
2 程序实现
评定程序采用Visual Basic编程语言开发,在Windows操作系统下运行。程序采用模块化设计,以主程序为核心编制了很多子模块程序。关键的子模块有:根据采样数据求最小二乘中线,计算轮廓的支承长度率,绘制表面粗糙度的实际轮廓曲线,绘制轮廓的支承长度率曲线,计算Rz、Ra、Rsm等参数。
3 实例
设采样点数为25个,取样长度为2.5 mm,采样点的横坐标依次为0.1,0.2,…,2.5。由仪器依次测得各采样点对应横坐标的纵坐标值,检测数据见表1。
将以上25组数据由程序读入,程序自动绘制出数据曲线,通过程序运行得到表面粗糙度各评定参数和轮廓的支承长度率曲线。评定结果如图2所示。
4 结束语
本文中的程序以最小二乘中线为基准,按照最新的国家标准,可对多项表面粗糙度参数进行计算。表面粗糙度的实际轮廓和轮廓的支承长度率曲线直观地显示在运行界面上,提高了评定表面粗糙度的正确性和效率。
摘要：介绍了最新国家标准中表面粗糙度的评定参数,通过程序实现了多项粗糙度参数的计算,并用实例说明了程序的有效性。
关键词：表面粗糙度,参数评定,计算机
参考文献
[1]中华人民共和国国家标准.GB/T3505-2000产品几何技术规范表面结构轮廓法表面结构的术语、定义及参数[S].北京:国家标准出版社,2005.
[2]张泰昌.光切法测量表面粗糙度的常见问题与消除方法[J].机械工人.冷加工,2005(3):55-57.