干式切削20Cr表面粗糙度和残余应力研究

发布时间：2024-04-09 21:22

　　针对低渗碳钢20Cr材料制作齿轮轴等零件表面质量要求,如表面粗糙度低于1.6 μm,零件表面耐疲劳性能良好。试验采用干式切削20Cr钢材方式,在背吃刀量固定的工序中,研究切削速度和进给量对20Cr材料表面粗糙度的影响,同时结合有限元技术,分析切削速度和进给量对20Cr表面残余应力的影响。干式切削试验采用单因素方法,进行多组干式切削20Cr工件,对比分析各组工件表面粗糙度,结果表明当进给量较小时,切削速度对工件表面粗糙度有显著影响,表现为表面粗糙度随切削速度增加而变大;当切削速度一定时,进给量增加导致表面粗糙度变大,并且进给量对表面粗糙度的影响大于切削速度;对于工件表面残余应力,增加切削速度和进给量均导致残余应力变大,因而较小的切削速度和进给量可以降低工件表面残余应力,改善应力分布状态。

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【部分图文】：

图1PCBN刀具

本次干式切削试验选择刀具材料为PCBN刀具,其具有良好的切削性能,主要用于干式切削加工各种高硬度难加工材料[28-30]。图1是FBS超强贯通焊接聚晶PCBN刀具,其型号为CNGA120404。工件材料为20Cr棒料,硬度为56HRC,20Cr材料中所含各元素如表1所示。

图2切削速度对表面粗糙度影响

图2是切削速度对表面粗糙度影响的曲线分布情况。分析图2可知,当进给量f=0.1mm/r时,随着切削速度的增加,20Cr工件表面粗糙度整体呈现变大趋势,这种趋势在切削速度vc=400r/min后变得更加明显。当进给量f=0.2mm/r时,工件表面粗糙度随切削速度增加呈现明显的增大变....

图3不同切削速度下,进给量对表面粗糙度的影响

图3是不同切削速度下,进给量对表面粗糙度影响的曲线图。分析图3中曲线的趋势,发现表面粗糙度随进给量增加而呈现出正比增加的趋势,且粗糙度增加的趋势不受切削速度的影响,即进给量对工件已加工表面粗糙度的影响不因切削速度变化而变化。在切削过程中,增加进给量,会导致刀具切除工件表层材时产生....

图5表面粗糙度曲面模型

为优化切削速度和进给量对表面粗糙度的影响,绘制切削速度、进给量和表面粗糙度曲面模型,如图5所示。分析图5表面粗糙度曲面模型,发现切削速度vc=400r/min,进给量f=0.1mm/r时,工件已加工表面粗糙度值最小,此时的表面质量最好。金属切削是一个相对复杂的过程,在切削速度vc....

本文编号：3949657