数控机床表面层物理力学性能

　　(1)袁面层加工硬化表面层加工硬化是指工件经加工后，其表层的强度和硬度高于母体产生冷硬层的现象，也称为表面层的冷硬或强化，它是在一定条件下，切削温度使材料软化，更高的温度将引起相变。数控机床所以说，加工硬化就是这种软化、相变和硬化综合过程的结果。数控机床表面层加工硬化的程度是由产生塑性变形的力、变形速度及变形时的温度决定的。数控机床影响加工硬化的主要因素有：   

　　1)刀具几何参数。刀具前角为负值、后角偏小、刃口圆弧半径或刃口磨损时，刀具对工件巳加工表面的挤压和摩擦加剧，促使硬化程度和硬化层深度增加。 

　　2)切削用量。数控机床增大进给量，切削力、切削热和塑性变形同步增大，使硬化程度和硬化层深度增加；但进给量太小时，切削刃反复挤压已加工表面，也会使加工硬化程度增加。 

　　增大切削速度，缩短了刀具与工件的接触时间，使塑性变形减小，而切削温度的升高，则有助于冷硬的回复。所以，在一般情况下，切削速度增大，硬化程度减小。 

　　3)工件材料。数控机床材料塑性越大，切削时产生的塑性变形也越大，硬化程度和硬化层深度也越严重。 

　　(2)表面层残余应力表面层残余应力是指切削加工后，工件表层残留的压应力或拉应力。切削过程中，在切削力、切削热以及塑性变形的综合作用下，工件的表层金属组织会发生形状、体积或金相组织的变化，从而在金属的表面层与基体间产生相互平衡的残余应力。数控机床产生表面层残余应力的主要原因是：   

　　1)冷态塑性变形。数控机床在切削力的作用下，表层金属产生的塑性变形，表面沿着切削速度方向产生拉伸变形，金属品格被拉长，而基体金属却处于弹性变形状态。当切削力消除后，基体金属趋于回复，但受到表层金属的阻碍，因而在表层产生残余压应力，在里层产生残余拉应力。   

　　2)热态塑性变形。数控机床在切削热作用下，使工件表面局部温升过高，而基体温度相对较低，从而使工件表面的热膨胀受到阻碍，在表层产生很大的热压应力。

　　当切削过程结束时，表面温度下降，其冷却收缩又受到基体的限制，使表层产生拉应力。数控机床切削温度越高，热变形越大，残余拉应力也越大，有时甚至在工件表面产生裂纹。   

　　3)金相组织变化。数控机床切削热产生的高温会引起表面层金相组织变化。由于不同的金相组织有不同的密度，数控机床表面层金相组织的变化将造成体积的变化。数控机床表面层体积膨胀或缩小时，因为受到基体的限制，将分别产生压应力或拉应力。

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