切削殘余應力是如何產生的
新聞來源：www.tjhbrc.com 發布時間：2021-07-31 08:47 瀏覽量：
產生機理
零件在進行切削時，由于已加工表面受到切削力和切削熱的作用而發生嚴重的不均勻彈塑性變形，以及金相組織的變化影響將產生切削殘余應力。產生切削殘余應力的原因主要包括以下三種。
�。�1）機械應力塑性變形效應
在切削過程中，原本與切屑相連的表面層金屬產生相當大的、與切削方向相同的彈塑性變形，切屑切離后使表面呈現殘余拉應力而心部為殘余壓應力。同時，表層金屬在背向力方向也發生塑性變形，刀具對加工表面的擠壓使表層金屬發生拉伸塑性變形，但由于受到基體金屬的阻礙，從而在工件表層產生殘余壓應力。另外，表層金屬的冷態塑性變形使晶格扭曲而疏松，密度減小，體積增大，也會使表層產生殘余壓應力而心部為殘余拉應力。
�。�2）熱應力塑性變形效應
切削時，強烈的塑性變形和摩擦使已加工表面層的溫度很高，而心部溫度較低。當熱應力超過材料的屈服強度時，表層在高溫下將伸長，但由于受到基體材料的限制，本應該發生的伸長被壓縮。在切削后的冷卻過程中，金屬彈性逐漸恢復。當冷卻到室溫時，表層金屬要收縮，但由于受到基體金屬的阻礙，工件表層產生殘余拉應力。
�。�3）表層局部金相組織轉變
切削時產生的高溫會引起表面層金相組織的變化，由于不同的金相組織密度不同，表層體積也將發生變化。例如，馬氏體密度為7.75g/cm3，奧氏體密度為7.968g/cm3，珠光體密度為7.78g/cm3，鐵素體密度為7.88g/cm3。若表層體積膨脹，會產生殘余壓應力；反之，則產生殘余拉應力。
影響因素
切削殘余應力的性質和大小受很多因素的影響，掌握這些因素的影響規律并進行合理選擇，對于降低殘余應力和優化切削過程是很有必要的。
（1）工件材料的影響
工件材料本身狀態及其物理力學性能對切削殘余應力產生直接影響。塑性好的材料切削加工后通常產生殘余拉應力；塑性差的材料則產生殘余壓應力。根據工件材料的具體初始應力狀態，切削加工可能使工件內殘余應力值增大或減小。
�。�2）切削參數的影響
切削速度的影響一般是通過“溫度因素”來進行的。切削速度較低時，易產生殘余拉應力；切削速度較高時，由于切削溫度升高，易產生殘余壓應力。增加進給量和切削深度時，被切削層金屬的截面及體積增大，使刀刃前的塑性變形區和變形程度增加。如果此時切削速度較高，則溫度因素的影響也有所加強，因此表面殘余拉應力將會增大。
（3）刀具參數的影響
當增大刀具的前角、后角，減小刀尖的圓弧半徑和切削刃的鈍圓半徑時，殘余應力會減小。刀具的鋒利性、后刀面的磨損或鈍圓半徑對殘余應力的影響很大，其次是刀具前角。