机械零件的表面质量是除加工精度之外很重要的一个方面。加工表面质量是指机械零件在加工后的表面层状态。任何机械加工所得的表面,实际上不可能是理想的光滑表面,总是存在一定的微观几何形状误差。加工表面的微观几何形状误差,主要是由于切削加工过程中的刀痕、切屑分离时的塑性变形、刀具与被加工表面间的摩擦以及工艺系统的振动等原因造成的。 一台机器在正常的使用过程中,由于其零件的工作性能逐渐变坏,以致不能继续使用,大多数是由发生在零件表面或从零件表面开始的磨损、腐蚀或疲劳破坏等造成的。因此表面质量对零件的耐磨性、配合精度、疲劳强度、抗腐蚀性、接触刚度以及结合密封性等使用性能都有很大的影响。随着科学技术的进步和生产的发展,人们对机械零件的表面质量提出了越来越高的要求,尤其是在宇航、机床、汽车及仪器仪表等高速、精密机械设备中,一些重要零件在高压、高速、高温等恶劣条件下工作,零件表面除了要满足良好的物理力学性能外,对零件表面的几何形貌也有较高的要求。零件经切削加工后的表面形貌对零件的物理、机械性能以及使用寿命有较大的影响,其中既包含一些有规律的周期性因素,也包含一些很难预测的随机成份,单纯使用粗糙度参数无法直观地表达出零件表面的实际形貌,因此需要对其进行深入研究。如何准确地测量和评定表面质量及其形貌特征成为国内外学者不断研究的一个重要课题。 本研究题目运用车削加工零件表面成形原理和振动理论,提出了一种描述外圆车削加工表面三维形貌的建模方法。在分析影响表面形貌诸因素的基础上,根据影响程度的大小,重点考虑f、r_ε、f_r、n以及刀具角度等因素。在模型中引入一些重要的相关切削参数,建立刀具—工件系统的振动方程。通过对工件表面进行分割,建立表面三维形貌的模型;然后应用MATTAB软件对表面三维形貌进行模拟仿真,得到模拟的加工表面的微观形貌,并对其进行分析;最后采用与仿真条件相对应的加工条件进行实验研究。实验研究结果与仿真结果吻合较好,表明本课题提出的建模方法是合理可行的,对加工参数的选择以确定合理的工件表面纹理、保证加工工件的表面质量,具有较大的指导意义。