機械部品の加工では、被削材は切削抵抗や切削熱の影響を受け、表層金属の物理的および機械的特性が変化します。 研削の過程では、塑性変形と切削熱が刃先よりも深刻になります。 部品の機械加工面の機械的特性を確保するには、部品の機械加工面の機械的特性に影響を与える要因を知る必要があります。
1. 冷間加工硬化と評価パラメータ
(1) 金属の冷間加工硬化
機械加工の過程で、切削力の役割により、塑性変形が非常に発生しやすく、格子が歪んだり、歪んだり、壊れたりすることさえあります。 これらは、冷間加工硬化と呼ばれる表面金属の硬度と強度を向上させます。
(2) 冷間加工硬化に影響する主な要因
刃先の鈍い半径の増加に伴い、表面金属への押し出し効果が強化され、塑性変形が悪化し、冷間硬度が強化されます。
工具後面の摩耗が大きくなり、工具後面と加工面との間の摩擦固定により塑性変形が増加し、硬化につながります。
加工硬化切削速度に対する切れ刃の鈍い半径の影響が増加し、工具とワークピース間の相互作用時間が短縮されるため、塑性変形の拡張深さが減少し、硬化層の深さが減少します。 切削速度を上げると、切削熱が被削材表面に作用する時間が短くなり、硬化します。
2. 表層材料の金属組織の変化
（1）研削焼け：研削ワーク表面の温度が相変化温度を超えると、表面金属は金属組織学的変化を受け、表面金属の強度と硬度が低下し、残留応力とわずかな亀裂が生じます。 焼入れ鋼の研削加工では、焼戻し焼け、焼入れ焼け、焼鈍焼けが発生する場合があります。
焼戻し焼入れ: 研削領域の温度は、焼き入れ鋼の変態温度を超えていませんが、粗いボディの変態温度を超えています。 ワークピースの表面金属の焼き戻しマルテンサイト構造は、硬度の低い焼き戻し組織に変換されます。
焼入れ焼入れ：切削領域の温度が相変化温度を超えると、クーラント焼入れの役割と相まって、表面金属は二次焼入れを受け、その硬度は焼戻しマルテンサイトの硬度よりも高くなりますが、下層はゆっくりと冷却され、元の焼戻しマルテンサイトよりも硬度の低い焼戻し布が現れます。
アニーリングバーン：切削領域の温度が相変化温度を超え、研削領域にクーラントが入らない場合、表面金属が戻り構造を生成し、表面硬度が急激に低下します。
（2）表面層の残留応力：切削力の作用下で、機械加工された表面は引張応力の影響を受け、伸び塑性変形を引き起こします。 表面積が増加する傾向にある場合、内層は弾性変形します。 切削力を取り除くと、内部の金属は回復しようとしますが、表層の塑性変形の限界により、元の形状に戻ることはできません。 したがって、表層には残留圧縮応力が、内層には引張応力が残留します。