機(jī)械加工表面質(zhì)量(9)課件

1、第五章第五章 機(jī)械制造質(zhì)量分析與控制機(jī)械制造質(zhì)量分析與控制 生產(chǎn)任何一種機(jī)械產(chǎn)品，都要求生產(chǎn)任何一種機(jī)械產(chǎn)品，都要求在保證質(zhì)量的前提下，做到高效率、在保證質(zhì)量的前提下，做到高效率、低消耗。低消耗。產(chǎn)品的質(zhì)量是第一位的，產(chǎn)品的質(zhì)量是第一位的，沒(méi)沒(méi)有質(zhì)量，高效率、低成本就失去了意有質(zhì)量，高效率、低成本就失去了意義。義。產(chǎn)品質(zhì)量是指用戶對(duì)產(chǎn)品的滿意程度。產(chǎn)品質(zhì)量是指用戶對(duì)產(chǎn)品的滿意程度。第五章第五章 機(jī)械制造質(zhì)量分析與控制機(jī)械制造質(zhì)量分析與控制 它有三層含意：一是產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量；它有三層含意：一是產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量；二是產(chǎn)品的制造質(zhì)量；三是服務(wù)。二是產(chǎn)品的制造質(zhì)量；三是服務(wù)。 以往強(qiáng)調(diào)較多的往往是制造質(zhì)

2、量，以往強(qiáng)調(diào)較多的往往是制造質(zhì)量，現(xiàn)代的質(zhì)量觀，主要站在用戶的立場(chǎng)上現(xiàn)代的質(zhì)量觀，主要站在用戶的立場(chǎng)上衡量。衡量。 當(dāng)今，服務(wù)也占據(jù)越來(lái)越重要的地位。當(dāng)今，服務(wù)也占據(jù)越來(lái)越重要的地位。 第五章第五章 機(jī)械制造質(zhì)量分析與控制機(jī)械制造質(zhì)量分析與控制 制造質(zhì)量制造質(zhì)量，它主要指產(chǎn)品的制造與，它主要指產(chǎn)品的制造與設(shè)計(jì)的符合程度。設(shè)計(jì)的符合程度。 設(shè)計(jì)質(zhì)量設(shè)計(jì)質(zhì)量，主要反映所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，主要反映所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，與用戶與用戶 ( (顧客顧客) ) 的期望之間的符合程度。的期望之間的符合程度。 服務(wù)主要包括售前的服務(wù)，售后的培訓(xùn)、服務(wù)主要包括售前的服務(wù)，售后的培訓(xùn)、維修、安裝等。維修、安裝等。 第五章第五章

3、機(jī)械制造質(zhì)量分析與控制機(jī)械制造質(zhì)量分析與控制 產(chǎn)品的制造質(zhì)量主要與零件制造質(zhì)產(chǎn)品的制造質(zhì)量主要與零件制造質(zhì)量、產(chǎn)品的裝配質(zhì)量有關(guān)，零件的制造量、產(chǎn)品的裝配質(zhì)量有關(guān)，零件的制造質(zhì)量是保證產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)。質(zhì)量是保證產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)。 零件的機(jī)械制造質(zhì)量包括零件的機(jī)械制造質(zhì)量包括零件幾何零件幾何精度精度和零件表面層的和零件表面層的物理機(jī)械性能物理機(jī)械性能兩個(gè)兩個(gè)方面。方面。第五章第五章 機(jī)械制造質(zhì)量分析與控制機(jī)械制造質(zhì)量分析與控制 零件的零件的幾何誤差幾何誤差包括尺寸誤差、幾包括尺寸誤差、幾何形狀誤差和位置誤差。幾何形狀誤差何形狀誤差和位置誤差。幾何形狀誤差又可分為宏觀幾何形狀誤差、波度和微又可分為宏

4、觀幾何形狀誤差、波度和微觀幾何形狀誤差，參見(jiàn)圖觀幾何形狀誤差，參見(jiàn)圖5-15-1。 圖圖5-1 5-1 微觀幾何形狀誤差、波度與微觀幾何形狀誤差、波度與宏觀幾何形狀誤差宏觀幾何形狀誤差第五章第五章 機(jī)械制造質(zhì)量分析與控制機(jī)械制造質(zhì)量分析與控制 表面粗糙度表面粗糙度是加工表面的微觀幾何是加工表面的微觀幾何形狀誤差，其波距形狀誤差，其波距 () () 與波高與波高 () () 之比之比一般小于一般小于5050。 波距波距 () () 與波高與波高 () () 之比在之比在501000501000范圍內(nèi)的幾何形狀誤差，稱為范圍內(nèi)的幾何形狀誤差，稱為波度波度。 波距波距 () () 與波高與波高 ()

5、 () 之比大于之比大于10001000的幾何形狀誤差，稱為的幾何形狀誤差，稱為宏觀幾何形狀誤宏觀幾何形狀誤差差。第五章第五章 機(jī)械制造質(zhì)量分析與控制機(jī)械制造質(zhì)量分析與控制 零件表面層物理機(jī)械性能方面的質(zhì)零件表面層物理機(jī)械性能方面的質(zhì)量主要是指表面層材料的冷作硬化、金量主要是指表面層材料的冷作硬化、金相組織的變化、殘余應(yīng)力。相組織的變化、殘余應(yīng)力。 本章將機(jī)械制造質(zhì)量分成加工精度本章將機(jī)械制造質(zhì)量分成加工精度和表面質(zhì)量?jī)蓚€(gè)方面來(lái)研究。前者包括和表面質(zhì)量?jī)蓚€(gè)方面來(lái)研究。前者包括尺寸精度、宏觀幾何形狀精度和位置精尺寸精度、宏觀幾何形狀精度和位置精度；后者包括表面粗糙度、波度和表面度；后者包括表面粗

6、糙度、波度和表面層材料物理機(jī)械性能。層材料物理機(jī)械性能。 第五章第五章 機(jī)械制造質(zhì)量分析與控制機(jī)械制造質(zhì)量分析與控制主要內(nèi)容：主要內(nèi)容： 機(jī)械加工精度機(jī)械加工精度 工藝過(guò)程的統(tǒng)計(jì)分析工藝過(guò)程的統(tǒng)計(jì)分析 機(jī)械加工表面質(zhì)量機(jī)械加工表面質(zhì)量 機(jī)械加工過(guò)程中的幾種振動(dòng)形式機(jī)械加工過(guò)程中的幾種振動(dòng)形式第三節(jié)第三節(jié) 機(jī)械加工表面質(zhì)量機(jī)械加工表面質(zhì)量 機(jī)械加工機(jī)械加工表面質(zhì)量表面質(zhì)量是以機(jī)械零件的加是以機(jī)械零件的加工表面和表面層作為分析和研究對(duì)象的。工表面和表面層作為分析和研究對(duì)象的。零件表面和表面層經(jīng)過(guò)常規(guī)機(jī)械加工或特零件表面和表面層經(jīng)過(guò)常規(guī)機(jī)械加工或特種加工后總是存在著一定程度的微觀不平種加工后總是存在

7、著一定程度的微觀不平度、冷作硬化、殘余應(yīng)力以及金相組織變度、冷作硬化、殘余應(yīng)力以及金相組織變化等問(wèn)題，雖然只產(chǎn)生在很薄的表面層中，化等問(wèn)題，雖然只產(chǎn)生在很薄的表面層中，但對(duì)零件的使用性能如配合精度、耐磨性、但對(duì)零件的使用性能如配合精度、耐磨性、抗腐蝕性和疲勞強(qiáng)度等有很大影響?？垢g性和疲勞強(qiáng)度等有很大影響。第三節(jié)第三節(jié) 機(jī)械加工表面質(zhì)量機(jī)械加工表面質(zhì)量 研究機(jī)械加工表面質(zhì)量的目的，就研究機(jī)械加工表面質(zhì)量的目的，就是為了掌握機(jī)械加工中各種工藝因素對(duì)是為了掌握機(jī)械加工中各種工藝因素對(duì)加工表面質(zhì)量影響的規(guī)律，以便運(yùn)用這加工表面質(zhì)量影響的規(guī)律，以便運(yùn)用這些規(guī)律來(lái)控制加工過(guò)程，最終達(dá)到改善些規(guī)律來(lái)控制加

8、工過(guò)程，最終達(dá)到改善表面質(zhì)量、提高產(chǎn)品使用性能的目的。表面質(zhì)量、提高產(chǎn)品使用性能的目的。 機(jī)械加工表面質(zhì)量主要內(nèi)容包括兩機(jī)械加工表面質(zhì)量主要內(nèi)容包括兩部分，即表面的幾何形狀特征和表面層部分，即表面的幾何形狀特征和表面層的物理、機(jī)械性能變化。的物理、機(jī)械性能變化。第三節(jié)第三節(jié) 機(jī)械加工表面質(zhì)量機(jī)械加工表面質(zhì)量1.1.表面的幾何形狀特性，主要由以下兩個(gè)表面的幾何形狀特性，主要由以下兩個(gè)部分組成：部分組成：(1)(1)表面粗糙度表面粗糙度：表面的微觀幾何形狀誤差；：表面的微觀幾何形狀誤差；(2)(2)波度波度：介于加工精度（宏觀）和表面粗：介于加工精度（宏觀）和表面粗糙度之間的周期性幾何形狀誤差，它

9、主糙度之間的周期性幾何形狀誤差，它主要是加工過(guò)程中工藝系統(tǒng)的振動(dòng)所引起要是加工過(guò)程中工藝系統(tǒng)的振動(dòng)所引起的。的。第三節(jié)第三節(jié) 機(jī)械加工表面質(zhì)量機(jī)械加工表面質(zhì)量2.2.表面層的物理、機(jī)械性能的變化，主要表面層的物理、機(jī)械性能的變化，主要有以下三個(gè)方面的內(nèi)容：有以下三個(gè)方面的內(nèi)容：(1)(1)表面層因塑性變形引起的冷作硬化；表面層因塑性變形引起的冷作硬化；(2)(2)表面層因切削熱引起的金相組織的變化；表面層因切削熱引起的金相組織的變化；(3)(3)表面層中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。表面層中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。工件表面的波度是由機(jī)械加工振動(dòng)引起的。工件表面的波度是由機(jī)械加工振動(dòng)引起的。第三節(jié)第三節(jié) 機(jī)械加工表面

10、質(zhì)量機(jī)械加工表面質(zhì)量一、機(jī)械加工表面質(zhì)量對(duì)機(jī)器使用性能的影響一、機(jī)械加工表面質(zhì)量對(duì)機(jī)器使用性能的影響1.1.表面質(zhì)量對(duì)耐磨性的影響表面質(zhì)量對(duì)耐磨性的影響表面粗糙度對(duì)耐磨性的影響表面粗糙度對(duì)耐磨性的影響 零件磨損的三個(gè)階段：初期磨損階段，零件磨損的三個(gè)階段：初期磨損階段，正常磨損階段，急劇磨損階段。正常磨損階段，急劇磨損階段。 圖圖5-44 5-44 摩擦副的磨損過(guò)程摩擦副的磨損過(guò)程第三節(jié)第三節(jié) 機(jī)械加工表面質(zhì)量機(jī)械加工表面質(zhì)量 表面粗糙度對(duì)表面粗糙度對(duì)零件表面磨損的影零件表面磨損的影響很大。一般說(shuō)表響很大。一般說(shuō)表面粗糙度值愈小，面粗糙度值愈小，其耐磨性愈好。其耐磨性愈好。 接觸面的表面接觸面

11、的表面粗糙度有一個(gè)最佳粗糙度有一個(gè)最佳值值。 圖圖5-45 5-45 表面粗糙度與初期表面粗糙度與初期 磨損量的關(guān)系磨損量的關(guān)系第三節(jié)第三節(jié) 機(jī)械加工表面質(zhì)量機(jī)械加工表面質(zhì)量 表面粗糙度的最佳值與零件的表面粗糙度的最佳值與零件的工作情況有關(guān)，工作載荷加大時(shí)，工作情況有關(guān)，工作載荷加大時(shí)，初期磨損量增大，表面粗糙度最佳初期磨損量增大，表面粗糙度最佳值也加大。值也加大。第三節(jié)第三節(jié) 機(jī)械加工表面質(zhì)量機(jī)械加工表面質(zhì)量表面冷作硬化對(duì)耐磨性的影響表面冷作硬化對(duì)耐磨性的影響 加工表面的冷作硬化，使摩擦副表加工表面的冷作硬化，使摩擦副表面層金屬的顯微硬度提高，故一般可使面層金屬的顯微硬度提高，故一般可使耐磨

12、性提高。但過(guò)分的冷作硬化將引起耐磨性提高。但過(guò)分的冷作硬化將引起金屬組織過(guò)度疏松，甚至出現(xiàn)裂紋和表金屬組織過(guò)度疏松，甚至出現(xiàn)裂紋和表層金屬的剝落，使耐磨性下降。層金屬的剝落，使耐磨性下降。 如果表面層的金相組織發(fā)生變化，如果表面層的金相組織發(fā)生變化，其表層硬度相應(yīng)地也隨之發(fā)生變化，影其表層硬度相應(yīng)地也隨之發(fā)生變化，影響耐磨性。響耐磨性。 第三節(jié)第三節(jié) 機(jī)械加工表面質(zhì)量機(jī)械加工表面質(zhì)量2.2.表面質(zhì)量對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響表面質(zhì)量對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響 金屬受交變載荷作用后產(chǎn)生的疲勞金屬受交變載荷作用后產(chǎn)生的疲勞破壞往往發(fā)生在零件表面或表面冷硬層破壞往往發(fā)生在零件表面或表面冷硬層下面，因此零件的表面質(zhì)量對(duì)疲

13、勞強(qiáng)度下面，因此零件的表面質(zhì)量對(duì)疲勞強(qiáng)度影響較大。影響較大。第三節(jié)第三節(jié) 機(jī)械加工表面質(zhì)量機(jī)械加工表面質(zhì)量殘余應(yīng)力、冷作硬化對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響殘余應(yīng)力、冷作硬化對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響 殘余應(yīng)力殘余應(yīng)力對(duì)零件疲勞強(qiáng)度的影響很對(duì)零件疲勞強(qiáng)度的影響很大。表面層殘余拉應(yīng)力將使疲勞裂紋擴(kuò)大。表面層殘余拉應(yīng)力將使疲勞裂紋擴(kuò)大，加速疲勞破壞；而表面層殘余壓應(yīng)大，加速疲勞破壞；而表面層殘余壓應(yīng)力能夠阻止疲勞裂紋的擴(kuò)展，延緩疲勞力能夠阻止疲勞裂紋的擴(kuò)展，延緩疲勞破壞的發(fā)生。破壞的發(fā)生。 表面冷硬表面冷硬一般伴有殘余壓應(yīng)力的產(chǎn)一般伴有殘余壓應(yīng)力的產(chǎn)生，可以防止裂紋產(chǎn)生并阻止己有裂紋生，可以防止裂紋產(chǎn)生并阻止己有裂紋的擴(kuò)展

14、，對(duì)提高疲勞強(qiáng)度有利。的擴(kuò)展，對(duì)提高疲勞強(qiáng)度有利。第三節(jié)第三節(jié) 機(jī)械加工表面質(zhì)量機(jī)械加工表面質(zhì)量3.3.表面質(zhì)量對(duì)耐蝕性的影響表面質(zhì)量對(duì)耐蝕性的影響 零件的零件的耐蝕性耐蝕性在很大程度上取決于在很大程度上取決于表面粗糙度。表面粗糙度值愈大，則凹表面粗糙度。表面粗糙度值愈大，則凹谷中聚積腐蝕性物質(zhì)就愈多，抗蝕性就谷中聚積腐蝕性物質(zhì)就愈多，抗蝕性就愈差。愈差。 表面層的殘余拉應(yīng)力會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力腐表面層的殘余拉應(yīng)力會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂，降低零件的耐蝕性，而殘余壓蝕開(kāi)裂，降低零件的耐蝕性，而殘余壓應(yīng)力則能防止應(yīng)力則能防止應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。第三節(jié)第三節(jié) 機(jī)械加工表面質(zhì)量機(jī)械加工表面質(zhì)量二、影響表面粗糙

15、度的因素二、影響表面粗糙度的因素1.1.切削加工影響表面粗糙度的因素切削加工影響表面粗糙度的因素刀具幾何形狀的復(fù)映刀具幾何形狀的復(fù)映 刀具相對(duì)于工件作進(jìn)刀具相對(duì)于工件作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)時(shí)，在加工表面留下了切削層殘留面給運(yùn)動(dòng)時(shí)，在加工表面留下了切削層殘留面積，其形狀是刀具幾何形狀的復(fù)映，見(jiàn)圖積，其形狀是刀具幾何形狀的復(fù)映，見(jiàn)圖5-5-46 46 。圖圖5-46 5-46 車削時(shí)工件表面的殘留面積車削時(shí)工件表面的殘留面積第三節(jié)第三節(jié) 機(jī)械加工表面質(zhì)量機(jī)械加工表面質(zhì)量 對(duì)于車削來(lái)說(shuō)，如果背吃刀量較大，對(duì)于車削來(lái)說(shuō)，如果背吃刀量較大，主要是以刀刃的直線部分形成表面粗糙主要是以刀刃的直線部分形成表面粗糙度，此時(shí)

16、可不考慮刀刃圓弧半徑的影響，度，此時(shí)可不考慮刀刃圓弧半徑的影響，按圖按圖5-46a5-46a的幾何圖形可求得：的幾何圖形可求得：rrco tco tfH 如果背吃刀量較小，工件表面粗糙如果背吃刀量較小，工件表面粗糙度則主要由刀刃的圓弧部分形成，此時(shí)度則主要由刀刃的圓弧部分形成，此時(shí)按圖按圖4-46b4-46b的幾何圖形可求得：的幾何圖形可求得：22(1cos)2sin28fHrrr第三節(jié)第三節(jié) 機(jī)械加工表面質(zhì)量機(jī)械加工表面質(zhì)量式中式中 殘留面積高度；殘留面積高度；圖圖5-46 5-46 車削時(shí)工件表面的殘留面積車削時(shí)工件表面的殘留面積 f 進(jìn)給量；進(jìn)給量； 主偏角（）；主偏角（）； 副偏角；副

17、偏角； r刀尖圓弧半徑。刀尖圓弧半徑。由上述公式可知，減小由上述公式可知，減小f 、 、 及加大及加大 r ，可減小殘留面積的高度。，可減小殘留面積的高度。Hrkrkrkrk第三節(jié)第三節(jié) 機(jī)械加工表面質(zhì)量機(jī)械加工表面質(zhì)量 此外，適當(dāng)增大刀具的前角以減小切此外，適當(dāng)增大刀具的前角以減小切削時(shí)的塑性變形程度，合理選擇冷卻潤(rùn)滑削時(shí)的塑性變形程度，合理選擇冷卻潤(rùn)滑液和提高刀具刃磨質(zhì)量以減小切削時(shí)的塑液和提高刀具刃磨質(zhì)量以減小切削時(shí)的塑性變形和抑制刀瘤、鱗刺的生成，也是減性變形和抑制刀瘤、鱗刺的生成，也是減小表面粗糙度值的有效措施。小表面粗糙度值的有效措施。第三節(jié)第三節(jié) 機(jī)械加工表面質(zhì)量機(jī)械加工表面質(zhì)量

18、工件材料的性質(zhì)工件材料的性質(zhì) 加工塑性材料時(shí)，由刀具對(duì)金屬的加工塑性材料時(shí)，由刀具對(duì)金屬的擠壓產(chǎn)生了塑性變形，加之刀具迫使切屑擠壓產(chǎn)生了塑性變形，加之刀具迫使切屑與工件分離的撕裂作用，使表面粗糙度值與工件分離的撕裂作用，使表面粗糙度值加大。加大。 工件材料韌性愈好，金屬的塑性變工件材料韌性愈好，金屬的塑性變形愈大，加工表面就愈粗糙。形愈大，加工表面就愈粗糙。 加工脆性材料時(shí)，切屑呈碎粒狀，加工脆性材料時(shí)，切屑呈碎粒狀，由于切屑的崩碎而在加工表面留下許多麻由于切屑的崩碎而在加工表面留下許多麻點(diǎn)，使表面粗糙。點(diǎn)，使表面粗糙。第三節(jié)第三節(jié) 機(jī)械加工表面質(zhì)量機(jī)械加工表面質(zhì)量 切削用量切削用量 切削速度

19、對(duì)表面粗糙度的影響很大。切削速度對(duì)表面粗糙度的影響很大。加工塑性材料時(shí)，若切削速度處在產(chǎn)生積加工塑性材料時(shí)，若切削速度處在產(chǎn)生積屑瘤和鱗刺的范圍內(nèi)，加工表面將很粗糙，屑瘤和鱗刺的范圍內(nèi)，加工表面將很粗糙，參見(jiàn)圖參見(jiàn)圖5-475-47。若將切削速度選在積屑瘤和。若將切削速度選在積屑瘤和鱗刺產(chǎn)生區(qū)域之外，則可使表面粗糙度值鱗刺產(chǎn)生區(qū)域之外，則可使表面粗糙度值明顯減小。明顯減小。第三節(jié)第三節(jié) 機(jī)械加工表面質(zhì)量機(jī)械加工表面質(zhì)量圖圖5-47 5-47 加工塑性材料時(shí)切削速度對(duì)表面加工塑性材料時(shí)切削速度對(duì)表面 粗糙度的影響粗糙度的影響第三節(jié)第三節(jié) 機(jī)械加工表面質(zhì)量機(jī)械加工表面質(zhì)量 進(jìn)給量進(jìn)給量對(duì)表面粗糙度

20、的影響甚大。對(duì)表面粗糙度的影響甚大。 背吃刀量背吃刀量對(duì)表面粗糙度也有一定影對(duì)表面粗糙度也有一定影響。過(guò)小的背吃刀量或進(jìn)給量，將使響。過(guò)小的背吃刀量或進(jìn)給量，將使刀具在被加工表面上擠壓和打滑，形刀具在被加工表面上擠壓和打滑，形成附加的塑性變形，會(huì)增大表面粗糙成附加的塑性變形，會(huì)增大表面粗糙度值。度值。 第三節(jié)第三節(jié) 機(jī)械加工表面質(zhì)量機(jī)械加工表面質(zhì)量2.2.磨削加工影響表面粗糙度的因素磨削加工影響表面粗糙度的因素 磨削加工表面粗糙度的形成也是由磨削加工表面粗糙度的形成也是由幾何因素和表面金屬的塑性變形來(lái)決定幾何因素和表面金屬的塑性變形來(lái)決定的。的。 從幾何因素的角度分析，被磨表面從幾何因素的角度

21、分析，被磨表面單位面積上通過(guò)的砂粒數(shù)愈多，則該面單位面積上通過(guò)的砂粒數(shù)愈多，則該面積上的刻痕愈多，刻痕的等高性愈好，積上的刻痕愈多，刻痕的等高性愈好，表面粗糙度值愈小。表面粗糙度值愈小。 第三節(jié)第三節(jié) 機(jī)械加工表面質(zhì)量機(jī)械加工表面質(zhì)量 從塑性變形的角度分析，磨削過(guò)程從塑性變形的角度分析，磨削過(guò)程溫度高，磨削加工時(shí)產(chǎn)生的塑性變形要溫度高，磨削加工時(shí)產(chǎn)生的塑性變形要比刀刃切削時(shí)大得多。磨削時(shí)，金屬沿比刀刃切削時(shí)大得多。磨削時(shí)，金屬沿著磨粒的兩側(cè)流動(dòng)，形成溝槽兩側(cè)的隆著磨粒的兩側(cè)流動(dòng)，形成溝槽兩側(cè)的隆起，使表面粗糙度值增大。起，使表面粗糙度值增大。 第三節(jié)第三節(jié) 機(jī)械加工表面質(zhì)量機(jī)械加工表面質(zhì)量 影

22、響磨削表面粗糙度的主要因素有：影響磨削表面粗糙度的主要因素有： 砂輪的粒度砂輪的粒度 砂輪的粒度號(hào)數(shù)愈大，磨粒愈細(xì)，砂輪的粒度號(hào)數(shù)愈大，磨粒愈細(xì)，表面粗糙度值愈小。但過(guò)細(xì)，砂輪容易表面粗糙度值愈小。但過(guò)細(xì)，砂輪容易堵塞，反而會(huì)增大工件表面的粗糙度值。堵塞，反而會(huì)增大工件表面的粗糙度值。 砂輪的硬度砂輪的硬度 砂輪太硬砂輪太硬 ，工件表面粗糙度值增大。，工件表面粗糙度值增大。砂輪太軟，工件表面粗糙度值也會(huì)增大。砂輪太軟，工件表面粗糙度值也會(huì)增大。第三節(jié)第三節(jié) 機(jī)械加工表面質(zhì)量機(jī)械加工表面質(zhì)量砂輪的修整砂輪的修整 修整砂輪的金剛石工具愈鋒利，修修整砂輪的金剛石工具愈鋒利，修整導(dǎo)程愈小，修整深度愈小

23、，表面粗糙整導(dǎo)程愈小，修整深度愈小，表面粗糙度值愈小。度值愈小。 磨削速度磨削速度 提高磨削速度，工件表面粗糙度值提高磨削速度，工件表面粗糙度值小。小。 第三節(jié)第三節(jié) 機(jī)械加工表面質(zhì)量機(jī)械加工表面質(zhì)量磨削徑向進(jìn)給量與光磨次數(shù)磨削徑向進(jìn)給量與光磨次數(shù) 增大磨削徑向進(jìn)給量，塑性變形增增大磨削徑向進(jìn)給量，塑性變形增大，被磨表面粗糙度值增大。大，被磨表面粗糙度值增大。 增多光磨次數(shù)，可顯著降低磨削表增多光磨次數(shù)，可顯著降低磨削表面粗糙度值。面粗糙度值。 光磨光磨：磨削將結(jié)束時(shí)不再作徑向進(jìn)：磨削將結(jié)束時(shí)不再作徑向進(jìn)給，僅靠工藝系統(tǒng)的彈性恢復(fù)進(jìn)行的磨給，僅靠工藝系統(tǒng)的彈性恢復(fù)進(jìn)行的磨削。削。 第三節(jié)第三節(jié)

24、 機(jī)械加工表面質(zhì)量機(jī)械加工表面質(zhì)量工件圓周進(jìn)給速度與軸向進(jìn)給量工件圓周進(jìn)給速度與軸向進(jìn)給量 工件圓周進(jìn)給速度和軸向進(jìn)給量小，工件圓周進(jìn)給速度和軸向進(jìn)給量小，表面粗糙度值也小。但過(guò)小有可能出現(xiàn)燒表面粗糙度值也小。但過(guò)小有可能出現(xiàn)燒傷。傷。冷卻潤(rùn)滑液冷卻潤(rùn)滑液 冷卻潤(rùn)滑液可及時(shí)沖掉碎落的磨粒，冷卻潤(rùn)滑液可及時(shí)沖掉碎落的磨粒，減輕砂輪與工件的摩擦，降低磨削區(qū)的溫減輕砂輪與工件的摩擦，降低磨削區(qū)的溫度，減小塑性變形，并能防止磨削燒傷，度，減小塑性變形，并能防止磨削燒傷，使表面粗糙度值變小。使表面粗糙度值變小。 第三節(jié)第三節(jié) 機(jī)械加工表面質(zhì)量機(jī)械加工表面質(zhì)量三、影響加工表面層物理機(jī)械性能的因素三、影響加

25、工表面層物理機(jī)械性能的因素 在切削加工中，工件由于受到切削在切削加工中，工件由于受到切削力和切削熱的作用，使表面層金屬的物理力和切削熱的作用，使表面層金屬的物理機(jī)械性能產(chǎn)生變化，最主要的變化是表面機(jī)械性能產(chǎn)生變化，最主要的變化是表面層金屬顯微硬度的變化、金相組織的變化層金屬顯微硬度的變化、金相組織的變化和殘余應(yīng)力的產(chǎn)生。由于磨削加工時(shí)所產(chǎn)和殘余應(yīng)力的產(chǎn)生。由于磨削加工時(shí)所產(chǎn)生的塑性變形和切削熱比刀刃切削時(shí)更嚴(yán)生的塑性變形和切削熱比刀刃切削時(shí)更嚴(yán)重，因而磨削加工后加工表面層上述三項(xiàng)重，因而磨削加工后加工表面層上述三項(xiàng)物理機(jī)械性能的變化會(huì)更大。物理機(jī)械性能的變化會(huì)更大。第三節(jié)第三節(jié) 機(jī)械加工表面質(zhì)

26、量機(jī)械加工表面質(zhì)量1.1.表面層冷作硬化表面層冷作硬化冷作硬化及其評(píng)定參數(shù)冷作硬化及其評(píng)定參數(shù) 機(jī)械加工過(guò)程中因切削力作用產(chǎn)生機(jī)械加工過(guò)程中因切削力作用產(chǎn)生的塑性變形，使晶格扭曲、畸變，晶粒的塑性變形，使晶格扭曲、畸變，晶粒間產(chǎn)生剪切滑移，晶粒被拉長(zhǎng)和纖維化，間產(chǎn)生剪切滑移，晶粒被拉長(zhǎng)和纖維化，甚至破碎，這些都會(huì)使表面層金屬的硬甚至破碎，這些都會(huì)使表面層金屬的硬度和強(qiáng)度提高，這種現(xiàn)象稱為度和強(qiáng)度提高，這種現(xiàn)象稱為冷作硬化冷作硬化。第三節(jié)第三節(jié) 機(jī)械加工表面質(zhì)量機(jī)械加工表面質(zhì)量 表面層金屬?gòu)?qiáng)化的結(jié)果，會(huì)增大金表面層金屬?gòu)?qiáng)化的結(jié)果，會(huì)增大金屬變形的阻力，減小金屬的塑性，金屬屬變形的阻力，減小金屬的

27、塑性，金屬的物理性質(zhì)也會(huì)發(fā)生變化。的物理性質(zhì)也會(huì)發(fā)生變化。 被冷作硬化的金屬處于高能位的不被冷作硬化的金屬處于高能位的不穩(wěn)定狀態(tài)，只要一有可能，金屬的不穩(wěn)穩(wěn)定狀態(tài)，只要一有可能，金屬的不穩(wěn)定狀態(tài)就要向比較穩(wěn)定的狀態(tài)轉(zhuǎn)化，這定狀態(tài)就要向比較穩(wěn)定的狀態(tài)轉(zhuǎn)化，這種現(xiàn)象稱為種現(xiàn)象稱為弱化弱化。第三節(jié)第三節(jié) 機(jī)械加工表面質(zhì)量機(jī)械加工表面質(zhì)量 弱化作用的大小取決于溫度的高低、弱化作用的大小取決于溫度的高低、溫度持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短和強(qiáng)化程度的大小。溫度持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短和強(qiáng)化程度的大小。 評(píng)定冷作硬化的指標(biāo)有三項(xiàng)，即表評(píng)定冷作硬化的指標(biāo)有三項(xiàng)，即表層金屬的顯微硬度、硬化層深度和硬化層金屬的顯微硬度、硬化層深度和硬化

28、程度。程度。 第三節(jié)第三節(jié) 機(jī)械加工表面質(zhì)量機(jī)械加工表面質(zhì)量 影響冷作硬化的主要因素影響冷作硬化的主要因素 1 1刀具的影響刀具的影響 切削刃鈍圓半徑增大，對(duì)表層金屬切削刃鈍圓半徑增大，對(duì)表層金屬的擠壓作用增強(qiáng)，塑性變形加劇，導(dǎo)致的擠壓作用增強(qiáng)，塑性變形加劇，導(dǎo)致冷硬增強(qiáng)。冷硬增強(qiáng)。 刀具后刀面磨損增大，后刀面與刀具后刀面磨損增大，后刀面與被加工表面的摩擦加劇，塑性變形增大，被加工表面的摩擦加劇，塑性變形增大，導(dǎo)致冷硬增強(qiáng)。導(dǎo)致冷硬增強(qiáng)。第三節(jié)第三節(jié) 機(jī)械加工表面質(zhì)量機(jī)械加工表面質(zhì)量 2) 2)切削用量的影響切削用量的影響 切削速度增大，刀具與工件的作用切削速度增大，刀具與工件的作用時(shí)間縮短，

29、使塑性變形擴(kuò)展深度減小，時(shí)間縮短，使塑性變形擴(kuò)展深度減小，冷硬層深度減小。切削速度增大后，切冷硬層深度減小。切削速度增大后，切削熱在工件表面層上的作用時(shí)間也縮短削熱在工件表面層上的作用時(shí)間也縮短了，將使冷硬程度增加。了，將使冷硬程度增加。 進(jìn)給量增大，切削力也增大，表層進(jìn)給量增大，切削力也增大，表層金屬的塑性變形加劇，冷硬作用加強(qiáng)。金屬的塑性變形加劇，冷硬作用加強(qiáng)。第三節(jié)第三節(jié) 機(jī)械加工表面質(zhì)量機(jī)械加工表面質(zhì)量3)3)加工材料的影響加工材料的影響 工件材料的塑性愈大，冷硬現(xiàn)象就工件材料的塑性愈大，冷硬現(xiàn)象就愈嚴(yán)重。碳鋼中含碳量愈大，強(qiáng)度變高，愈嚴(yán)重。碳鋼中含碳量愈大，強(qiáng)度變高，塑性變小，冷硬程

30、度變小。有色金屬的熔塑性變小，冷硬程度變小。有色金屬的熔點(diǎn)低，容易弱化，冷硬現(xiàn)象就比鋼輕得多。點(diǎn)低，容易弱化，冷硬現(xiàn)象就比鋼輕得多。第三節(jié)第三節(jié) 機(jī)械加工表面質(zhì)量機(jī)械加工表面質(zhì)量 2.2.表面層材料金相組織變化表面層材料金相組織變化 磨削加工時(shí)，磨削比壓特別大，磨磨削加工時(shí)，磨削比壓特別大，磨削速度很高，切除金屬所消耗的功率遠(yuǎn)削速度很高，切除金屬所消耗的功率遠(yuǎn)大于切削加工。磨削加工所消耗的能量大于切削加工。磨削加工所消耗的能量絕大部分要轉(zhuǎn)化為熱，傳給被磨工件表絕大部分要轉(zhuǎn)化為熱，傳給被磨工件表面，使工件溫度升高，引起加工表面層面，使工件溫度升高，引起加工表面層金屬金相組織的顯著變化。金屬金相組

31、織的顯著變化。第三節(jié)第三節(jié) 機(jī)械加工表面質(zhì)量機(jī)械加工表面質(zhì)量磨削燒傷磨削燒傷 被磨工件表面層溫度達(dá)到相變溫度被磨工件表面層溫度達(dá)到相變溫度以上時(shí)，表層金屬發(fā)生金相組織的變化，以上時(shí)，表層金屬發(fā)生金相組織的變化，使表層金屬?gòu)?qiáng)度、硬度降低，并伴隨有使表層金屬?gòu)?qiáng)度、硬度降低，并伴隨有殘余應(yīng)力產(chǎn)生，甚至出現(xiàn)微觀裂紋，這殘余應(yīng)力產(chǎn)生，甚至出現(xiàn)微觀裂紋，這種現(xiàn)象稱為種現(xiàn)象稱為磨削燒傷磨削燒傷。第三節(jié)第三節(jié) 機(jī)械加工表面質(zhì)量機(jī)械加工表面質(zhì)量 在磨削淬火鋼時(shí)，可能產(chǎn)生以下三在磨削淬火鋼時(shí)，可能產(chǎn)生以下三種燒傷：種燒傷： 1)1)回火燒傷回火燒傷 如果磨削區(qū)的溫度未超過(guò)淬火鋼的如果磨削區(qū)的溫度未超過(guò)淬火鋼的相變

32、溫度，但己超過(guò)馬氏體的轉(zhuǎn)變溫度，相變溫度，但己超過(guò)馬氏體的轉(zhuǎn)變溫度，工件表層金屬的回火馬氏體組織將轉(zhuǎn)變工件表層金屬的回火馬氏體組織將轉(zhuǎn)變成硬度較低的回火組織，這種燒傷稱為成硬度較低的回火組織，這種燒傷稱為回火燒傷回火燒傷。 第三節(jié)第三節(jié) 機(jī)械加工表面質(zhì)量機(jī)械加工表面質(zhì)量 2)2)淬火燒傷淬火燒傷 如果磨削區(qū)溫度超過(guò)了相變溫度，如果磨削區(qū)溫度超過(guò)了相變溫度，再加上冷卻液的急冷作用，表層金屬發(fā)再加上冷卻液的急冷作用，表層金屬發(fā)生二次淬火，使表層金屬出現(xiàn)二次淬火生二次淬火，使表層金屬出現(xiàn)二次淬火馬氏體組織，其硬度比原來(lái)的回火馬氏馬氏體組織，其硬度比原來(lái)的回火馬氏體的高，在它的下層，因冷卻較慢，出體的

33、高，在它的下層，因冷卻較慢，出現(xiàn)了硬度比原先的回火馬氏體低的回火現(xiàn)了硬度比原先的回火馬氏體低的回火組織，這種燒傷稱為組織，這種燒傷稱為淬火燒傷淬火燒傷。第三節(jié)第三節(jié) 機(jī)械加工表面質(zhì)量機(jī)械加工表面質(zhì)量3)3)退火燒傷退火燒傷 如果磨削區(qū)溫度超過(guò)了相變溫度，如果磨削區(qū)溫度超過(guò)了相變溫度，而磨削區(qū)域又無(wú)冷卻液進(jìn)入，表層金屬將而磨削區(qū)域又無(wú)冷卻液進(jìn)入，表層金屬將產(chǎn)生退火組織，表面硬度將急劇下降，這產(chǎn)生退火組織，表面硬度將急劇下降，這種燒傷稱為種燒傷稱為退火燒傷退火燒傷。 第三節(jié)第三節(jié) 機(jī)械加工表面質(zhì)量機(jī)械加工表面質(zhì)量改善磨削燒傷的途徑改善磨削燒傷的途徑 磨削熱磨削熱是造成磨削燒傷的根源，是造成磨削燒傷

34、的根源，故改善磨削燒傷有兩個(gè)途徑：故改善磨削燒傷有兩個(gè)途徑： 一是盡可能地減少磨削熱的產(chǎn)生；一是盡可能地減少磨削熱的產(chǎn)生； 二是改善冷卻條件，盡量使產(chǎn)生的二是改善冷卻條件，盡量使產(chǎn)生的熱量少傳入工件。熱量少傳入工件。 第三節(jié)第三節(jié) 機(jī)械加工表面質(zhì)量機(jī)械加工表面質(zhì)量1)1)正確選擇砂輪正確選擇砂輪 砂輪的硬度太高，鈍化了的磨粒不砂輪的硬度太高，鈍化了的磨粒不易及時(shí)脫落，磨削力和磨削熱增加，容易及時(shí)脫落，磨削力和磨削熱增加，容易產(chǎn)生燒傷；易產(chǎn)生燒傷； 選用具有一定彈性的結(jié)合劑可以緩選用具有一定彈性的結(jié)合劑可以緩解磨削燒傷；解磨削燒傷； 當(dāng)磨削塑性較大的材料時(shí)，為避免當(dāng)磨削塑性較大的材料時(shí)，為避免砂

35、輪堵塞，選用磨粒較粗的砂輪。砂輪堵塞，選用磨粒較粗的砂輪。第三節(jié)第三節(jié) 機(jī)械加工表面質(zhì)量機(jī)械加工表面質(zhì)量 2) 2)合理選擇磨削用量合理選擇磨削用量 磨削徑向進(jìn)給量對(duì)磨削燒傷影磨削徑向進(jìn)給量對(duì)磨削燒傷影響很大。磨削徑向進(jìn)給量增加，磨削響很大。磨削徑向進(jìn)給量增加，磨削力和磨削熱急劇增加，容易產(chǎn)生燒傷。力和磨削熱急劇增加，容易產(chǎn)生燒傷。 適當(dāng)增大磨削軸向進(jìn)給量可以減適當(dāng)增大磨削軸向進(jìn)給量可以減輕燒傷。輕燒傷。第三節(jié)第三節(jié) 機(jī)械加工表面質(zhì)量機(jī)械加工表面質(zhì)量3)3)改善冷卻條件改善冷卻條件 磨削時(shí)冷卻液若磨削時(shí)冷卻液若能更多地進(jìn)入磨削區(qū)，能更多地進(jìn)入磨削區(qū)，就能有效地防止燒傷就能有效地防止燒傷現(xiàn)象的發(fā)生。提高冷現(xiàn)象的發(fā)生。提高冷卻效果的方式有高壓卻效果的方式有高壓大流量冷卻、噴霧冷大流量冷卻、噴霧冷卻、內(nèi)冷卻等。卻、內(nèi)冷卻等。 內(nèi)冷卻的工作原理內(nèi)冷卻的工作原理參見(jiàn)圖參見(jiàn)圖5-48 5-48 圖圖5-48 5-48 內(nèi)冷卻裝置內(nèi)冷卻裝置11錐形蓋錐形蓋 2 2通道孔通道孔 3 3砂砂輪中心腔輪中心腔 4 4有徑向小孔的薄有徑向小孔的薄壁套壁套第三節(jié)第三節(jié) 機(jī)械加工表面質(zhì)量機(jī)械加工表面質(zhì)量3.3.表面層殘余應(yīng)力表面