高速切削-1ppt課件

1、第四章第四章 機(jī)械加工外表質(zhì)量機(jī)械加工外表質(zhì)量概概 述述 掌握機(jī)械加工中各種工藝要素對(duì)外表質(zhì)量影響的規(guī)律，并運(yùn)用這些規(guī)律控制加工過(guò)程，以到達(dá)提高加工外表質(zhì)量、提高產(chǎn)品性能的目的。 實(shí)際闡明，零件的破壞普通總是從外表層開(kāi)場(chǎng)的。產(chǎn)品的任務(wù)性能，尤其是它的可靠性、耐久性等，在很大程度上取決于其主要零件的外表質(zhì)量。研討機(jī)械加工外表質(zhì)量的目的機(jī)械產(chǎn)品的失效方式因設(shè)計(jì)不周而導(dǎo)致強(qiáng)度不夠；零件的外表破壞磨損、腐蝕和疲勞破壞 少數(shù)多數(shù)4.1 機(jī)械加工外表質(zhì)量對(duì)零件運(yùn)用性能的影響機(jī)械加工外表質(zhì)量對(duì)零件運(yùn)用性能的影響一、機(jī)械加工外表質(zhì)量的概念1外表的幾何特征2外表層物理力學(xué)、化學(xué)性能(1)外表粗糙度(2)外表波度

2、(3)紋理方向(1)外表層加工硬化(冷作硬化)。(2)外表層金相組織變化。(3)外表層產(chǎn)生剩余應(yīng)力。 1、外表的幾何外形特征 加工后外表外形，總是以“峰、“谷的方式偏離其理想光滑外表。按偏離程度有宏觀和微觀之分。波距：峰與峰或谷與谷間的間隔 ， 以L表示；波高：峰與谷間的高度，以H 表示。 波距與波高L/H1000時(shí)，屬于宏觀幾何外形誤差；L/H1000時(shí)，屬于宏觀幾何外形誤差；L/H50時(shí)，屬于微觀外形誤差，稱(chēng)作外表粗糙度；L/H=50 1000時(shí)，稱(chēng)作外表波度； 紋理方向 是指外表刀紋的方向，取決于外表構(gòu)成所采用的機(jī)械加工方法。普通運(yùn)動(dòng)副或密封件對(duì)紋理方向有要求。 傷痕 是指在加工外表個(gè)別

3、位置出現(xiàn)的缺陷，如沙眼、氣孔、裂痕等。2、外表層物理力學(xué)、化學(xué)性能表示方法(1)外表金屬層的冷作硬化 指工件在加工過(guò)程中，外表層金屬產(chǎn)生劇烈的塑性變形，使工件加工外表層的強(qiáng)度和硬度都有所提高的景象。冷硬層深度 h硬化程度 N 硬化程度：%1000 HHN其中：H加工后外表層的顯微硬度H0資料原有的顯微硬度(2)外表層金相組織變化(3)外表層產(chǎn)生剩余應(yīng)力 指的是加工中，由于切削熱的作用引起表層金屬金相組織發(fā)生變化的景象。如磨削時(shí)常發(fā)生的磨削燒傷，大大降低外表層的物理機(jī)械性能。 指的是加工中，由于切削變形和切削熱的作用，表層金屬晶格發(fā)生不同程度的塑性變形或產(chǎn)生金相組織的變化，使表層金屬產(chǎn)生剩余應(yīng)力

4、。剩余應(yīng)力超越資料強(qiáng)度極限就會(huì)產(chǎn)生外表裂紋。二、加工外表質(zhì)量對(duì)機(jī)器零件運(yùn)用性能的影晌1外表質(zhì)量對(duì)零件耐磨性的影響第一階段 初期磨損階段第二階段 正常磨損階段第三階段 急劇磨損階段零件的磨損可分為三個(gè)階段 不是外表粗糙度值越小越耐磨，在一定任務(wù)條件下，摩擦副外表總是存在一個(gè)最正確外表粗糙度值，外表粗糙度Ra值約為0.320.25m較好。外表粗糙度對(duì)摩擦副的影響 重載情況下，由于壓強(qiáng)、分子親和力和光滑液的儲(chǔ)存等要素的變化，其規(guī)律與上述有所不同。外表紋理方向?qū)δ湍バ缘挠绊懲獗砑y理方向影響金屬外表的實(shí)踐接觸面積和光滑液的存留情況。 輕載時(shí)，兩外表的紋理方向與相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向一致時(shí)，磨損最??；當(dāng)兩外表紋理方

5、向與相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向垂直時(shí)，磨損最大。 過(guò)度的加工硬化會(huì)使金屬組織疏松，甚至出現(xiàn)疲勞裂紋和產(chǎn)生剝落景象，從而使耐磨性下降。外表層的加工硬化對(duì)耐磨性的影響 由于加工硬化提高了外表層的強(qiáng)度，減少了外表進(jìn)一步塑性變形和咬合的能夠。普通能提高耐磨性0.5 1倍。2外表質(zhì)量對(duì)零件疲勞強(qiáng)度的影響 在交變載荷作用下，零件外表粗糙度、劃痕、裂紋等缺陷員易構(gòu)成應(yīng)力集中，并開(kāi)展成疲勞裂紋，導(dǎo)致零件疲勞破壞。因此，對(duì)于重要零件外表如連桿、曲軸等，應(yīng)進(jìn)展光整加工，減小外表粗糙度值，提高其疲勞強(qiáng)度。 適當(dāng)?shù)募庸び不芊恋K已有裂紋的繼續(xù)擴(kuò)展和新裂紋的產(chǎn)生，有助于提高疲勞強(qiáng)度。但加工硬化程度過(guò)大，反而易產(chǎn)生裂紋，故加工硬化程度

6、應(yīng)控制在一定范圍內(nèi)。拉應(yīng)力加劇疲勞裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展；剩余壓應(yīng)力，能延緩疲勞裂紋的產(chǎn)生、擴(kuò)展，而使零件疲勞強(qiáng)度提高。外表剩余應(yīng)力對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響影響極大 外表粗糙度的影響外表層的加工硬化對(duì)疲勞強(qiáng)度影響3外表質(zhì)量對(duì)零件耐腐蝕性的影響剩余壓應(yīng)力使零件外表嚴(yán)密，腐蝕性物質(zhì)不易進(jìn)入，可加強(qiáng)零件的耐腐蝕性；外表粗糙度的影響外表粗糙度值越大，越容易積聚腐蝕性物質(zhì)；波谷越深，浸透與腐蝕作用越劇烈。 零件的耐腐蝕性在很大程度上取決于外表粗糙度外表剩余應(yīng)力對(duì)零件耐腐蝕性影響拉應(yīng)力那么降低耐腐蝕性 4外表質(zhì)量對(duì)配合質(zhì)量的影響 外表剩余應(yīng)力會(huì)引起零件變形，使零件外形和尺寸發(fā)生變化，因此對(duì)配合性質(zhì)有一定的影響。相配零件

7、間的配合關(guān)系是用過(guò)盈量或間隙值來(lái)表示的。外表粗糙度的影響 對(duì)間隙配合而言，外表粗糙度值太大，會(huì)使配合外表很快磨損而增大配合間隙，改動(dòng)配合性質(zhì)，降低配合精度。 對(duì)過(guò)盈配合而言，裝配時(shí)配合外表的波峰被擠平，減小實(shí)踐過(guò)盈量，降低了銜接強(qiáng)度，影響了配合的可靠性。外表剩余應(yīng)力的影響外表質(zhì)量對(duì)零件運(yùn)用性能的影響外表質(zhì)量對(duì)零件運(yùn)用性能的影響零件外表質(zhì)量零件外表質(zhì)量粗糙度太大、太小都不耐磨粗糙度太大、太小都不耐磨適度冷硬能提高耐磨性適度冷硬能提高耐磨性對(duì)疲勞強(qiáng)度的對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響影響對(duì)耐磨性影響對(duì)耐磨性影響對(duì)耐腐蝕性能對(duì)耐腐蝕性能的影響的影響對(duì)配合質(zhì)量的對(duì)配合質(zhì)量的影響影響粗糙度越大，疲勞強(qiáng)度越差粗糙度越大，

8、疲勞強(qiáng)度越差適度冷硬、剩余壓應(yīng)力能提高疲適度冷硬、剩余壓應(yīng)力能提高疲勞強(qiáng)度勞強(qiáng)度粗糙度越大、配合精度降低粗糙度越大、配合精度降低剩余應(yīng)力越大，配合精度降低剩余應(yīng)力越大，配合精度降低粗糙度越大，耐腐蝕性越差粗糙度越大，耐腐蝕性越差壓應(yīng)力提高耐腐蝕性，拉應(yīng)力反壓應(yīng)力提高耐腐蝕性，拉應(yīng)力反之那么降低耐腐蝕性之那么降低耐腐蝕性刀尖圓弧半徑主偏角副偏角進(jìn)給量 4.2 影響外表粗糙度的工藝要素及其改善措施外表粗糙度的構(gòu)成和影響要素幾何要素物理要素兩方面一、切削加工外表粗糙度切削殘留面積的高度金相組織 金相組織越大，粗糙度也越大；切削液的選用及刀具刃磨質(zhì)量圖p102 機(jī)械加工中，外表粗糙度構(gòu)成的緣由大致可歸

9、納為幾機(jī)械加工中，外表粗糙度構(gòu)成的緣由大致可歸納為幾何要素和物理力學(xué)要素兩個(gè)方面。何要素和物理力學(xué)要素兩個(gè)方面。一、切削加工外表粗糙度一、切削加工外表粗糙度1、幾何要素、幾何要素刀尖圓弧半徑刀尖圓弧半徑r主偏角主偏角kr、副偏角、副偏角kr進(jìn)給量進(jìn)給量f圖圖440H=f/(cotr+cotr)H=f 2/(8r)2、物理力學(xué)要素、物理力學(xué)要素1工件資料的影響工件資料的影響v韌性資料：工件資料韌性愈好，金屬塑性變形愈韌性資料：工件資料韌性愈好，金屬塑性變形愈大，加工外表愈粗糙。故對(duì)中碳鋼和低碳鋼資料的大，加工外表愈粗糙。故對(duì)中碳鋼和低碳鋼資料的工件，為改善切削性能，減小外表粗糙度，常在粗工件，為

10、改善切削性能，減小外表粗糙度，常在粗加工或精加工前安排正火或調(diào)質(zhì)處置。加工或精加工前安排正火或調(diào)質(zhì)處置。v 脆性資料：加工脆性資料時(shí)，其切削呈碎粒狀，脆性資料：加工脆性資料時(shí)，其切削呈碎粒狀，由于切屑的崩碎而在加工外表留下許多麻點(diǎn)，使外由于切屑的崩碎而在加工外表留下許多麻點(diǎn)，使外表粗糙。表粗糙。2切削速度的影響切削速度的影響 加工塑性資料時(shí)，切削速加工塑性資料時(shí)，切削速度對(duì)外表粗糙度的影響對(duì)積度對(duì)外表粗糙度的影響對(duì)積屑瘤和鱗刺的影響見(jiàn)如圖屑瘤和鱗刺的影響見(jiàn)如圖4-41所示。所示。 此外，切削速度越高，塑此外，切削速度越高，塑性變形越不充分，外表粗糙度性變形越不充分，外表粗糙度值越小值越小 選擇

11、低速寬刀精切和高速選擇低速寬刀精切和高速精切，可以得到較小的外表粗精切，可以得到較小的外表粗糙度。糙度。 4其它要素的影響其它要素的影響 此外，合理運(yùn)用冷卻光滑液，此外，合理運(yùn)用冷卻光滑液，適當(dāng)增大刀具的前角，提高刀具適當(dāng)增大刀具的前角，提高刀具的刃磨質(zhì)量等，均能有效地減小的刃磨質(zhì)量等，均能有效地減小外表粗糙度值。外表粗糙度值。3進(jìn)給量的影響進(jìn)給量的影響 減小進(jìn)給量減小進(jìn)給量f固然可以減小固然可以減小外表粗糙度值，但進(jìn)給量過(guò)小，外表粗糙度值，但進(jìn)給量過(guò)小，外表粗糙度會(huì)有增大的趨勢(shì)。外表粗糙度會(huì)有增大的趨勢(shì)。加工塑性資料時(shí)切削速度對(duì)外表粗糙度的影響加工塑性資料時(shí)切削速度對(duì)外表粗糙度的影響由上圖可

12、見(jiàn)，用較高的切削速度既可提高消費(fèi)效由上圖可見(jiàn)，用較高的切削速度既可提高消費(fèi)效率，又可使外表粗糙度下降，所以提高切削速度率，又可使外表粗糙度下降，所以提高切削速度是提高工藝程度的重要方向是提高工藝程度的重要方向影響切削加工外表影響切削加工外表粗糙度的要素粗糙度的要素刀具幾何外形刀具幾何外形刀具資料、刃磨質(zhì)量刀具資料、刃磨質(zhì)量切削用量切削用量工件資料工件資料殘留面積高度 Ra前角 Ra后角摩擦Ra v Raf Raap對(duì)對(duì)Ra影響不大，太小會(huì)影響不大，太小會(huì)打滑，劃傷已加工外表打滑，劃傷已加工外表資料塑性 Ra同樣資料晶粒組織大 Ra，常用正火、調(diào)質(zhì)處置刀具資料強(qiáng)度 Ra刃磨質(zhì)量 Ra冷卻、光滑

13、Ra幾何緣由塑性變形機(jī)械加工振動(dòng)二、磨削過(guò)程中外表粗糙度的構(gòu)成1、構(gòu)成要素切削用量砂輪的粒度和砂輪的修整情況1、 磨削中影響粗糙度的幾何要素磨削中影響粗糙度的幾何要素 工件的磨削外表是由砂輪上大量磨?？虅澇鰺o(wú)數(shù)極細(xì)工件的磨削外表是由砂輪上大量磨?？虅澇鰺o(wú)數(shù)極細(xì)的刻痕構(gòu)成的，工件單位面積上經(jīng)過(guò)的砂粒數(shù)越多，那么的刻痕構(gòu)成的，工件單位面積上經(jīng)過(guò)的砂粒數(shù)越多，那么刻痕越多，刻痕的等高性越好，外表粗糙度值越小。刻痕越多，刻痕的等高性越好，外表粗糙度值越小。 磨粒在砂輪上的分布越磨粒在砂輪上的分布越均勻、磨粒越細(xì)，刃口的等均勻、磨粒越細(xì)，刃口的等高性越好。那么砂輪單位面高性越好。那么砂輪單位面積上參與磨

14、削的磨粒越多，積上參與磨削的磨粒越多，磨削外表上的刻痕就越細(xì)密磨削外表上的刻痕就越細(xì)密均勻，外表粗糙度值就越小。均勻，外表粗糙度值就越小。1砂輪的磨粒砂輪的磨粒v砂輪轉(zhuǎn)速越高，單位時(shí)間內(nèi)經(jīng)過(guò)被磨外表的磨粒數(shù)越砂輪轉(zhuǎn)速越高，單位時(shí)間內(nèi)經(jīng)過(guò)被磨外表的磨粒數(shù)越多，外表粗糙度值就越小。多，外表粗糙度值就越小。v工件轉(zhuǎn)速對(duì)外表粗糙度值的影響剛好與砂輪轉(zhuǎn)速的影工件轉(zhuǎn)速對(duì)外表粗糙度值的影響剛好與砂輪轉(zhuǎn)速的影響相反。工件的轉(zhuǎn)速增大，經(jīng)過(guò)加工外表的磨粒數(shù)減少，響相反。工件的轉(zhuǎn)速增大，經(jīng)過(guò)加工外表的磨粒數(shù)減少，因此外表粗糙度值增大。因此外表粗糙度值增大。v砂輪的縱向進(jìn)給量小于砂輪的寬度時(shí)，工件外表將被砂輪的縱向進(jìn)

15、給量小于砂輪的寬度時(shí)，工件外表將被重疊切削，而被磨次數(shù)越多，工件外表粗糙度值就越小。重疊切削，而被磨次數(shù)越多，工件外表粗糙度值就越小。3磨削用量磨削用量2砂輪修整砂輪修整 砂輪修整除了使砂輪具砂輪修整除了使砂輪具有正確的幾何外形外，更重有正確的幾何外形外，更重要的是使砂輪任務(wù)外表構(gòu)成要的是使砂輪任務(wù)外表構(gòu)成陳列整齊而又銳利的微刃陳列整齊而又銳利的微刃圖圖447。因此，砂輪修。因此，砂輪修整的質(zhì)量對(duì)磨削外表的粗糙整的質(zhì)量對(duì)磨削外表的粗糙度影響很大。度影響很大。磨削用量對(duì)外表粗糙度的影響砂輪的速度 ，單位時(shí)間內(nèi)的磨削量 ，粗糙度 ；工件的速度 ，單位時(shí)間內(nèi)的磨削量 ，粗糙度 ；砂輪縱向進(jìn)給速度 ，

16、每部位反復(fù)磨削次數(shù) ，粗糙度。圖圖447 砂輪上的磨粒砂輪上的磨粒2、 磨削中影響粗糙度的物理要素磨削中影響粗糙度的物理要素 磨削速度比普通切削速度高得多，且磨粒大多數(shù)是負(fù)前角，切磨削速度比普通切削速度高得多，且磨粒大多數(shù)是負(fù)前角，切削刃又不銳利，大多數(shù)磨粒在磨削過(guò)程中只是對(duì)被加工外表擠壓，沒(méi)削刃又不銳利，大多數(shù)磨粒在磨削過(guò)程中只是對(duì)被加工外表擠壓，沒(méi)有切削作用。加工外表在多次擠壓下出現(xiàn)溝槽與隆起，又由于磨削時(shí)有切削作用。加工外表在多次擠壓下出現(xiàn)溝槽與隆起，又由于磨削時(shí)的高溫更加劇了塑性變形，故外表粗糙度值增大。的高溫更加劇了塑性變形，故外表粗糙度值增大。1磨削用量磨削用量 砂輪的轉(zhuǎn)速砂輪的轉(zhuǎn)

17、速 資料塑性變形資料塑性變形 外表粗外表粗糙度值糙度值 ；工件速度工件速度 塑性變形塑性變形 外表粗糙度值外表粗糙度值 ；背吃刀量背吃刀量 塑性變形塑性變形 外表粗糙度值外表粗糙度值 ；2工件資料工件資料太硬易使磨粒磨鈍 Ra ；太軟容易堵塞砂輪Ra ；韌性太大，熱導(dǎo)率差會(huì)使磨粒早期崩落Ra 。3砂輪粒度與硬度砂輪粒度與硬度磨粒太細(xì)，砂輪易被磨屑磨粒太細(xì)，砂輪易被磨屑堵塞，使外表粗糙度值增大，堵塞，使外表粗糙度值增大，假設(shè)導(dǎo)熱情況不好，還會(huì)燒假設(shè)導(dǎo)熱情況不好，還會(huì)燒傷工件外表。傷工件外表。砂輪太硬，使外表粗糙度增砂輪太硬，使外表粗糙度增大；大；砂輪選得太軟，使外表粗糙砂輪選得太軟，使外表粗糙度

18、值增大。度值增大。影響磨削加工外表影響磨削加工外表粗糙度的要素粗糙度的要素粒度Ra 金剛石筆鋒利金剛石筆鋒利，修正導(dǎo)程、，修正導(dǎo)程、徑向進(jìn)給量徑向進(jìn)給量 Ra磨粒等高性磨粒等高性Ra硬度鈍化磨粒零落 Ra硬度磨粒零落Ra硬度適宜、自勵(lì)性好Ra太硬、太軟、韌性、導(dǎo)熱性差 Ra砂輪粒度砂輪粒度工件資料性質(zhì)工件資料性質(zhì)砂輪修正砂輪修正磨削用量磨削用量砂輪硬度砂輪硬度砂輪V Raap、工件V 塑變 Ra粗磨ap消費(fèi)率精磨ap Ra(ap=0光磨) 第一類(lèi)是與磨削砂輪有關(guān)的要素第二類(lèi)是與工件材質(zhì)有關(guān)的要素第三類(lèi)是與加工條件有關(guān)的要素影響外表粗糙度的要素 砂輪太硬，磨粒磨損后不易零落，使工件外表遭到劇烈的

19、摩擦和擠壓，添加了塑性變形，外表粗糙度值增大，同時(shí)還容易引起燒傷； 砂輪太軟，磨粒易零落，磨削作用減弱，也會(huì)增大外表粗糙度值。(1)與磨削砂輪有關(guān)的要素主要是砂輪的粒度、硬度以及對(duì)砂輪的修整等。 砂輪的粒度越細(xì)，那么砂輪單位面積上的磨粒數(shù)越多，磨削外表的刻痕越細(xì)，外表粗糙度值越??；但較度過(guò)細(xì)，砂輪易堵塞，使外表組糙度值增大，同時(shí)還易產(chǎn)生波紋和引起燒傷。砂輪的粒度要適度砂輪硬度要適宜砂輪的硬度是指磨粒受磨削力后從砂輪上零落的難易程度。越小，修出的微刃越多，等高性越好，粗糙度值低。砂輪的修整質(zhì)量修整工具修整砂輪的縱向進(jìn)給量砂輪的修整質(zhì)量 砂輪的修整是用金剛石除去砂輪外層己鈍化的磨粒，使磨粒切削刃鋒

20、利，降低磨削外表的外表粗糙度值。與這兩者有親密關(guān)系鋁、銅合金等軟資料易堵塞砂輪，比較難磨。塑性大、導(dǎo)熱性差的耐熱合金易使砂粒早期崩落，導(dǎo)致磨削外表粗糙度值增大。 (2)與工件材質(zhì)有關(guān)的要素 包括資料的硬度、塑性、導(dǎo)熱性等。對(duì)外表粗糙度有顯著影響(3)與加工條件有關(guān)的要素包括磨削用量、冷卻條件及工藝系統(tǒng)的精度與抗振性等。 除了從上述幾個(gè)方面思索采取措施外，還可從加工方法上著手改善，如用研磨、珩磨、超精加工、拋光等。切削液 砂輪磨削時(shí)溫度高，熱的作用占主導(dǎo)位置。采用切削液可以降低磨削區(qū)溫度，減少燒傷，沖去零落的砂粒和切屑，以免劃傷工件，從而降低外表粗糙度度值。但必需選擇適當(dāng)?shù)睦鋮s方法和切削液。減少

21、加工外表的外表粗糙度的其它方法 由于遭到切削力和切削熱的作用，表層金屬的力學(xué)物理性能會(huì)發(fā)生很大的變化。有三個(gè)方面： 1冷作硬化 2金相組織變化 3剩余應(yīng)力 3.3 影響零件外表層物理力學(xué)性能的要素及其改善措施 加工外表除受力變形外，還遭到機(jī)械加工中產(chǎn)生的切削熱的影響。切削熱在一定條件下會(huì)使金屬在塑性變形中產(chǎn)生回復(fù)景象，使金屬失去加工硬化中所得到的物理力學(xué)性能，這種景象稱(chēng)為軟化。一、外表層的加工硬化一、外表層的加工硬化1加工硬化的產(chǎn)生硬化軟化 機(jī)械加工過(guò)程中，工件外表后金屬受切削力作用，產(chǎn)生劇烈的塑性變形、使金屬的晶格扭曲，晶粒被拉長(zhǎng)、纖維化甚至破碎而引起的外表層的強(qiáng)度和硬度添加，塑性降低，物理

22、性能如密度、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性等也有所變化。這種景象稱(chēng)為加工硬化，又稱(chēng)作冷作硬化或強(qiáng)化。 因此，金屬在加工過(guò)程中最后的加工硬化，取決于硬化速度與軟化速度的比率。1)外表層的顯微硬度HV2)硬化層深度h03)硬化程度N2加工硬化的衡量目的 HV0 金屬原來(lái)的顯微硬度二、外表層金相組織變化與磨削燒傷 對(duì)于磨削加工來(lái)說(shuō)，由于單位面積上產(chǎn)生的切削熱比普通切削方法要大幾十倍，易使工件外表層的金相組織發(fā)生變化，從而使外表層的硬度和強(qiáng)度下降，產(chǎn)生剩余應(yīng)力甚至引起顯微裂紋。這種景象稱(chēng)為磨削燒傷。 1外表層金相組織變化與磨削燒傷緣由 機(jī)械加工過(guò)程中，在工件的加工區(qū)及其臨近的區(qū)域，溫度會(huì)急劇升高，當(dāng)溫度超越工件資料金

23、相組織變化的臨界點(diǎn)，就會(huì)發(fā)生金相組織變化。對(duì)于普通切削加工而言，溫度還不會(huì)上升到如此程度。磨削燒傷將嚴(yán)重地影響零件的運(yùn)用性能。 1)假設(shè)工件外表層溫度未超越相變溫度。(普通中碳鋼為720 ，但超越馬氏體的轉(zhuǎn)變溫度(普通中碳鋼為300)，這時(shí)馬氏體將轉(zhuǎn)變?yōu)橛捕容^低的回火托氏體或索氏體，這叫回火燒傷。 2)當(dāng)工件外表層溫度超越相變溫度，假設(shè)這時(shí)有充分的切削液，那么外表層將急冷構(gòu)成二次淬火馬氏體，硬度比回火馬氏體高，但很薄，只需幾微米厚。其下為硬度較低的回火索氏體和托氏體，導(dǎo)致外表層總的硬度降低，這稱(chēng)為淬火燒傷。 3)當(dāng)工件外表層溫度超越相變溫度，那么馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體、假設(shè)這時(shí)無(wú)切削液，那么外表硬

24、度急劇下降，工件表層被退火，這種景象稱(chēng)為退火燒傷。磨削時(shí)很容易產(chǎn)生這種景象。 磨淬火鋼時(shí)，在工件外表層上構(gòu)成的瞬時(shí)高溫將使外表金屬產(chǎn)生以下三種金相組織變化：2、影響磨削燒傷的要素及其改善措施盡能夠減少磨削熱的產(chǎn)生；改善冷卻條件，盡量使產(chǎn)生的熱量少傳入工件。磨削熱是呵斥磨削燒傷的根源，故改善磨削燒傷可有兩個(gè)途徑：(1)合理選擇磨削用量(2)工件資料(3)砂輪的選擇(4)冷卻條件改善措施 磨削深度，工件縱向進(jìn)給量和工件速度 ，砂輪與工件外表接觸時(shí)間相對(duì)，因此熱的作用時(shí)間 ，磨削燒傷 。 為減輕燒傷而同時(shí)又堅(jiān)持高的消費(fèi)率、普通選用較大的工件速度和較小的磨削深度。同時(shí)，為了彌補(bǔ)因增大工件速度而呵斥外表

25、粗糙度值增大的缺陷，可以提高砂輪速度。(1)合理選擇磨削用量但：磨削深度，消費(fèi)率；工件縱向進(jìn)給量和工件速度，外表粗糙度值。實(shí)際證明，同時(shí)提高砂輪速度和工件速度，可以防止燒傷。處理方法：(2)工件資料 工件資料對(duì)磨削區(qū)溫度的影響主要取決于它的硬度、強(qiáng)度、韌性和熱導(dǎo)性。硬度、強(qiáng)度越高，韌性越大，磨削熱量越多；導(dǎo)熱性差的資料，如耐熱鋼、軸承鋼、不銹鋼等。在磨削時(shí)易產(chǎn)生燒傷 軟砂輪較好，對(duì)于硬度太高的砂輪，鈍化砂粒不易零落，容易產(chǎn)生燒傷。(3)砂輪的選擇普通來(lái)說(shuō)，選用粗粒度砂輪磨削，不容易產(chǎn)生燒傷。 砂輪結(jié)合劑最好采器具有一定彈性的資料，如樹(shù)脂、橡膠等。采用切削液帶走磨削區(qū)的熱量可以防止燒傷。(4)冷

26、卻條件磨削時(shí)，普通冷卻效果較差，由于高速旋轉(zhuǎn)的砂輪外表上產(chǎn)生強(qiáng)大氣流層，實(shí)踐上沒(méi)有多少切削液能進(jìn)入磨削區(qū)。添加切削液的流量和壓力采用特殊噴嘴采用多孔性砂輪比較有效的冷卻方法將切削液大量地噴注在曾經(jīng)分開(kāi)磨削區(qū)的工件外表上。 三、外表層的剩余應(yīng)力三、外表層的剩余應(yīng)力(1)冷態(tài)塑性變形引起的剩余應(yīng)力 (2)熱態(tài)塑性變形引起的剩余應(yīng)力(3)金相組織變化引起的剩余應(yīng)力一外表層剩余應(yīng)力及其產(chǎn)生的緣由 外表層剩余應(yīng)力 機(jī)械加工中工件外表層組織發(fā)生變化時(shí)，在外表層及其與基體資料的交界處會(huì)產(chǎn)生相互平衡的彈性力。這種應(yīng)力即為外表層的剩余應(yīng)力。外表層剩余應(yīng)力產(chǎn)生的緣由(1)冷態(tài)塑性變形引起的剩余應(yīng)力 當(dāng)?shù)毒邚谋患庸?/p>

27、外表上去除金屬時(shí)，由于后刀面的擠、壓和摩擦作用，加大了外表層伸長(zhǎng)的塑性變形，外表層的伸長(zhǎng)變形遭到基體金屬的限制，也在外表層產(chǎn)生了剩余壓應(yīng)力。 在切削力作用下，已加工外表產(chǎn)生劇烈的塑性變形。外表層金屬比容增大，體積膨脹，與它相連的里層金屬的阻止其體積膨脹；里層產(chǎn)生剩余拉應(yīng)力外表層產(chǎn)生剩余壓應(yīng)力結(jié)果：結(jié)果：(2)熱態(tài)塑性變形引起的剩余應(yīng)力 磨削溫度越高，熱塑性變形越大，剩余拉應(yīng)力也越大，有時(shí)甚至產(chǎn)生裂紋。在切削熱作用下產(chǎn)生熱膨脹金屬基體溫度較低工件加工外表表層產(chǎn)生熱壓應(yīng)力切削時(shí)切削過(guò)程終了時(shí)溫度下降，已產(chǎn)生熱塑性變形的表層收縮基體表層收縮結(jié)結(jié)果果外表產(chǎn)生剩余拉應(yīng)力(3)金相組織變化引起的剩余應(yīng)力

28、如：馬氏體密度為7.75 g/cm3，奧氏體密度為7.96 g/cm3， 珠光體密度為7.78 g/cm3，鐵素體密度為7.88 g/cm3； 切削時(shí)產(chǎn)生的高溫會(huì)引起外表層金相組織變化。由于不同的金屬組織，它們的密度不同，因此引起的剩余應(yīng)力。以淬火鋼磨削為例淬火鋼原來(lái)的組織是馬氏體7.75 g/cm3磨削加工后表層能夠產(chǎn)生回火，馬氏體變?yōu)橹楣怏w7.78 g/cm3密度增大而體積減小外表產(chǎn)生剩余拉應(yīng)力導(dǎo)致結(jié)果總結(jié)總結(jié)熱要素主導(dǎo)：熱要素主導(dǎo)：外表發(fā)生熱塑性變形外表發(fā)生熱塑性變形表層拉伸表層拉伸外表未發(fā)生熱塑性變形外表未發(fā)生熱塑性變形表層緊縮表層緊縮塑性變形力要素主導(dǎo)塑性變形力要素主導(dǎo)表層緊縮表層緊

29、縮假設(shè)金相組織變化：假設(shè)金相組織變化：產(chǎn)生淬火燒傷產(chǎn)生淬火燒傷表層緊縮表層緊縮產(chǎn)生退回火產(chǎn)生退回火表層拉伸表層拉伸四、提高和改善零件外表層的物理力學(xué)性能的措施 因此，最終工序加工方法的選擇，須思索零件的詳細(xì)任務(wù)條件及零件能夠產(chǎn)生的破壞方式。(一)零件破壞方式和最終工序的選擇 普通來(lái)說(shuō)，零件外表剩余應(yīng)力的數(shù)值及性質(zhì)主要取決于零件最終工序加工方法的選擇。1疲勞破壞2滑動(dòng)磨損3滾動(dòng)磨損零件破壞方式零件外表層金屬的剩余應(yīng)力將直接影響機(jī)器零件的運(yùn)用性能。 從提高零件抵抗疲勞破壞的角度思索，最終工序應(yīng)選擇能在加工外表產(chǎn)生剩余壓應(yīng)力的加工方法。1. 疲勞破壞機(jī)器零件外表上部分 產(chǎn) 生 微 觀 裂 紋在交變載

30、荷的 作 用 下拉應(yīng)力作用下原生裂紋擴(kuò)展導(dǎo)致零件破壞滑動(dòng)摩擦的機(jī)械作用物理化學(xué)方面的綜協(xié)作用2滑動(dòng)磨損指的是兩個(gè)零件作相對(duì)滑動(dòng)，滑動(dòng)面逐漸磨損的景象?；瑒?dòng)磨損機(jī)理粘接磨損分散磨損化學(xué)磨損 從提高零件抵抗滑動(dòng)摩擦引起的磨損思索，最終工序應(yīng)選擇能在加工外表產(chǎn)生剩余拉應(yīng)力的加工方法。 從抵抗粘接磨損、分散磨損、化學(xué)磨損思索對(duì)剩余應(yīng)力的性質(zhì)無(wú)特殊要求時(shí)，應(yīng)盡量減小外表剩余應(yīng)力值?；瑒?dòng)摩擦任務(wù)應(yīng)力分布如下圖。 當(dāng)外表層的緊縮任務(wù)應(yīng)力超越資料的許用應(yīng)力時(shí)，將使外表層金屬磨損。改善措施 3滾動(dòng)磨損指的是兩個(gè)零件作相對(duì)滾動(dòng)，滾動(dòng)面將逐漸磨損的景象。滾動(dòng)磨損來(lái)自滾動(dòng)摩擦的機(jī)械作用物理化學(xué)方面綜協(xié)作用 從提高零件

31、抵抗?jié)L動(dòng)摩擦引起的磨損思索，最終工序應(yīng)選擇能在外表層下深h處產(chǎn)生壓應(yīng)力的加工方法。 滾動(dòng)磨損的決議性要素是外表層下深h處的最大拉應(yīng)力。最終工序加工方法的選擇可參考下表各種加工方法在工件外表殘留的內(nèi)應(yīng)力情況。 (二)外表強(qiáng)化工藝 由前述可知，外表質(zhì)量尤其是外表層的物理力學(xué)性能，對(duì)零件的運(yùn)用性能及壽命影響很大，假設(shè)最終工序不能保證零件外表獲得預(yù)期的外表質(zhì)量要求，那么可在工藝過(guò)程中增設(shè)外表強(qiáng)化工序，以改善外表性能。 外表強(qiáng)化工藝是指經(jīng)過(guò)冷壓加工方法使外表層金屬發(fā)生冷態(tài)塑性變形，以降低外表粗糙度值，提高外表硬度，并在外表層產(chǎn)生剩余壓應(yīng)力。這種方法工藝簡(jiǎn)單、本錢(qián)低廉，運(yùn)用廣泛。噴丸強(qiáng)化滾壓加工液體磨料強(qiáng)

32、化等外表強(qiáng)化常用工藝方法 1噴九強(qiáng)化 利用緊縮空氣或離心力將大量的珠丸(直徑為0.4 4mm)以高速打擊被加工零件外表，使外表產(chǎn)生冷硬層和剩余壓應(yīng)力，可以顯著提高零件的疲勞強(qiáng)度。珠丸可以是鑄鐵或砂石，鋼丸更好。噴丸所用設(shè)備是緊縮空氣噴丸安裝或機(jī)械離心式噴丸安裝，這些安裝使珠丸能以35 50ms的速度噴出。珠丸(直徑為0.4 4mm)高速(35 50 m/s)打擊被加工零件外表使外表產(chǎn)生冷硬層和剩余壓應(yīng)力方法概要 噴九加工主要用于強(qiáng)化外形復(fù)雜的零件，如齒輪、連桿、曲軸等。零件經(jīng)噴九強(qiáng)化后，硬化層深度可達(dá)0.7mm，外表租糙度Ra值可由3.2 減少到0.4 ，運(yùn)用壽命可提高幾倍到幾十倍。運(yùn)用 噴九

33、加工主要用于強(qiáng)化外形復(fù)雜的零件，如齒輪、連桿、曲軸等。零件經(jīng)噴九強(qiáng)化后，硬化層深度可達(dá)0.7mm，外表租糙度Ra值可由3.2 減少到0.4 ，運(yùn)用壽命可提高幾倍到幾十倍。 2滾壓加工 利用淬硬的滾壓工具(滾輪或滾珠)在常溫下對(duì)工件外表施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形，工件外表上原有的波峰被填充到相鄰的波谷中，以減小外表粗糙度值，并使外表產(chǎn)生冷硬層和剩余壓應(yīng)力，從而提高零件的承裁才干和疲勞強(qiáng)度。F方法滾壓工具波峰被填充到相鄰的波谷中外表產(chǎn)生冷硬層和 剩 余 壓 應(yīng) 力 滾壓可以加工外圓、孔、平面及成形外表，通常在臥式車(chē)床、轉(zhuǎn)塔車(chē)床或自動(dòng)車(chē)床上進(jìn)展。效果外表層硬度普通可提高20 40；外表層金屬的耐疲勞

34、強(qiáng)度可提高30 50。運(yùn)用3液體磨料強(qiáng)化 如下圖，液體和磨料在400 800kPa下，經(jīng)過(guò)噴嘴高速?lài)姵觯湎蚬ぜ獗?，借磨粒的沖擊作用，磨平工件外表的外表粗糙度并碾壓金屬外表。液體磨料強(qiáng)化是利用液體和磨料的混合物強(qiáng)化工件外表的方法。方法 由于磨粒的沖擊和微量切削作用，使工件外表產(chǎn)生幾十微米的塑性變形層。加工后的工件外表層具有剩余壓應(yīng)力，提高了工件的耐磨性、抗蝕性和疲勞強(qiáng)度。效果 液體磨料強(qiáng)化工藝最宜于加工復(fù)雜型面，如鍛摸、汽輪機(jī)葉片、螺旋槳、儀表零件和切削刀具等。運(yùn)用4.4 工藝系統(tǒng)的振動(dòng)工藝系統(tǒng)的振動(dòng)1自在振動(dòng)2強(qiáng)迫振動(dòng)3自激振動(dòng)一、機(jī)械加工中的振動(dòng)景象(一) 機(jī)械振動(dòng)的分類(lèi) 自在振動(dòng)指的是

35、當(dāng)系統(tǒng)遭到初始干擾力作用而破壞了其平衡形狀后，系統(tǒng)僅靠彈性恢復(fù)力來(lái)維持的振動(dòng)。 1自在振動(dòng) 在切削過(guò)程中，加工資料硬度不均或工件外表有缺陷，都會(huì)引起自在振動(dòng)，但由于阻尼作用，振動(dòng)將迅速減弱，因此對(duì)機(jī)械加工影響不大。振動(dòng)的頻率就是系統(tǒng)的固有頻率；自在振動(dòng)將逐漸衰減。由于系統(tǒng)中總存在阻尼特點(diǎn)產(chǎn)生緣由本節(jié)主要討論機(jī)械加工過(guò)程中強(qiáng)迫振動(dòng)和自激振動(dòng)的規(guī)律。既可指工藝系統(tǒng)以外也可指工藝系統(tǒng)內(nèi)部由刀具和工件組成的切削系統(tǒng)2強(qiáng)迫振動(dòng)強(qiáng)迫振動(dòng) 由外界周期性激振力引起和維持的振動(dòng)。外界 在定條件下，由振動(dòng)系統(tǒng)本身產(chǎn)生的交變力激發(fā)和維持的一種穩(wěn)定的周期性振動(dòng)稱(chēng)為自激振動(dòng)。質(zhì)量、彈簧和阻尼以外3自激振動(dòng)(二)振動(dòng)對(duì)機(jī)

36、械加工的影響 (1)影響零件的外表質(zhì)量 振動(dòng)破壞了工藝系統(tǒng)的各種成形運(yùn)動(dòng)，使工件與刀具的相對(duì)位置發(fā)生周期性的改動(dòng)，因此振動(dòng)頻率低時(shí)產(chǎn)生波度，振動(dòng)頻率高時(shí)將增大外表粗糙度值。 (2)影響消費(fèi)率 為了防止發(fā)生振動(dòng)或減小振動(dòng)，有時(shí)不得不降低切削用量，從而限制和影響消費(fèi)率的提高。 (3)影響機(jī)床、夾具和刀具壽命 振動(dòng)使刀具遭到附加動(dòng)載荷，加速刀具磨損，有時(shí)甚至發(fā)生崩刃；同時(shí)振動(dòng)使機(jī)床、夾具等零件的銜接部分松動(dòng)，從而增大間隙，降低剛度和精度，縮短其運(yùn)用壽命。 (4)振動(dòng)噪聲污染任務(wù)環(huán)境 由于高頻振動(dòng)會(huì)發(fā)出刺耳的尖叫聲，呵斥噪聲污染，危害操作者的身心安康。振動(dòng)對(duì)加工質(zhì)量和消費(fèi)率有很大影響，主要表如今:二、強(qiáng)迫振動(dòng)如其它機(jī)床或機(jī)器的振動(dòng)經(jīng)過(guò)地基傳給正在進(jìn)展加工的機(jī)床，引起工藝系統(tǒng)振動(dòng)。1強(qiáng)迫振動(dòng)產(chǎn)生的緣由強(qiáng)迫振動(dòng)是由于機(jī)床外部和內(nèi)部振源的激振力所引發(fā)的振動(dòng)。(1)系統(tǒng)外部的周期性激振力如齒輪嚙合時(shí)的沖擊、帶傳功中的帶厚不均或接頭不良、滾動(dòng)軸承滾動(dòng)體誤差、液壓系統(tǒng)中的沖擊景象以及往復(fù)運(yùn)動(dòng)部件換向時(shí)的慣性力等，都會(huì)引起強(qiáng)迫振動(dòng)。(2)高速回轉(zhuǎn)零件的質(zhì)量不平衡引起的振動(dòng)