煙臺(tái)南山學(xué)院

1、 第三章第三章 機(jī)械加工表面質(zhì)量機(jī)械加工表面質(zhì)量 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 零件的機(jī)械加工質(zhì)量不僅指加工精度，而且包括加工表面質(zhì)量。 表面質(zhì)量是指零件加工后的表面層狀態(tài) 表面質(zhì)量影響零件的工作性能、可靠性、壽命 機(jī)械加工后的零件表面實(shí)際上不是理想的光滑表面，它存在著不同程度的表面粗糙度、冷硬、裂紋等表面缺陷。雖然只有極薄的一層（幾微米幾十微米），但都錯(cuò)綜復(fù)雜地影響著機(jī)械零件的精度、耐磨性、配合精度、抗腐蝕性和疲勞強(qiáng)度等，從而影響產(chǎn)品的使用性能和壽命，因此必須加以足夠的重視。零件表面質(zhì)量表面粗糙度表面粗糙度表面波度表面波度表面物理力表面物理力學(xué)性能的變學(xué)性能的變化化表面微觀幾表面微觀幾何形狀特征何

2、形狀特征表面層冷作硬化表面層冷作硬化表面層內(nèi)應(yīng)力表面層內(nèi)應(yīng)力表面層金相組織的變表面層金相組織的變化化一、機(jī)械加工表面質(zhì)量的含義一、機(jī)械加工表面質(zhì)量的含義第一節(jié)第一節(jié) 概述概述1.表面粗糙度：表面粗糙度：表面的微觀幾何形狀誤差。波距之間的微小表表面的微觀幾何形狀誤差。波距之間的微小表面波紋，由刀具的形狀及振動(dòng)和塑變引起。評(píng)定的參數(shù)有面波紋，由刀具的形狀及振動(dòng)和塑變引起。評(píng)定的參數(shù)有輪廓的算術(shù)平均偏差輪廓的算術(shù)平均偏差Ra和輪廓微觀不平度十點(diǎn)平均高度和輪廓微觀不平度十點(diǎn)平均高度Rz。2.表面波度：表面波度：波距在之間的表面波紋，由低頻波距在之間的表面波紋，由低頻振動(dòng)引起振動(dòng)引起的周期性形狀誤差。的

3、周期性形狀誤差。（一）表面層的幾何形狀特征第一節(jié)第一節(jié) 概述概述第一節(jié)第一節(jié) 概述概述（二）表面層物理機(jī)械性能（二）表面層物理機(jī)械性能 物理力學(xué)性能主要指的是下面三方面：物理力學(xué)性能主要指的是下面三方面：表面層加工硬化（冷作硬化表面層加工硬化（冷作硬化) )機(jī)加工時(shí)，工件表面層金屬受到切削力的作用產(chǎn)生強(qiáng)烈的塑性變機(jī)加工時(shí)，工件表面層金屬受到切削力的作用產(chǎn)生強(qiáng)烈的塑性變形，使晶格扭曲，晶粒間產(chǎn)生剪切滑移，晶粒被拉長(zhǎng)、纖維化甚形，使晶格扭曲，晶粒間產(chǎn)生剪切滑移，晶粒被拉長(zhǎng)、纖維化甚至碎化，從而使表面層的強(qiáng)度和硬度增加，這種現(xiàn)象稱加工硬化，至碎化，從而使表面層的強(qiáng)度和硬度增加，這種現(xiàn)象稱加工硬化，又

4、稱冷作硬化。又稱冷作硬化。表面層金相組織的變化表面層金相組織的變化切削加工中，由于切削熱的作用，在工件的加工區(qū)及其鄰近區(qū)域切削加工中，由于切削熱的作用，在工件的加工區(qū)及其鄰近區(qū)域產(chǎn)生了一定的溫升。磨削加工時(shí)，表面層有很高的溫度，當(dāng)溫度產(chǎn)生了一定的溫升。磨削加工時(shí)，表面層有很高的溫度，當(dāng)溫度達(dá)到相變臨界點(diǎn)時(shí)，表層金屬就發(fā)生金相組織變化，強(qiáng)度和硬度達(dá)到相變臨界點(diǎn)時(shí)，表層金屬就發(fā)生金相組織變化，強(qiáng)度和硬度降低、產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力、甚至出現(xiàn)微觀裂紋。這種現(xiàn)象稱為磨削燒傷。降低、產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力、甚至出現(xiàn)微觀裂紋。這種現(xiàn)象稱為磨削燒傷。表面層殘余應(yīng)力表面層殘余應(yīng)力第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 表面粗糙度太大和太小都不耐磨。

5、表面粗糙度太大和太小都不耐磨。v粗糙度太大，接觸面的實(shí)際壓強(qiáng)增大，粗糙不平的凸峰相互咬合、粗糙度太大，接觸面的實(shí)際壓強(qiáng)增大，粗糙不平的凸峰相互咬合、擠裂、切斷，故磨損加?。粩D裂、切斷，故磨損加?。籿粗糙度太小，也導(dǎo)致磨損加劇。因表面太光滑，存不住潤(rùn)滑油，粗糙度太小，也導(dǎo)致磨損加劇。因表面太光滑，存不住潤(rùn)滑油，接觸面間不易形成油膜，容易發(fā)生分子粘結(jié)而加劇磨損。接觸面間不易形成油膜，容易發(fā)生分子粘結(jié)而加劇磨損。v就零件的耐磨性而言：表面粗糙度就零件的耐磨性而言：表面粗糙度Ra的值在的值在0.80.2um之間。之間。表面粗糙度表面粗糙度Ra的最佳值的最佳值與機(jī)器零件的工作情況有關(guān)，載荷加大時(shí)，與機(jī)器

6、零件的工作情況有關(guān)，載荷加大時(shí)，磨損曲線向上、向右移動(dòng)，最佳表面粗糙度值也隨之右移。磨損曲線向上、向右移動(dòng)，最佳表面粗糙度值也隨之右移。 二二. .表面質(zhì)量對(duì)零件使用性能的影響表面質(zhì)量對(duì)零件使用性能的影響1.1.表面質(zhì)量對(duì)零件耐磨性的影響表面質(zhì)量對(duì)零件耐磨性的影響第一節(jié)第一節(jié) 概述概述第一節(jié)第一節(jié) 概述概述表面質(zhì)量對(duì)零件疲勞強(qiáng)度的影響表面質(zhì)量對(duì)零件疲勞強(qiáng)度的影響 在交變載荷作用下，表面粗糙度的凹谷部位容易引起應(yīng)力集中，在交變載荷作用下，表面粗糙度的凹谷部位容易引起應(yīng)力集中，產(chǎn)生疲勞裂紋。表面粗糙度值越小，表面缺陷越少，工件耐疲勞性產(chǎn)生疲勞裂紋。表面粗糙度值越小，表面缺陷越少，工件耐疲勞性越好；

7、反之，越差。越好；反之，越差。 適度的表面層冷作硬化能阻礙表面層疲勞裂紋的出現(xiàn)，從而提高適度的表面層冷作硬化能阻礙表面層疲勞裂紋的出現(xiàn)，從而提高疲勞強(qiáng)度。但冷硬程度過(guò)大，表層金屬變脆，反而易產(chǎn)生裂紋。疲勞強(qiáng)度。但冷硬程度過(guò)大，表層金屬變脆，反而易產(chǎn)生裂紋。 表面層殘余應(yīng)力表面層殘余應(yīng)力 表面層殘余表面層殘余壓應(yīng)力壓應(yīng)力能延緩疲勞裂紋的擴(kuò)展，從能延緩疲勞裂紋的擴(kuò)展，從而提高零件的疲勞強(qiáng)度。表面層殘余而提高零件的疲勞強(qiáng)度。表面層殘余拉應(yīng)力拉應(yīng)力易使已加工表面產(chǎn)生裂易使已加工表面產(chǎn)生裂紋并使其擴(kuò)展而降低疲勞強(qiáng)度紋并使其擴(kuò)展而降低疲勞強(qiáng)度. .3.零件表面質(zhì)量對(duì)零件耐腐蝕性能的影響零件表面質(zhì)量對(duì)零件耐

8、腐蝕性能的影響 零件耐腐蝕性能很大程度上取決于零件的表面質(zhì)量。表面越粗糙，零件耐腐蝕性能很大程度上取決于零件的表面質(zhì)量。表面越粗糙，凹谷越深，越易積聚腐蝕性物質(zhì)，滲透與腐蝕作用越強(qiáng)烈而產(chǎn)生腐凹谷越深，越易積聚腐蝕性物質(zhì)，滲透與腐蝕作用越強(qiáng)烈而產(chǎn)生腐蝕。蝕。 零件表面層的殘余零件表面層的殘余壓應(yīng)力壓應(yīng)力使零件表面緊密，腐蝕性物質(zhì)不易進(jìn)入，使零件表面緊密，腐蝕性物質(zhì)不易進(jìn)入，可增強(qiáng)耐腐蝕性可增強(qiáng)耐腐蝕性;而表面殘余而表面殘余拉應(yīng)力拉應(yīng)力則降低零件耐腐蝕性。則降低零件耐腐蝕性。第一節(jié)第一節(jié) 概述概述4.4.零件表面質(zhì)量對(duì)配合性質(zhì)及其它性能的影響零件表面質(zhì)量對(duì)配合性質(zhì)及其它性能的影響 在間隙配合中，表

9、面粗糙度使配合件表面的凸峰被擠平而增大了配合在間隙配合中，表面粗糙度使配合件表面的凸峰被擠平而增大了配合間隙，降低配合精度；過(guò)盈配合中，使配合件之間的有效過(guò)盈量減小間隙，降低配合精度；過(guò)盈配合中，使配合件之間的有效過(guò)盈量減小甚至消失，影響配合的可靠性。甚至消失，影響配合的可靠性。 過(guò)盈配合中，表面過(guò)于硬化，可造成表層金屬與內(nèi)部金屬脫離，影響過(guò)盈配合中，表面過(guò)于硬化，可造成表層金屬與內(nèi)部金屬脫離，影響配合性質(zhì)和精度；配合性質(zhì)和精度； 表面殘余應(yīng)力過(guò)大，引起零件變形，改變零件幾何尺寸，影響配合精表面殘余應(yīng)力過(guò)大，引起零件變形，改變零件幾何尺寸，影響配合精度和性質(zhì)。度和性質(zhì)。5.5.表面質(zhì)量對(duì)其他性

10、能影響表面質(zhì)量對(duì)其他性能影響 減小表面粗糙度可以提高密封性能，提高工件的接觸剛度，降低運(yùn)動(dòng)減小表面粗糙度可以提高密封性能，提高工件的接觸剛度，降低運(yùn)動(dòng)零件的摩擦系數(shù)，從而減少發(fā)熱和功率損耗，減少設(shè)備的噪聲。零件的摩擦系數(shù)，從而減少發(fā)熱和功率損耗，減少設(shè)備的噪聲。第一節(jié)第一節(jié) 概述概述第二節(jié)第二節(jié) 影響機(jī)械加工表面粗糙度的因素影響機(jī)械加工表面粗糙度的因素 影響機(jī)械加工表面質(zhì)量的主要因素大致可歸納為影響機(jī)械加工表面質(zhì)量的主要因素大致可歸納為幾何因素、物理因幾何因素、物理因素和素和加工中工藝系統(tǒng)的加工中工藝系統(tǒng)的振動(dòng)振動(dòng)等。等。一一. .影響機(jī)械加工表面粗糙度的幾何因素影響機(jī)械加工表面粗糙度的幾何因

11、素切削加工中，刀具相對(duì)于工件作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)時(shí)，在被加工表面上殘留的切削加工中，刀具相對(duì)于工件作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)時(shí)，在被加工表面上殘留的面積越大所獲得的表面越粗糙。面積越大所獲得的表面越粗糙。用單刃刀切削工件時(shí)，殘留面積與下列因素有關(guān)：用單刃刀切削工件時(shí)，殘留面積與下列因素有關(guān)：幾何因素幾何因素進(jìn)給量進(jìn)給量f刀尖圓弧半徑刀尖圓弧半徑r0主偏角主偏角kr、副偏角、副偏角kr第二節(jié)第二節(jié) 影響機(jī)械加工表面粗糙度的因素影響機(jī)械加工表面粗糙度的因素bn由上面公式可知：減小進(jìn)給量由上面公式可知：減小進(jìn)給量f f，減小主、副偏角，增大刀尖圓角，減小主、副偏角，增大刀尖圓角半徑，都能減小殘留面積的高度半徑，都能減小殘留面

12、積的高度H H，也就減小了零件的表面粗糙度。，也就減小了零件的表面粗糙度。n進(jìn)給量進(jìn)給量f f對(duì)表面粗糙度影響較大，當(dāng)對(duì)表面粗糙度影響較大，當(dāng)f f值較低時(shí)，雖有利于表面粗值較低時(shí)，雖有利于表面粗糙度的減小，但生產(chǎn)率也成比例地降低，切過(guò)小的進(jìn)給量將造成糙度的減小，但生產(chǎn)率也成比例地降低，切過(guò)小的進(jìn)給量將造成薄層切削，易引起振動(dòng)使表面粗糙度增大。薄層切削，易引起振動(dòng)使表面粗糙度增大。n增大刀尖圓角半徑增大刀尖圓角半徑有利于表面粗糙度的減小，但同時(shí)會(huì)引起吃刀有利于表面粗糙度的減小，但同時(shí)會(huì)引起吃刀抗力抗力FyFy的增加，從而加大工藝系統(tǒng)的振動(dòng)使表面粗糙度增大。的增加，從而加大工藝系統(tǒng)的振動(dòng)使表面粗

13、糙度增大。n減小主、副偏角減小主、副偏角均有利于表面粗糙度的減小，但在精加工時(shí)，它均有利于表面粗糙度的減小，但在精加工時(shí)，它們對(duì)表面粗糙度的影響較小。們對(duì)表面粗糙度的影響較小。n前角前角對(duì)表面粗糙度沒有直接影響，但適當(dāng)增大前角，刀尖易于切對(duì)表面粗糙度沒有直接影響，但適當(dāng)增大前角，刀尖易于切入工件，塑性變形小，有利于減小表面粗糙度。入工件，塑性變形小，有利于減小表面粗糙度。第二節(jié)第二節(jié) 影響機(jī)械加工表面粗糙度的因素影響機(jī)械加工表面粗糙度的因素切削速度對(duì)韌性材料表面粗糙度的影響切削速度對(duì)韌性材料表面粗糙度的影響第二節(jié)第二節(jié) 影響機(jī)械加工表面粗糙度的因素影響機(jī)械加工表面粗糙度的因素第二節(jié)第二節(jié) 影響

14、機(jī)械加工表面粗糙度的因素影響機(jī)械加工表面粗糙度的因素二、影響機(jī)械加工表面粗糙度的物理因素二、影響機(jī)械加工表面粗糙度的物理因素1.1.切削力和摩擦力的影響切削力和摩擦力的影響 切削過(guò)程中，刀具的刃口圓角及后刀面對(duì)工件的擠壓和摩擦，使金屬材切削過(guò)程中，刀具的刃口圓角及后刀面對(duì)工件的擠壓和摩擦，使金屬材料發(fā)生塑性變形，引起已有的殘留面積扭歪和溝紋加深。料發(fā)生塑性變形，引起已有的殘留面積扭歪和溝紋加深。 加工脆性材料時(shí)，切屑成碎粒狀，加工表面往往出現(xiàn)微粒崩碎痕跡，留加工脆性材料時(shí)，切屑成碎粒狀，加工表面往往出現(xiàn)微粒崩碎痕跡，留下許多麻點(diǎn)，使表面顯得粗糙。下許多麻點(diǎn)，使表面顯得粗糙。2.2.積屑瘤的影響

15、積屑瘤的影響 當(dāng)切削當(dāng)切削塑性材料塑性材料時(shí)，切屑上的小顆粒會(huì)粘附在時(shí)，切屑上的小顆粒會(huì)粘附在前刀面的刀尖處，形成硬度很高的前刀面的刀尖處，形成硬度很高的積屑瘤。積屑瘤積屑瘤。積屑瘤代替前刀面和切削刃進(jìn)行切削。切屑與積屑瘤之間代替前刀面和切削刃進(jìn)行切削。切屑與積屑瘤之間的摩擦力大于積屑瘤與前刀面的冷焊強(qiáng)度，或受到的摩擦力大于積屑瘤與前刀面的冷焊強(qiáng)度，或受到?jīng)_擊、振動(dòng)時(shí)，積屑瘤脫落，以后又逐漸生成新的沖擊、振動(dòng)時(shí)，積屑瘤脫落，以后又逐漸生成新的積屑瘤。積屑瘤。 積屑瘤的積屑瘤的生成生成長(zhǎng)大長(zhǎng)大脫落脫落將嚴(yán)重影響零件將嚴(yán)重影響零件表面粗糙度。表面粗糙度。 第二節(jié)第二節(jié) 影響機(jī)械加工表面粗糙度的因素

16、影響機(jī)械加工表面粗糙度的因素鱗刺形成過(guò)程各階段示意圖鱗刺形成過(guò)程各階段示意圖3.3.鱗刺的影響鱗刺的影響切削過(guò)程中，由于切屑在前刀面上切削過(guò)程中，由于切屑在前刀面上的摩擦和冷焊作用，使切屑在前刀的摩擦和冷焊作用，使切屑在前刀面上產(chǎn)生周期停留，擠壓剛加工過(guò)面上產(chǎn)生周期停留，擠壓剛加工過(guò)的表面，嚴(yán)重時(shí)表面出現(xiàn)的表面，嚴(yán)重時(shí)表面出現(xiàn)撕裂撕裂現(xiàn)象，現(xiàn)象，在表面形成鱗刺，使表面粗糙不平。在表面形成鱗刺，使表面粗糙不平。從上述方面來(lái)看，要減小表面粗糙從上述方面來(lái)看，要減小表面粗糙度，需要減少切削力引起的塑性變度，需要減少切削力引起的塑性變形，還要避免產(chǎn)生積屑瘤和鱗刺。形，還要避免產(chǎn)生積屑瘤和鱗刺。采取的采

17、取的工藝措施工藝措施：選擇不易產(chǎn)生：選擇不易產(chǎn)生積積屑瘤和鱗刺的切削速度；改善材料屑瘤和鱗刺的切削速度；改善材料的切削性能；正確選擇切削液等。的切削性能；正確選擇切削液等。三、三、影響影響磨削磨削加工表面粗糙度的因素加工表面粗糙度的因素磨削加工的特點(diǎn)磨削加工的特點(diǎn)磨削過(guò)程比金屬切削刀具的切削過(guò)程要復(fù)雜得多磨削過(guò)程比金屬切削刀具的切削過(guò)程要復(fù)雜得多 磨粒在砂輪表面的高度不一致，整個(gè)砂輪的滑擦作用、刻劃作用、磨粒在砂輪表面的高度不一致，整個(gè)砂輪的滑擦作用、刻劃作用、切削作用同時(shí)產(chǎn)生。切削作用同時(shí)產(chǎn)生。砂輪的磨削速度高砂輪的磨削速度高 磨削溫度高磨削溫度高 磨削速度比一般切削速度高得多，且磨粒大多數(shù)

18、是負(fù)前角，單位磨削速度比一般切削速度高得多，且磨粒大多數(shù)是負(fù)前角，單位切削力大，故切削溫度高，易引起表面燒傷、工件變形和產(chǎn)生裂紋。切削力大，故切削溫度高，易引起表面燒傷、工件變形和產(chǎn)生裂紋。磨削時(shí)砂輪的線速度高磨削時(shí)砂輪的線速度高 參與切削的磨粒多，單位時(shí)間內(nèi)切除的金屬量大。徑向切削力大，參與切削的磨粒多，單位時(shí)間內(nèi)切除的金屬量大。徑向切削力大，引起機(jī)床工作系統(tǒng)發(fā)生彈性變形和振動(dòng)。引起機(jī)床工作系統(tǒng)發(fā)生彈性變形和振動(dòng)。第二節(jié)第二節(jié) 影響機(jī)械加工表面粗糙度的因素影響機(jī)械加工表面粗糙度的因素影響影響磨削加工表面粗糙度的因素磨削加工表面粗糙度的因素1.1.磨削用量的影響磨削用量的影響砂輪速度砂輪速度

19、隨著砂輪線速度的增加，同一時(shí)間參與切削的磨粒數(shù)增加，每顆磨隨著砂輪線速度的增加，同一時(shí)間參與切削的磨粒數(shù)增加，每顆磨粒切去的金屬厚度減少，殘留面積減少，且高速磨削可以減少材料的粒切去的金屬厚度減少，殘留面積減少，且高速磨削可以減少材料的塑性變形，減小表面粗糙度。塑性變形，減小表面粗糙度。工件速度工件速度 其他條件不變時(shí)，隨工件線速度的降低，每顆磨粒每次切去的厚度其他條件不變時(shí)，隨工件線速度的降低，每顆磨粒每次切去的厚度減少，殘留面積也小，因而粗糙度減小。但工件線速度過(guò)低，工件與減少，殘留面積也小，因而粗糙度減小。但工件線速度過(guò)低，工件與砂輪接觸時(shí)間長(zhǎng)，傳到工件上的熱量增多，反而增大表面粗糙度，

20、甚砂輪接觸時(shí)間長(zhǎng)，傳到工件上的熱量增多，反而增大表面粗糙度，甚至使表面燒傷，通常取工件線速度等于砂輪線速度的至使表面燒傷，通常取工件線速度等于砂輪線速度的1/60左右。左右。磨削深度和光磨次數(shù)磨削深度和光磨次數(shù) 磨削深度增加，磨削力合磨削溫度都增加，塑性變形大，表面粗糙磨削深度增加，磨削力合磨削溫度都增加，塑性變形大，表面粗糙度值增大。一般是開始采用較大磨削深度，后采用較小的磨削深度，度值增大。一般是開始采用較大磨削深度，后采用較小的磨削深度，最后進(jìn)行光磨。最后進(jìn)行光磨。光磨次數(shù)增加，可減小粗糙度光磨次數(shù)增加，可減小粗糙度。第二節(jié)第二節(jié) 影響機(jī)械加工表面粗糙度的因素影響機(jī)械加工表面粗糙度的因素

21、2.2.砂輪的影響砂輪的影響砂輪的粒度砂輪的粒度 粒度越細(xì)，粗糙度數(shù)值小。磨粒太細(xì)，砂輪易被磨屑堵塞，使表面粒度越細(xì)，粗糙度數(shù)值小。磨粒太細(xì)，砂輪易被磨屑堵塞，使表面粗糙度值增大，若導(dǎo)熱情況不好，還會(huì)燒傷工件表面。常用的砂輪粒粗糙度值增大，若導(dǎo)熱情況不好，還會(huì)燒傷工件表面。常用的砂輪粒度為度為80#以內(nèi)。以內(nèi)。砂輪的硬度砂輪的硬度 砂輪選得太軟，磨粒易脫落，易于保持砂輪的鋒利，但難于保證砂砂輪選得太軟，磨粒易脫落，易于保持砂輪的鋒利，但難于保證砂輪的等高性，使表面粗糙度值增大。砂輪太硬，磨損了的磨粒不易脫輪的等高性，使表面粗糙度值增大。砂輪太硬，磨損了的磨粒不易脫落，造成表面溫度升高，塑性變形

22、加大，使表面粗糙度增大；落，造成表面溫度升高，塑性變形加大，使表面粗糙度增大；砂輪的修整砂輪的修整 及時(shí)修整砂輪有利于獲得鋒利和等高的微刃，獲得好的表面粗糙度。及時(shí)修整砂輪有利于獲得鋒利和等高的微刃，獲得好的表面粗糙度。砂輪的材料（即磨料）砂輪的材料（即磨料） 砂輪磨料分：氧化物類（剛玉類）、碳化物類（碳化硅、碳化硼）、砂輪磨料分：氧化物類（剛玉類）、碳化物類（碳化硅、碳化硼）、高硬磨料類（人造金剛石、立方碳化硼）。高硬磨料類（人造金剛石、立方碳化硼）。 鋼類零件用鋼類零件用剛玉砂輪剛玉砂輪；鑄鐵、硬質(zhì)合金等工件材料用；鑄鐵、硬質(zhì)合金等工件材料用碳化物砂輪碳化物砂輪； 第二節(jié)第二節(jié) 影響機(jī)械加

23、工表面粗糙度的因素影響機(jī)械加工表面粗糙度的因素3.3.被加工材料的影響被加工材料的影響太硬易使磨粒磨鈍太硬易使磨粒磨鈍 Ra Ra ；太軟容易堵塞砂輪太軟容易堵塞砂輪Ra Ra ；韌性太大，熱導(dǎo)率差會(huì)使磨粒早期崩落韌性太大，熱導(dǎo)率差會(huì)使磨粒早期崩落Ra Ra 。 第二節(jié)第二節(jié) 影響機(jī)械加工表面粗糙度的因素影響機(jī)械加工表面粗糙度的因素一一. . 表面殘余應(yīng)力表面殘余應(yīng)力 1. 冷塑性變形的影響冷塑性變形的影響工件受擠壓與摩擦，表層塑變伸長(zhǎng)，基體工件受擠壓與摩擦，表層塑變伸長(zhǎng)，基體仍處于彈性變形狀態(tài)。切削后，表層產(chǎn)仍處于彈性變形狀態(tài)。切削后，表層產(chǎn)生內(nèi)壓應(yīng)力，里層產(chǎn)生內(nèi)拉伸應(yīng)力生內(nèi)壓應(yīng)力，里層產(chǎn)生

24、內(nèi)拉伸應(yīng)力。2.2.熱塑性變形的影響熱塑性變形的影響 表層溫度下降快產(chǎn)生內(nèi)拉應(yīng)力，表層溫度下降快產(chǎn)生內(nèi)拉應(yīng)力，里層產(chǎn)生產(chǎn)生內(nèi)壓應(yīng)力里層產(chǎn)生產(chǎn)生內(nèi)壓應(yīng)力3.3.金相組織變化的影響金相組織變化的影響體積收縮，產(chǎn)生拉應(yīng)力，反之產(chǎn)生壓應(yīng)力。體積收縮，產(chǎn)生拉應(yīng)力，反之產(chǎn)生壓應(yīng)力。 機(jī)械加工后工件表面層的內(nèi)應(yīng)力是冷態(tài)塑性變形、熱態(tài)塑性變機(jī)械加工后工件表面層的內(nèi)應(yīng)力是冷態(tài)塑性變形、熱態(tài)塑性變形和金相組織變化的綜合結(jié)果。切削加工時(shí)起主要作用的是冷態(tài)塑形和金相組織變化的綜合結(jié)果。切削加工時(shí)起主要作用的是冷態(tài)塑性變形，表面層常產(chǎn)生內(nèi)性變形，表面層常產(chǎn)生內(nèi)壓應(yīng)力壓應(yīng)力。磨削加工時(shí)起主要作用的是熱態(tài)。磨削加工時(shí)起主要

25、作用的是熱態(tài)塑性變形或金相組織變化引起的體積變化，表面層常產(chǎn)生內(nèi)塑性變形或金相組織變化引起的體積變化，表面層常產(chǎn)生內(nèi)拉應(yīng)力拉應(yīng)力。第三節(jié)第三節(jié) 影響表面物理力學(xué)性能的工藝因素影響表面物理力學(xué)性能的工藝因素二、表面層加工硬化二、表面層加工硬化工件材料的影響工件材料的影響 材料塑性材料塑性冷硬冷硬切削用量的影響切削用量的影響 切削速度切削速度vv塑變塑變冷硬冷硬 f f切削力切削力塑變塑變冷硬冷硬刀具形狀的影響刀具形狀的影響切削刃切削刃 rr、前角、前角、后面、后面磨損量磨損量VBVB表層金屬的表層金屬的塑變加劇塑變加劇冷硬冷硬第三節(jié)第三節(jié) 影響表面物理力學(xué)性能的工藝因素影響表面物理力學(xué)性能的工藝

26、因素 淬火燒傷淬火燒傷回火燒傷回火燒傷退火燒傷退火燒傷工件表面溫度超過(guò)臨界溫度工件表面溫度超過(guò)臨界溫度Ac3Ac3時(shí)，馬氏體時(shí)，馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。若轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。若有冷卻液作用有冷卻液作用，工件最外層，工件最外層金屬出現(xiàn)二次淬火馬氏體。其硬度比原來(lái)的金屬出現(xiàn)二次淬火馬氏體。其硬度比原來(lái)的回火馬氏體高，但脆，其下為硬度較低的回火馬氏體高，但脆，其下為硬度較低的回火索氏體和屈氏體。由于二次淬火層極薄，回火索氏體和屈氏體。由于二次淬火層極薄，表層總硬度降低表層總硬度降低若工件表面層溫度超過(guò)原來(lái)的回火溫度，若工件表面層溫度超過(guò)原來(lái)的回火溫度，則表層的回火馬氏體組織將產(chǎn)生回火現(xiàn)象則表層的回火馬氏體組織

27、將產(chǎn)生回火現(xiàn)象而轉(zhuǎn)變?yōu)橛捕容^低的回火索氏體或屈氏體而轉(zhuǎn)變?yōu)橛捕容^低的回火索氏體或屈氏體表面層溫度超過(guò)臨界溫度表面層溫度超過(guò)臨界溫度Ac3Ac3時(shí)，馬氏體時(shí)，馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。若無(wú)冷卻液，若無(wú)冷卻液，表層金屬表層金屬緩慢空冷形成退火組織。緩慢空冷形成退火組織。硬度和強(qiáng)度均大幅度下降。硬度和強(qiáng)度均大幅度下降。三、表面層金相組織變化與磨削燒傷三、表面層金相組織變化與磨削燒傷第三節(jié)第三節(jié) 影響表面物理力學(xué)性能的工藝因素影響表面物理力學(xué)性能的工藝因素第四節(jié)第四節(jié) 機(jī)械加工中的振動(dòng)機(jī)械加工中的振動(dòng)n一、強(qiáng)迫振動(dòng)（磨削加工）一、強(qiáng)迫振動(dòng)（磨削加工）n（一）產(chǎn)生強(qiáng)迫振動(dòng)的原因（一）產(chǎn)生強(qiáng)迫振動(dòng)

28、的原因n內(nèi)部振源：從地基或來(lái)自工藝系統(tǒng)內(nèi)部；內(nèi)部振源：從地基或來(lái)自工藝系統(tǒng)內(nèi)部；n外部振源：來(lái)自工藝系統(tǒng)之外；外部振源：來(lái)自工藝系統(tǒng)之外；n（二）強(qiáng)迫振動(dòng)的特性分析（二）強(qiáng)迫振動(dòng)的特性分析 1.1.強(qiáng)迫振動(dòng)的頻率等于激振力的頻率，與系統(tǒng)固有的頻率無(wú)關(guān)。強(qiáng)迫振動(dòng)的頻率等于激振力的頻率，與系統(tǒng)固有的頻率無(wú)關(guān)。 2.2.強(qiáng)迫振動(dòng)的穩(wěn)態(tài)過(guò)程是簡(jiǎn)諧振動(dòng)，只要有激振力存在，振強(qiáng)迫振動(dòng)的穩(wěn)態(tài)過(guò)程是簡(jiǎn)諧振動(dòng)，只要有激振力存在，振 動(dòng)系統(tǒng)就不會(huì)被阻尼衰減掉。動(dòng)系統(tǒng)就不會(huì)被阻尼衰減掉。 3.3.強(qiáng)迫振動(dòng)的振幅取決于振源強(qiáng)迫振動(dòng)的振幅取決于振源激振力激振力P，頻率比，頻率比和阻尼比和阻尼比D D。 4.4.強(qiáng)迫振動(dòng)

29、的位移總是滯后于強(qiáng)迫振動(dòng)的位移總是滯后于激振力。激振力。n（三）減少?gòu)?qiáng)迫振動(dòng)的途徑（三）減少?gòu)?qiáng)迫振動(dòng)的途徑n1.1.減少激振力；減少激振力；n2.2.避免激振力的頻率與系統(tǒng)的固有頻率接近，防止共振；避免激振力的頻率與系統(tǒng)的固有頻率接近，防止共振；n3.3.采取隔振措施。采取隔振措施。n4.4.采用消振措施。采用消振措施。第四節(jié)第四節(jié) 機(jī)械加工中的振動(dòng)機(jī)械加工中的振動(dòng)二、自激振動(dòng)（切削加工）二、自激振動(dòng)（切削加工）n由系統(tǒng)本身引起的交變力作用而產(chǎn)生的振動(dòng)。由系統(tǒng)本身引起的交變力作用而產(chǎn)生的振動(dòng)。n（一）自激振動(dòng)的特征（一）自激振動(dòng)的特征n1.1.不衰減的振動(dòng)；不衰減的振動(dòng)；n2.2.自激振動(dòng)的頻

30、率等于或接近系統(tǒng)的固有頻率；自激振動(dòng)的頻率等于或接近系統(tǒng)的固有頻率；n3.3.是否產(chǎn)生及振幅的大小取決于其在每一周期內(nèi)，輸入的能量是否大是否產(chǎn)生及振幅的大小取決于其在每一周期內(nèi)，輸入的能量是否大于消耗的能量，于消耗的能量，與輸入的能力有關(guān)。與輸入的能力有關(guān)。n（二）自激振動(dòng)的學(xué)說(shuō)（二）自激振動(dòng)的學(xué)說(shuō)n（三）減少自激振動(dòng)的基本途徑（三）減少自激振動(dòng)的基本途徑n1.1.合理選擇切削用量；合理選擇切削用量；n2.2.合理選擇刀具的幾何參數(shù)；合理選擇刀具的幾何參數(shù)；n3.3.提高工藝系統(tǒng)的抗振性。提高工藝系統(tǒng)的抗振性。第五節(jié)第五節(jié) 控制表面質(zhì)量的工藝途徑控制表面質(zhì)量的工藝途徑提高加工表面質(zhì)量的加工方法

31、有兩大類：提高加工表面質(zhì)量的加工方法有兩大類：A A：低效率、高成本的工藝措施，尋求各工藝參數(shù)的最佳組合，以降低：低效率、高成本的工藝措施，尋求各工藝參數(shù)的最佳組合，以降低表面粗糙度；表面粗糙度；B B：著重改善表面的物理力學(xué)性能，提高工件的表面質(zhì)量。：著重改善表面的物理力學(xué)性能，提高工件的表面質(zhì)量。n一、減少表面粗糙度的加工方法一、減少表面粗糙度的加工方法n（一）超精密切削和低粗糙度磨削（一）超精密切削和低粗糙度磨削n主要是在機(jī)床上下功夫主要是在機(jī)床上下功夫n1.1.超精密切削超精密切削切除切除0.1um0.1um的金屬層；的金屬層；走刀量小、切削速度高，刀具走刀量小、切削速度高，刀具鋒利、

32、耐用，被加工工件表面質(zhì)量高。鋒利、耐用，被加工工件表面質(zhì)量高。 n2.2.小粗糙度磨削加工小粗糙度磨削加工可替代光整加工，設(shè)備精度高，磨削用量選可替代光整加工，設(shè)備精度高，磨削用量選擇合理，尋求各參數(shù)的最佳組合，進(jìn)行過(guò)程控制。擇合理，尋求各參數(shù)的最佳組合，進(jìn)行過(guò)程控制。第五節(jié)第五節(jié) 控制表面質(zhì)量的工藝途徑控制表面質(zhì)量的工藝途徑n（二）采用超精加工、珩磨、研磨、拋光等方法作為最（二）采用超精加工、珩磨、研磨、拋光等方法作為最終工序加工終工序加工n1.1.珩磨：提高尺寸、形狀精度、表面粗糙度，不能改變位置精度。珩磨：提高尺寸、形狀精度、表面粗糙度，不能改變位置精度。n（1 1）珩磨頭的結(jié)構(gòu)：珩磨頭

33、的結(jié)構(gòu)：n（2 2）珩磨的機(jī)理：珩磨的機(jī)理：n珩磨頭的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和往復(fù)運(yùn)動(dòng)的合成運(yùn)動(dòng)在工件表面上產(chǎn)生了交叉珩磨頭的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和往復(fù)運(yùn)動(dòng)的合成運(yùn)動(dòng)在工件表面上產(chǎn)生了交叉而又不重復(fù)的網(wǎng)紋式磨粒軌跡。而又不重復(fù)的網(wǎng)紋式磨粒軌跡。n（3 3）珩磨的工藝參數(shù)：珩磨的工藝參數(shù)：n常用磨料：碳化硅、剛玉、金剛石。粘合劑：人造樹脂（有彈性、常用磨料：碳化硅、剛玉、金剛石。粘合劑：人造樹脂（有彈性、壽命長(zhǎng)，高壓下仍能保持切削性能。）壽命長(zhǎng)，高壓下仍能保持切削性能。）n（4 4）注意問(wèn)題：需精細(xì)加工后，不能提高位置精度，需冷卻潤(rùn)滑。注意問(wèn)題：需精細(xì)加工后，不能提高位置精度，需冷卻潤(rùn)滑。第五節(jié)第五節(jié) 控制表面質(zhì)量的工藝途徑控制表面質(zhì)量的工藝途徑n2.2.研磨：提高尺寸、形狀精度、表面粗糙度，不能改變