磨加工表面質(zhì)量學(xué)習(xí)教案

1、會計(jì)學(xué)1磨加工磨加工(ji gng)表面質(zhì)量表面質(zhì)量第一頁，共82頁。第章磨削第章磨削(m xio)加工表面質(zhì)量加工表面質(zhì)量第1頁/共82頁第二頁，共82頁。 第六章第六章 磨削加工表面質(zhì)量磨削加工表面質(zhì)量6.1 6.1 磨削加工表面質(zhì)量的含義及其對使用性能的磨削加工表面質(zhì)量的含義及其對使用性能的影響影響6.2 6.2 磨削表面紋理磨削表面紋理6.3 6.3 磨削表面層物理力學(xué)性能磨削表面層物理力學(xué)性能6.4 6.4 磨削表面完整性參數(shù)綜合影響及改善磨削表面完整性參數(shù)綜合影響及改善(gishn)(gishn)措施措施6.5 6.5 磨削加工中的振動磨削加工中的振動第2頁/共82頁第三頁，共82

2、頁。6.1 6.1 磨削加工磨削加工(ji gng)(ji gng)表面質(zhì)量的含義及其對使用性能的影響表面質(zhì)量的含義及其對使用性能的影響機(jī)械加工方法導(dǎo)致工件機(jī)械加工方法導(dǎo)致工件(gngjin)(gngjin)存在問題存在問題微觀微觀(wigun)(wigun)不平度不平度加工中冷作硬化加工中冷作硬化表層殘留應(yīng)力表層殘留應(yīng)力金相組織變化金相組織變化第3頁/共82頁第四頁，共82頁。現(xiàn)代現(xiàn)代(xindi)(xindi)磨削技術(shù)的發(fā)展趨勢磨削技術(shù)的發(fā)展趨勢高精度高精度低表面低表面(biomin)(biomin)粗糙度值粗糙度值低殘余低殘余(cny)(cny)應(yīng)力應(yīng)力低硬化層低硬化層實(shí)現(xiàn)零件實(shí)現(xiàn)零件第

3、4頁/共82頁第五頁，共82頁。表面質(zhì)量的含義表面質(zhì)量的含義 表面質(zhì)量是指機(jī)器表面質(zhì)量是指機(jī)器(j q)(j q)零件加工后表面層的狀態(tài)。零件加工后表面層的狀態(tài)。磨削磨削(m xio)(m xio)表面質(zhì)量指標(biāo)表面質(zhì)量指標(biāo)表面紋理表面紋理(wnl)(wnl)指標(biāo)指標(biāo)表面層物理力學(xué)性能指標(biāo)表面層物理力學(xué)性能指標(biāo)表面粗糙度表面粗糙度波度波度紋理方向紋理方向表面瑕疵表面瑕疵表面層硬度表面層硬度表面層組織表面層組織表面層殘余應(yīng)力表面層殘余應(yīng)力第5頁/共82頁第六頁，共82頁。磨削表面磨削表面(biomin)(biomin)粗糙度與磨削加工精度的關(guān)系粗糙度與磨削加工精度的關(guān)系 零件零件(ln jin)(

4、ln jin)的精度的精度零件零件(ln jin)(ln jin)的表面粗糙度的表面粗糙度 一定的精度應(yīng)有相應(yīng)的表面粗糙度，即一定的尺寸公差要有相應(yīng)的表面粗糙度。一般情況下，對尺寸要進(jìn)行有效控制，表面粗糙度一定的精度應(yīng)有相應(yīng)的表面粗糙度，即一定的尺寸公差要有相應(yīng)的表面粗糙度。一般情況下，對尺寸要進(jìn)行有效控制，表面粗糙度RaRa值應(yīng)不超過尺寸公差的值應(yīng)不超過尺寸公差的1/81/8。第6頁/共82頁第七頁，共82頁。1.1.對零件對零件(ln jin)(ln jin)的耐磨性的影響的耐磨性的影響第7頁/共82頁第八頁，共82頁。 2. 2.對零件對零件(ln jin)(ln jin)的耐疲勞性影響

5、的耐疲勞性影響第8頁/共82頁第九頁，共82頁。3.3.對零件對零件(ln jin)(ln jin)的耐腐蝕性影響的耐腐蝕性影響第9頁/共82頁第十頁，共82頁。4.4.對零件的其它對零件的其它(qt)(qt)影響影響第10頁/共82頁第十一頁，共82頁。表面質(zhì)量對零件使用性能的影響表面質(zhì)量對零件使用性能的影響 零件表面層狀態(tài)對其使用性能主要是因?yàn)椋毫慵砻鎸訝顟B(tài)對其使用性能主要是因?yàn)椋?1. 1.承受載荷應(yīng)力的最大表面層是金屬的邊界，機(jī)械加工承受載荷應(yīng)力的最大表面層是金屬的邊界，機(jī)械加工后破壞了晶粒的完整性，從而降低了表面的某些機(jī)械后破壞了晶粒的完整性，從而降低了表面的某些機(jī)械性能。性能。

6、2. 2.表面層有裂紋、加工痕跡等各種缺陷，在動載荷的作表面層有裂紋、加工痕跡等各種缺陷，在動載荷的作用下，可能引起應(yīng)力集中用下，可能引起應(yīng)力集中(jzhng)(jzhng)而導(dǎo)致破壞。而導(dǎo)致破壞。 3. 3.零件表面進(jìn)行加工后，表面層的物理、機(jī)械、冶金和零件表面進(jìn)行加工后，表面層的物理、機(jī)械、冶金和化學(xué)性能都變得和基體材料不同了?；瘜W(xué)性能都變得和基體材料不同了。第11頁/共82頁第十二頁，共82頁。6.2 6.2 磨削表面紋理磨削表面紋理 磨削表面的創(chuàng)成機(jī)理磨削表面的創(chuàng)成機(jī)理 根據(jù)磨削表面溝痕的構(gòu)成來考察表面粗糙度根據(jù)磨削表面溝痕的構(gòu)成來考察表面粗糙度的創(chuàng)的創(chuàng) 成機(jī)理。從磨削表面上方觀察成機(jī)

7、理。從磨削表面上方觀察(gunch)(gunch)，眾多的切削溝痕的棱線和磨削方，眾多的切削溝痕的棱線和磨削方向傾斜向傾斜 角。角。 其中，其中， 磨粒切削刃圓弧半徑磨粒切削刃圓弧半徑 Rs Rs 砂輪半徑砂輪半徑 S S 沿磨削方向上切削溝痕的間隔沿磨削方向上切削溝痕的間隔 磨削表面上的切削溝磨削表面上的切削溝痕痕s2R第12頁/共82頁第十三頁，共82頁。 磨削表面的創(chuàng)成機(jī)理磨削表面的創(chuàng)成機(jī)理 砂輪的速度為砂輪的速度為Vs Vs，工件的速度為，工件的速度為Vw,Vw,砂輪工作砂輪工作(gngzu)(gngzu)表面每單位面積上切削刃數(shù)為表面每單位面積上切削刃數(shù)為Ce,Ce,則切削溝痕的長度

8、和寬度可由幾何關(guān)系求則切削溝痕的長度和寬度可由幾何關(guān)系求得：得： 其中菱形切削溝痕模型的深度其中菱形切削溝痕模型的深度h h為：為：磨粒切削微刃都在同一高度情況磨削表面創(chuàng)成后，可以以切削溝痕深度磨粒切削微刃都在同一高度情況磨削表面創(chuàng)成后，可以以切削溝痕深度(shnd)h(shnd)h為基礎(chǔ)，能夠確定磨削表面最大粗糙度值。但實(shí)際上切削刃高度不在同一高度上，其磨削表面的創(chuàng)成生成切削溝痕深度為基礎(chǔ)，能夠確定磨削表面最大粗糙度值。但實(shí)際上切削刃高度不在同一高度上，其磨削表面的創(chuàng)成生成切削溝痕深度(shnd)h(shnd)h的變化大，從而使得表面粗糙度值增大。的變化大，從而使得表面粗糙度值增大。第13頁

9、/共82頁第十四頁，共82頁。磨削表面粗糙度的理論分析磨削表面粗糙度的理論分析(fnx)(fnx) 1. 1.以磨粒切削刃路徑幾何學(xué)為基礎(chǔ)的理論以磨粒切削刃路徑幾何學(xué)為基礎(chǔ)的理論 外圓切入磨削表面理論粗糙度的最大值的理論公式為：外圓切入磨削表面理論粗糙度的最大值的理論公式為：第一項(xiàng)為沿磨削第一項(xiàng)為沿磨削(m xio)(m xio)方向上的粗糙度方向上的粗糙度第二項(xiàng)為垂直于磨削第二項(xiàng)為垂直于磨削(m xio)(m xio)方向斷面中的粗糙度方向斷面中的粗糙度第14頁/共82頁第十五頁，共82頁。2.2.以菱形切削以菱形切削(qixio)(qixio)溝模型為基礎(chǔ)的理論公式溝模型為基礎(chǔ)的理論公式

10、實(shí)際磨削粗糙度高度處于實(shí)際磨削粗糙度高度處于hmin-hmaxhmin-hmax范圍內(nèi)。范圍內(nèi)。 第15頁/共82頁第十六頁，共82頁。影響影響(yngxing)(yngxing)磨削加工表面粗糙度的因素磨削加工表面粗糙度的因素 第16頁/共82頁第十七頁，共82頁。磨削加工表面粗糙度的經(jīng)驗(yàn)公式磨削加工表面粗糙度的經(jīng)驗(yàn)公式(gngsh)(gngsh) 磨削條件與表面粗糙度磨削條件與表面粗糙度RaRa值間的經(jīng)驗(yàn)公式值間的經(jīng)驗(yàn)公式(gngsh)(gngsh)： 式中，式中， 與被磨材料物理力學(xué)性能有關(guān)的參數(shù)與被磨材料物理力學(xué)性能有關(guān)的參數(shù) 與砂輪粒度有關(guān)的系數(shù)與砂輪粒度有關(guān)的系數(shù) 與無火花磨削次數(shù)

11、有關(guān)的系數(shù)與無火花磨削次數(shù)有關(guān)的系數(shù) 與磨削液有關(guān)的系數(shù)與磨削液有關(guān)的系數(shù)123axypRwpaazqnsssCv afK K KRv d BaRC1K2K3K第17頁/共82頁第十八頁，共82頁。6.3 6.3 磨削表面層物理磨削表面層物理(wl)(wl)力學(xué)性能力學(xué)性能 磨削表面加工硬化層的產(chǎn)生磨削表面加工硬化層的產(chǎn)生 1. 1.加工硬化的產(chǎn)生及其指標(biāo)加工硬化的產(chǎn)生及其指標(biāo)工件材料工件材料磨削磨削(m xio)表面表面磨削磨削(m (m xio)xio)力力磨削熱磨削熱加工硬化加工硬化( (或稱強(qiáng)或稱強(qiáng)化化) )表面硬度提高，表面硬度提高，塑性降低塑性降低使塑性變形產(chǎn)生使塑性變形產(chǎn)生恢復(fù)和

12、再結(jié)晶恢復(fù)和再結(jié)晶失去加工硬化失去加工硬化軟化軟化第18頁/共82頁第十九頁，共82頁。 衡量加工硬化的指標(biāo)：衡量加工硬化的指標(biāo)： 表面層顯微表面層顯微(xin wi)(xin wi)硬度硬度 HV HV 硬化層深度硬化層深度 h h（mmmm） 硬化程度硬化程度 N N 其中：其中： N= N=（ HV- HV0)/HV0 HV- HV0)/HV0 式中的式中的HV0HV0為金屬原來的顯微為金屬原來的顯微(xin wi)(xin wi)硬度硬度第19頁/共82頁第二十頁，共82頁。2.2.磨削磨削(m xio)(m xio)加工表面層加工硬化的影響因素加工表面層加工硬化的影響因素加加工工硬硬

13、化化的的影影響響(yngxing)因因素素磨削磨削(m (m xio)xio)徑向徑向力力磨削溫度磨削溫度磨削力愈大，塑性變形大，硬化程度愈大，磨削力愈大，塑性變形大，硬化程度愈大，硬化層深度也愈大硬化層深度也愈大磨削溫度愈高，軟化作用增大，使冷磨削溫度愈高，軟化作用增大，使冷硬作用減少，硬化深度和程度都減少硬作用減少，硬化深度和程度都減少第20頁/共82頁第二十一頁，共82頁。 3. 3.加工硬化層深度測量方法加工硬化層深度測量方法 金相法金相法 測量顯微硬度法測量顯微硬度法 X X光法光法 激光全息激光全息(qunx)(qunx)攝影法攝影法第21頁/共82頁第二十二頁，共82頁。磨削表面

14、金相組織磨削表面金相組織(zzh)(zzh)變化變化磨削燒傷磨削燒傷 1. 1.磨削燒傷的產(chǎn)生與實(shí)質(zhì)磨削燒傷的產(chǎn)生與實(shí)質(zhì) 負(fù)前角的磨粒在高速磨削負(fù)前角的磨粒在高速磨削(m xio)(m xio)的條件下的條件下很高的磨削溫度，工件表層的金相組織產(chǎn)生很高的磨削溫度，工件表層的金相組織產(chǎn)生(chnshng)(chnshng)變化變化工件表面呈現(xiàn)氧化膜的顏色工件表面呈現(xiàn)氧化膜的顏色磨削燒傷磨削燒傷實(shí)質(zhì)實(shí)質(zhì)第22頁/共82頁第二十三頁，共82頁。磨削表面金相組織變化磨削表面金相組織變化(binhu)(binhu)磨削燒傷磨削燒傷 磨削淬火鋼時(shí)表面層產(chǎn)生的燒傷有以下幾種：磨削淬火鋼時(shí)表面層產(chǎn)生的燒傷有以

15、下幾種：磨削燒傷磨削燒傷(shoshng)的分類的分類回火回火(hu (hu hu)hu)燒傷燒傷淬火淬火燒傷燒傷退火退火燒傷燒傷磨削區(qū)溫度超過了馬氏體轉(zhuǎn)變溫度而未超過相變溫度，磨削區(qū)溫度超過了馬氏體轉(zhuǎn)變溫度而未超過相變溫度，則馬氏體則馬氏體 回火組織（索氏體或者屈氏體）。回火組織（索氏體或者屈氏體）。磨削區(qū)的溫度超過了相變溫度磨削區(qū)的溫度超過了相變溫度, ,馬氏體馬氏體 奧氏奧氏體，又由于冷卻液的急冷作用，表層會出現(xiàn)二體，又由于冷卻液的急冷作用，表層會出現(xiàn)二次淬火馬氏體次淬火馬氏體干磨削時(shí)，磨削區(qū)溫度超過了相變溫度，馬氏干磨削時(shí)，磨削區(qū)溫度超過了相變溫度，馬氏體體 奧氏體，因工件冷卻緩慢工件

16、表層被退火奧氏體，因工件冷卻緩慢工件表層被退火第23頁/共82頁第二十四頁，共82頁。暗層組織暗層組織(zzh)(zzh)由回火屈由回火屈氏體、回火馬氏體組成，其氏體、回火馬氏體組成，其中靠近白層處為回火屈氏體中靠近白層處為回火屈氏體并含少量的黑色團(tuán)狀索氏體并含少量的黑色團(tuán)狀索氏體 馬氏體馬氏體二次淬火二次淬火(cu hu)馬氏體馬氏體索氏體索氏體第24頁/共82頁第二十五頁，共82頁。2.2.影響磨削燒傷影響磨削燒傷(shoshng)(shoshng)的工藝因素的工藝因素磨磨削削(m xio)溫溫度度高高磨削磨削燒傷燒傷(shoshng)（工（工藝因藝因素）素）磨削磨削用量用量 加工加工材料

17、材料 砂輪砂輪參數(shù)參數(shù) 磨削磨削液液 工件表面層的溫度工件表面層的溫度 t ta a 可表示為：可表示為：0.20.350.30.25awpstCvafv 耐熱鋼、不銹鋼和軸承鋼等傳熱性能差耐熱鋼、不銹鋼和軸承鋼等傳熱性能差的材料，磨削時(shí)易產(chǎn)生燒傷的材料，磨削時(shí)易產(chǎn)生燒傷軟砂輪和粗砂輪可以減輕燒傷軟砂輪和粗砂輪可以減輕燒傷磨削充分冷卻有利于防止燒傷和裂紋磨削充分冷卻有利于防止燒傷和裂紋第25頁/共82頁第二十六頁，共82頁。 3. 3. 表面層磨削燒傷的測定表面層磨削燒傷的測定 磨削表面燒傷后，工件表面呈現(xiàn)氧化膜，隨著溫度的變化，氧化磨削表面燒傷后，工件表面呈現(xiàn)氧化膜，隨著溫度的變化，氧化膜呈

18、現(xiàn)黃色、褐色、紫色、青色及灰色。膜呈現(xiàn)黃色、褐色、紫色、青色及灰色。 常用的測量常用的測量(cling)(cling)表面磨削燒傷的方法有：表面磨削燒傷的方法有： 氧化膜顏色法氧化膜顏色法 顯微硬度法顯微硬度法 金相組織法金相組織法 酸洗法酸洗法氧化膜顏色氧化膜顏色(yns)和膜厚數(shù)值的大小和膜厚數(shù)值的大小來判斷來判斷(pndun)磨削燒傷磨削燒傷第26頁/共82頁第二十七頁，共82頁。磨削(m xio)表面與二次回火后試樣表面的氧化膜顏色對比氧化氧化(ynghu)膜顏色預(yù)測磨削區(qū)平均溫膜顏色預(yù)測磨削區(qū)平均溫度度 不同二次回火溫度時(shí)AISI D2鋼試樣塊表面氧化顏色28第27頁/共82頁第二十

19、八頁，共82頁。表面層殘余表面層殘余(cny)(cny)應(yīng)力應(yīng)力 1. 1.表面層殘余表面層殘余(cny)(cny)應(yīng)力的產(chǎn)生應(yīng)力的產(chǎn)生 磨削加工時(shí)，殘余磨削加工時(shí)，殘余(cny)(cny)應(yīng)力是指在沒有外力作用情況下應(yīng)力是指在沒有外力作用情況下, ,在物體內(nèi)部保在物體內(nèi)部保持平衡而存在的殘余持平衡而存在的殘余(cny)(cny)應(yīng)力，有殘余應(yīng)力，有殘余(cny)(cny)壓應(yīng)力與拉應(yīng)力。壓應(yīng)力與拉應(yīng)力。殘殘余余(cny)應(yīng)應(yīng)力力的的分分類類宏觀宏觀(hnggun)殘殘余應(yīng)力余應(yīng)力晶粒范圍內(nèi)平衡的殘余晶粒范圍內(nèi)平衡的殘余應(yīng)力應(yīng)力原始晶胞內(nèi)平衡的殘?jiān)季О麅?nèi)平衡的殘余應(yīng)力余應(yīng)力它是整個工件內(nèi)互相

20、平衡的殘余應(yīng)力，由力、它是整個工件內(nèi)互相平衡的殘余應(yīng)力，由力、熱作用產(chǎn)生塑性變形不均勻而引起，熱作用產(chǎn)生塑性變形不均勻而引起，引起零引起零件變形，產(chǎn)生裂紋件變形，產(chǎn)生裂紋。晶粒范圍內(nèi)平衡的殘余應(yīng)力晶粒范圍內(nèi)平衡的殘余應(yīng)力, ,它只存在于它只存在于多晶體金屬中，是由于各晶粒變形程多晶體金屬中，是由于各晶粒變形程度不同而產(chǎn)生的，度不同而產(chǎn)生的，產(chǎn)生微觀裂紋。產(chǎn)生微觀裂紋。在原始晶胞內(nèi)平衡的殘余應(yīng)力，它是在原始晶胞內(nèi)平衡的殘余應(yīng)力，它是工件受到冷作硬化所產(chǎn)生的，工件受到冷作硬化所產(chǎn)生的，產(chǎn)生微觀產(chǎn)生微觀裂紋。裂紋。第28頁/共82頁第二十九頁，共82頁。 2. 2.表面殘余表面殘余(cny)(cny

21、)應(yīng)力的產(chǎn)生的原因應(yīng)力的產(chǎn)生的原因 表面殘余應(yīng)力表面殘余應(yīng)力(yngl)的產(chǎn)生的原因的產(chǎn)生的原因冷態(tài)塑性變冷態(tài)塑性變形形熱態(tài)塑性熱態(tài)塑性變形變形金相組織金相組織(zz(zzh)h)變化變化表面層受磨削表面層受磨削力的作用力的作用熱的作用熱的作用溫度的作用溫度的作用不同的磨削方式不同的磨削方式第29頁/共82頁第三十頁，共82頁。3.3.磨削裂紋及影響因素磨削裂紋及影響因素 磨削加工中熱態(tài)塑性變形和金相組織變化影響較大，故大多磨削加工中熱態(tài)塑性變形和金相組織變化影響較大，故大多數(shù)磨削零件的表面層往往數(shù)磨削零件的表面層往往(wngwng)(wngwng)有殘余拉應(yīng)力。當(dāng)殘有殘余拉應(yīng)力。當(dāng)殘余拉應(yīng)力

22、超過材料的強(qiáng)度極限時(shí)，零件表面就會出現(xiàn)裂紋。余拉應(yīng)力超過材料的強(qiáng)度極限時(shí)，零件表面就會出現(xiàn)裂紋。熱態(tài)塑性變形熱態(tài)塑性變形金相組織金相組織(zzh)(zzh)變化變化表面層易產(chǎn)生表面層易產(chǎn)生(chnshng)(chnshng)殘余殘余拉應(yīng)力拉應(yīng)力當(dāng)殘余拉應(yīng)力超過當(dāng)殘余拉應(yīng)力超過材料的強(qiáng)度極限時(shí)材料的強(qiáng)度極限時(shí)磨削裂紋磨削裂紋第30頁/共82頁第三十一頁，共82頁。表面層殘余應(yīng)力表面層殘余應(yīng)力 影響磨削影響磨削(m xio)(m xio)裂紋產(chǎn)生的因素主要有：裂紋產(chǎn)生的因素主要有：磨磨削削( (m m x xi i o)o)裂裂紋紋磨削磨削(m (m xio)xio)用量用量被加工材料被加工材料熱

23、處理熱處理提高工件速度，減少殘余拉應(yīng)力，消除燒傷與裂紋提高工件速度，減少殘余拉應(yīng)力，消除燒傷與裂紋降低砂輪速度可以得到殘余壓應(yīng)力，消除燒傷、裂紋降低砂輪速度可以得到殘余壓應(yīng)力，消除燒傷、裂紋滲碳鋼和滲氮鋼受溫度影響易在晶界面析出脆性碳化滲碳鋼和滲氮鋼受溫度影響易在晶界面析出脆性碳化物和氧化物，故在磨削時(shí)易出現(xiàn)網(wǎng)狀裂紋物和氧化物，故在磨削時(shí)易出現(xiàn)網(wǎng)狀裂紋磨削導(dǎo)熱性能差的材料磨削導(dǎo)熱性能差的材料( (如高強(qiáng)度合金鋼、不銹鋼等如高強(qiáng)度合金鋼、不銹鋼等) )及脆性及脆性大材料時(shí)，在磨削加工中表面易產(chǎn)生裂紋大材料時(shí)，在磨削加工中表面易產(chǎn)生裂紋提高砂輪速度同時(shí)提高工件速度，得到好的表面質(zhì)量提高砂輪速度同時(shí)

24、提高工件速度，得到好的表面質(zhì)量減少磨削深度，可以減少殘余應(yīng)力減少磨削深度，可以減少殘余應(yīng)力磨削淬火鋼易產(chǎn)生裂紋磨削淬火鋼易產(chǎn)生裂紋磨削碳鋼時(shí)，鋼中含碳量愈高，亦易產(chǎn)生裂紋磨削碳鋼時(shí)，鋼中含碳量愈高，亦易產(chǎn)生裂紋第31頁/共82頁第三十二頁，共82頁。4.4.改善磨削表層改善磨削表層(biocng)(biocng)殘余應(yīng)力的措施：殘余應(yīng)力的措施： 無火花無火花(huhu)(huhu)磨削磨削對被磨表面對被磨表面(biomin)(biomin)進(jìn)行滾光加工進(jìn)行滾光加工使用珩磨工藝使用珩磨工藝低應(yīng)力磨削，選擇合適的磨削參數(shù)低應(yīng)力磨削，選擇合適的磨削參數(shù)可以很好地改善表層殘余應(yīng)力可以很好地改善表層殘余

25、應(yīng)力第32頁/共82頁第三十三頁，共82頁。 5. 5.殘余應(yīng)力及裂紋殘余應(yīng)力及裂紋(li wn)(li wn)的測量的測量 殘余殘余(cny)(cny)應(yīng)力的測量方法應(yīng)力的測量方法物理化學(xué)物理化學(xué)(w l hu xu)(w l hu xu)法法X X光法光法磁粉探傷法磁粉探傷法機(jī)械法機(jī)械法聲發(fā)射檢測聲發(fā)射檢測顯微分析法顯微分析法渦流探傷法渦流探傷法超聲波探傷法超聲波探傷法裂紋的測量方法裂紋的測量方法第33頁/共82頁第三十四頁，共82頁。 5. 5.殘余應(yīng)力殘余應(yīng)力(yngl)(yngl)及裂紋的測量及裂紋的測量 第34頁/共82頁第三十五頁，共82頁。 5. 5.殘余應(yīng)力殘余應(yīng)力(yngl

26、)(yngl)及裂紋的測量及裂紋的測量 第35頁/共82頁第三十六頁，共82頁。6.4 6.4 磨削表面完整性參數(shù)磨削表面完整性參數(shù)(cnsh)(cnsh)綜合影響及改善措施綜合影響及改善措施 磨削表面缺陷磨削表面缺陷磨磨削削表表面面(biomin)缺缺陷陷微裂紋微裂紋(li (li wn)wn)表面層污染表面層污染表面劃傷表面劃傷金相組織變化金相組織變化磨削裂紋在磨削表面上表現(xiàn)為微裂紋，呈不規(guī)則的網(wǎng)磨削裂紋在磨削表面上表現(xiàn)為微裂紋，呈不規(guī)則的網(wǎng)狀，大體上與磨削方向垂直它的形成與殘余應(yīng)力、狀，大體上與磨削方向垂直它的形成與殘余應(yīng)力、熱處理引起的內(nèi)應(yīng)力有關(guān)熱處理引起的內(nèi)應(yīng)力有關(guān)磨削鋼時(shí)，由于磨削

27、熱作用下，除發(fā)生燒傷與裂磨削鋼時(shí)，由于磨削熱作用下，除發(fā)生燒傷與裂紋外，還會產(chǎn)生氧化膜。熱作用時(shí)間越長，氧化紋外，還會產(chǎn)生氧化膜。熱作用時(shí)間越長，氧化膜厚度越大膜厚度越大光磨時(shí)由于磨粒脫落、塵埃等原因，容易出現(xiàn)表光磨時(shí)由于磨粒脫落、塵埃等原因，容易出現(xiàn)表面劃傷面劃傷第36頁/共82頁第三十七頁，共82頁。磨削表面完整性參數(shù)間關(guān)系磨削表面完整性參數(shù)間關(guān)系(gun x)(gun x) 磨削表面完整性是由表面粗糙度、波度、加工硬化、殘余應(yīng)力，金磨削表面完整性是由表面粗糙度、波度、加工硬化、殘余應(yīng)力，金相組織相變、燒傷與裂紋各因素參數(shù)組成的，各因素之間有一定相組織相變、燒傷與裂紋各因素參數(shù)組成的，各因

28、素之間有一定的關(guān)系的關(guān)系(gun x)(gun x)。表面表面(biomin)粗糙粗糙度增大度增大硬化硬化(ynghu)層深度及程度均增大層深度及程度均增大殘余應(yīng)力增大殘余應(yīng)力增大裂紋增加裂紋增加殘余應(yīng)力殘余應(yīng)力加工硬化層加工硬化層如磨削淬火鋼，在出現(xiàn)二次淬火馬氏體時(shí)，產(chǎn)生殘余壓應(yīng)如磨削淬火鋼，在出現(xiàn)二次淬火馬氏體時(shí)，產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力，而回火組織中分布的是殘余拉應(yīng)力。組織不同，其硬力，而回火組織中分布的是殘余拉應(yīng)力。組織不同，其硬度不同。硬度最低時(shí)，應(yīng)力最大。度不同。硬度最低時(shí)，應(yīng)力最大。 第37頁/共82頁第三十八頁，共82頁。改善磨削加工零件表面改善磨削加工零件表面(biomin)(biom

29、in)完整性措施完整性措施改善磨削加工零件改善磨削加工零件(ln jin)表面完整性措施表面完整性措施低應(yīng)力低應(yīng)力(yngl)(yngl)磨磨削削合理選擇合理選擇V Vw wV Vs s之之比比保持砂輪間隙和保持砂輪間隙和鋒利鋒利修整砂輪，保持磨具的鋒利性。注意解決砂輪的自動修整與補(bǔ)償修整砂輪，保持磨具的鋒利性。注意解決砂輪的自動修整與補(bǔ)償供給充分的磨削供給充分的磨削液液選擇合適的磨削條件，注意操作規(guī)范選擇合適的磨削條件，注意操作規(guī)范減少變形和表面損傷，產(chǎn)生低應(yīng)力表減少變形和表面損傷，產(chǎn)生低應(yīng)力表面面提高表面完整性提高表面完整性降低磨削區(qū)的溫度，降低磨削區(qū)的溫度， 減少燒傷減少燒傷降低砂輪與工

30、件接觸區(qū)的磨削溫度，減少磨降低砂輪與工件接觸區(qū)的磨削溫度，減少磨削表面的損傷削表面的損傷第38頁/共82頁第三十九頁，共82頁。 6.5 6.5 磨削加工中的振動磨削加工中的振動 磨削加工中的顫振現(xiàn)象磨削加工中的顫振現(xiàn)象 顫振顫振: : 在磨削加工中產(chǎn)生了振動，加工就不能進(jìn)行，即使在磨削加工中產(chǎn)生了振動，加工就不能進(jìn)行，即使加工進(jìn)行下去，也不能得到良好的加工表面。加工進(jìn)行下去，也不能得到良好的加工表面。 從產(chǎn)生顫振的機(jī)理來分：強(qiáng)迫顫振和自激顫振。從產(chǎn)生顫振的機(jī)理來分：強(qiáng)迫顫振和自激顫振。 強(qiáng)迫顫振：由于某種強(qiáng)制性的振動原因的影響而產(chǎn)生的，強(qiáng)迫顫振：由于某種強(qiáng)制性的振動原因的影響而產(chǎn)生的，分為外

31、力干擾型強(qiáng)迫顫振和位移干擾型強(qiáng)迫顫振。分為外力干擾型強(qiáng)迫顫振和位移干擾型強(qiáng)迫顫振。 自激顫振：是不存在強(qiáng)迫振源情況下，機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的動自激顫振：是不存在強(qiáng)迫振源情況下，機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的動態(tài)特性及切削過程的動態(tài)特性二者的耦合滿足一定態(tài)特性及切削過程的動態(tài)特性二者的耦合滿足一定(ydng)(ydng)條件下所產(chǎn)生的動態(tài)不穩(wěn)定現(xiàn)象。條件下所產(chǎn)生的動態(tài)不穩(wěn)定現(xiàn)象。第39頁/共82頁第四十頁，共82頁。磨削加工中的顫振現(xiàn)象磨削加工中的顫振現(xiàn)象外圓磨削過程中，工件轉(zhuǎn)速高，且磨床外圓磨削過程中，工件轉(zhuǎn)速高，且磨床(mchung)(mchung)系統(tǒng)固有頻率低于系統(tǒng)固有頻率低于200HZ200HZ以下，很容易產(chǎn)

32、生顫振，如砂輪不經(jīng)修整，砂輪外圓磨損的以下，很容易產(chǎn)生顫振，如砂輪不經(jīng)修整，砂輪外圓磨損的波紋，就會復(fù)印到工件表面，影響工件表面質(zhì)量，即砂輪表面再波紋，就會復(fù)印到工件表面，影響工件表面質(zhì)量，即砂輪表面再生效應(yīng)。生效應(yīng)。外圓磨床外圓磨床(mchung)(mchung)的強(qiáng)迫振源是驅(qū)動砂輪旋轉(zhuǎn)的電機(jī)，不同頻率與的強(qiáng)迫振源是驅(qū)動砂輪旋轉(zhuǎn)的電機(jī)，不同頻率與機(jī)床系統(tǒng)固有頻率將近會發(fā)生共振，引起砂輪與工件之間產(chǎn)生相機(jī)床系統(tǒng)固有頻率將近會發(fā)生共振，引起砂輪與工件之間產(chǎn)生相對振動位移。對振動位移。影響磨床影響磨床(mchung)(mchung)的磨削性能的因素：砂輪軸的彎曲振動固有頻率的磨削性能的因素：砂輪軸

33、的彎曲振動固有頻率及動剛度，磨床及動剛度，磨床(mchung)(mchung)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的固有頻率與砂輪軸轉(zhuǎn)速的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的固有頻率與砂輪軸轉(zhuǎn)速的相對關(guān)系，砂輪軸的精度及動平衡，砂輪軸的軸承精度等。相對關(guān)系，砂輪軸的精度及動平衡，砂輪軸的軸承精度等。第40頁/共82頁第四十一頁，共82頁。強(qiáng)迫顫振強(qiáng)迫顫振 1. 1.力引起的強(qiáng)迫顫振：強(qiáng)迫振動是由外界周期性的干擾力所支持的不衰減振力引起的強(qiáng)迫顫振：強(qiáng)迫振動是由外界周期性的干擾力所支持的不衰減振動，如沖床動，如沖床(chngchung)(chngchung)、氣錘工作的周期性干擾，電動機(jī)轉(zhuǎn)子、砂輪、氣錘工作的周期性干擾，電動機(jī)轉(zhuǎn)子、砂輪不平衡產(chǎn)生的周

34、期干擾力。不平衡產(chǎn)生的周期干擾力。強(qiáng)迫振動強(qiáng)迫振動(zhndng)的特點(diǎn)的特點(diǎn)強(qiáng)迫強(qiáng)迫(qing p)(qing p)振動的穩(wěn)態(tài)過程是簡諧振動，外界力振動的穩(wěn)態(tài)過程是簡諧振動，外界力存在，就存在振動。存在，就存在振動。當(dāng)阻尼較小，而外界交變力頻率又接近振動系統(tǒng)的固有頻率當(dāng)阻尼較小，而外界交變力頻率又接近振動系統(tǒng)的固有頻率時(shí)，系統(tǒng)易出現(xiàn)共振。時(shí)，系統(tǒng)易出現(xiàn)共振。強(qiáng)迫振動的頻率等于外界支持振動交變力的頻率強(qiáng)迫振動的頻率等于外界支持振動交變力的頻率消除強(qiáng)迫顫振的途徑消除強(qiáng)迫顫振的途徑最有效的途徑最有效的途徑找出外界干擾力找出外界干擾力( (根源根源) )并把并把它去除它去除第41頁/共82頁第四十二

35、頁，共82頁。 2. 2.位移位移(wiy)(wiy)引起的強(qiáng)迫振動（顫振）引起的強(qiáng)迫振動（顫振） 對于有粘性阻尼的單自由度系統(tǒng)，力不直接加在質(zhì)量上，依靠基礎(chǔ)的對于有粘性阻尼的單自由度系統(tǒng)，力不直接加在質(zhì)量上，依靠基礎(chǔ)的運(yùn)動，力通過彈簧和阻尼器間接地作用給質(zhì)量時(shí)，這就是由位移運(yùn)動，力通過彈簧和阻尼器間接地作用給質(zhì)量時(shí)，這就是由位移(wiy)(wiy)引起的強(qiáng)迫振動。引起的強(qiáng)迫振動。第42頁/共82頁第四十三頁，共82頁。再生顫振再生顫振 再生顫振是自激顫振一種形式，如磨削時(shí)，由于某種原因使的砂輪在再生顫振是自激顫振一種形式，如磨削時(shí)，由于某種原因使的砂輪在半徑方向上有微小半徑方向上有微小(wi

36、xio)(wixio)位移，則砂輪軸就隨之作短時(shí)間的振動，位移，則砂輪軸就隨之作短時(shí)間的振動，在工件表面殘余一系列波紋，工件繼續(xù)回轉(zhuǎn)，波紋表面再次與砂輪在工件表面殘余一系列波紋，工件繼續(xù)回轉(zhuǎn)，波紋表面再次與砂輪接觸時(shí)，砂輪產(chǎn)生交變力作用。接觸時(shí)，砂輪產(chǎn)生交變力作用。 再生效應(yīng)：由于前一次磨削的振動的原因殘留在加工表面上的波紋，再生效應(yīng)：由于前一次磨削的振動的原因殘留在加工表面上的波紋，在下一次再磨削到同一個地力時(shí)使磨削力發(fā)生變動，再一次發(fā)生振在下一次再磨削到同一個地力時(shí)使磨削力發(fā)生變動，再一次發(fā)生振動，而又產(chǎn)生新的波紋的現(xiàn)象稱之為再生效應(yīng)。動，而又產(chǎn)生新的波紋的現(xiàn)象稱之為再生效應(yīng)。第43頁/共

37、82頁第四十四頁，共82頁。再再生生(zishng)顫顫振振的的特特點(diǎn)點(diǎn)易形成傾斜易形成傾斜(qngxi)(qngxi)的條狀花紋的條狀花紋加大進(jìn)給量，不易加大進(jìn)給量，不易(b y)(b y)產(chǎn)生顫振產(chǎn)生顫振低速穩(wěn)定性效應(yīng)可以防止顫振低速穩(wěn)定性效應(yīng)可以防止顫振產(chǎn)生刀瘤時(shí)，動態(tài)切削力系數(shù)降低，不易產(chǎn)生再生顫振產(chǎn)生刀瘤時(shí)，動態(tài)切削力系數(shù)降低，不易產(chǎn)生再生顫振切削力只產(chǎn)生小的振動時(shí)不易引起再生顫振切削力只產(chǎn)生小的振動時(shí)不易引起再生顫振決定了機(jī)床強(qiáng)力切削性能的界限決定了機(jī)床強(qiáng)力切削性能的界限上述特征巳成為實(shí)際解決顫振時(shí)區(qū)別再生顫振和共他上述特征巳成為實(shí)際解決顫振時(shí)區(qū)別再生顫振和共他種類顫振的判別根據(jù)，

38、是抑制和消除顫振的有效途徑。種類顫振的判別根據(jù)，是抑制和消除顫振的有效途徑。第44頁/共82頁第四十五頁，共82頁。磨削加工時(shí)，由于被磨金屬層比較薄，大約磨削加工時(shí)，由于被磨金屬層比較薄，大約(dyu)60-95%(dyu)60-95%的熱被傳入的熱被傳入工件，僅有不到工件，僅有不到1010的熱量被磨屑帶走。這些傳入工件的熱量在磨削過程的熱量被磨屑帶走。這些傳入工件的熱量在磨削過程中來不及傳入工件深處，而聚集在表面層里形成局部高溫。工件表面溫度中來不及傳入工件深處，而聚集在表面層里形成局部高溫。工件表面溫度可高達(dá)可高達(dá)10001000以上，易引起表面熱燒傷。以上，易引起表面熱燒傷。 1. 1.

39、磨削的熱效應(yīng)對工件表面質(zhì)量和使用性能影響極大。磨削的熱效應(yīng)對工件表面質(zhì)量和使用性能影響極大。 2. 2.磨削區(qū)的磨削熱影響到砂輪的使用壽命。磨削區(qū)的磨削熱影響到砂輪的使用壽命。6.4 6.4 磨削磨削(m xio)(m xio)溫度溫度第45頁/共82頁第四十六頁，共82頁。 磨削熱來源于磨削功率的消耗(xioho)。磨削加工時(shí)，磨除單位體積（或質(zhì)量）金屬所消耗(xioho)的能量稱為比磨削能Ee。單位：Nm/mm3或J/mm3。下式表示： 公式中逆磨取“+”，順磨取“-”。磨削能量絕大部分消耗(xioho)在加熱工件、砂輪和磨屑以及輻射散逸。磨削磨削(m xio)(m xio)熱的產(chǎn)生和傳散

40、熱的產(chǎn)生和傳散()swtstewpwpvvFv FEv a bv a b第46頁/共82頁第四十七頁，共82頁。比磨削比磨削(m xio)能能2060J/mm3比磨削比磨削(m xio)能能1030J/mm3n切割磨削磨屑厚度較大，耗于磨屑形成的比能小，傳入工件切割磨削磨屑厚度較大，耗于磨屑形成的比能小，傳入工件的熱量小。的熱量小。n當(dāng)進(jìn)給速度選擇當(dāng)進(jìn)給速度選擇(xunz)(xunz)適當(dāng)時(shí)，切割磨削時(shí)，大部分預(yù)適當(dāng)時(shí)，切割磨削時(shí)，大部分預(yù)熱的材料被迅速去除，避免熱向工件內(nèi)部傳遞。熱的材料被迅速去除，避免熱向工件內(nèi)部傳遞。第47頁/共82頁第四十八頁，共82頁。磨削磨削(m xio)(m xi

41、o)區(qū)溫度分布的理論解析區(qū)溫度分布的理論解析 1 1磨削區(qū)的熱模型磨削區(qū)的熱模型 磨削的熱問題視作帶狀熱源在半無限體表磨削的熱問題視作帶狀熱源在半無限體表面上移動的情況來考慮。實(shí)驗(yàn)表明，由三面上移動的情況來考慮。實(shí)驗(yàn)表明，由三角形熱源計(jì)算的溫度分布情況，更接近實(shí)角形熱源計(jì)算的溫度分布情況，更接近實(shí)際際(shj)(shj)測定的情況。如圖為在測定的情況。如圖為在19421942年提出的磨削運(yùn)動熱源的理論模型。年提出的磨削運(yùn)動熱源的理論模型。矩形矩形(jxng)熱熱模型模型第48頁/共82頁第四十九頁，共82頁。 2. 2.帶狀運(yùn)動帶狀運(yùn)動(yndng)(yndng)熱源引起溫度熱源引起溫度分布的

42、理論解析分布的理論解析矩形矩形(jxng)熱熱模型模型()22()002222( )( )x l vvxuuvxx l vmqqe K udue K u duvv 為任意為任意(rny)(rny)點(diǎn)點(diǎn)m m（x x，z z）處的）處的溫度：溫度：mK K0 0(u)-(u)-零階二類修正貝塞爾函數(shù)。零階二類修正貝塞爾函數(shù)。m m-任意點(diǎn)任意點(diǎn)m m（x x，z z）出的溫度）出的溫度（）x xm m -m-m點(diǎn)在點(diǎn)在x x坐標(biāo)方向上離開熱源的距離。坐標(biāo)方向上離開熱源的距離。z zm m -m -m點(diǎn)在點(diǎn)在z z坐標(biāo)方向上離開熱源的距離。坐標(biāo)方向上離開熱源的距離。v-v-線熱源運(yùn)動速度（線熱源運(yùn)

43、動速度（cm/scm/s）；）；q-q-熱源強(qiáng)度熱源強(qiáng)度J/J/（ m m2 2ksks） ；-熱導(dǎo)率熱導(dǎo)率（w/w/（m mk k）； - -熱擴(kuò)散率，熱擴(kuò)散率， ；c c為質(zhì)量定壓比熱容為質(zhì)量定壓比熱容（J/J/（kgKkgK）。第49頁/共82頁第五十頁，共82頁。3 3三角形分布熱源引起的溫度分布理論三角形分布熱源引起的溫度分布理論(lln)(lln)解析解析 在三角形熱源分布的情況下，可將整在三角形熱源分布的情況下，可將整個磨削區(qū)的熱源看成個磨削區(qū)的熱源看成(kn chn(kn chn) )無無限個不斷增大的，熱源強(qiáng)度為限個不斷增大的，熱源強(qiáng)度為q q的線熱的線熱源從源從xi=0 x

44、i=0到到xi=lxi=l形成的形成的 。其熱量。其熱量QmQm可可表達(dá)為：表達(dá)為： ( )2imiiixQq x dxqdxl2200()2exp()22limiiixx vqvxKxxzdxl第50頁/共82頁第五十一頁，共82頁。令令z=0z=0，可得工件表面溫度分布，可得工件表面溫度分布(fnb)(fnb)公式：公式： 利用利用(lyng)(lyng)數(shù)值解法可解數(shù)值解法可解得：得：200()2exp()22limiiixx vqvxKxxdxl()01()101()210()2104()()()31()()( )( )3314( )()331()( )3A LmA LAAA LA L

45、AqALxAL eKALK ALcpvLlAxAL eK ALAeKAK ALLlqALxAeK AeKALLcpvLlALxeK ALeKALl131( )3AAxALlAxeK AALl第51頁/共82頁第五十二頁，共82頁。在單向?qū)嵩趩蜗驅(qū)?dor)(dor)計(jì)算中，計(jì)算中，maxmax出現(xiàn)在出現(xiàn)在x/l=1/2x/l=1/2處，在雙處，在雙向?qū)嵯驅(qū)?dor)(dor)計(jì)算中，估計(jì)結(jié)果相差不會太大。計(jì)算中，估計(jì)結(jié)果相差不會太大。L=vl/第52頁/共82頁第五十三頁，共82頁。4 4工件表面的平均溫度及其簡化計(jì)算工件表面的平均溫度及其簡化計(jì)算 （1 1）JeagerJeager模

46、型模型(mxng)(mxng)分析分析 l 圖 2-46 圖 2-47 第53頁/共82頁第五十四頁，共82頁。當(dāng)當(dāng) L L2020時(shí)，沿著滑動體的溫度變化可近似為線性的。若所有熱能時(shí)，沿著滑動體的溫度變化可近似為線性的。若所有熱能都傳入工件都傳入工件(gngjin)(gngjin)，砂輪與工件，砂輪與工件(gngjin)(gngjin)接觸的單位寬接觸的單位寬度上的平均表面溫度為：度上的平均表面溫度為：0.50.754qlL第54頁/共82頁第五十五頁，共82頁。（2）Jeager模型模型(mxng)的線性化的線性化 120.707GwpwpwU v av lC用線性化模型計(jì)算出的工件表面平

47、均溫度和經(jīng)典解的平均溫度除用線性化模型計(jì)算出的工件表面平均溫度和經(jīng)典解的平均溫度除系數(shù)系數(shù)(xsh)(xsh)不同外，其余均相同，兩種計(jì)算的誤差僅在不同外，其余均相同，兩種計(jì)算的誤差僅在6%6%之之內(nèi)，即由線性模型求出的工件表面平均溫度比經(jīng)典解略低內(nèi)，即由線性模型求出的工件表面平均溫度比經(jīng)典解略低6%6%。第55頁/共82頁第五十六頁，共82頁。5 5磨削磨粒點(diǎn)的平均溫度和最高溫度磨削磨粒點(diǎn)的平均溫度和最高溫度 (1) (1)磨削磨粒點(diǎn)的平均溫度磨削磨粒點(diǎn)的平均溫度 根據(jù)磨削情況作如下假設(shè)：根據(jù)磨削情況作如下假設(shè)：假設(shè)砂輪為一直徑為假設(shè)砂輪為一直徑為dsds寬度為寬度為bsbs的盤狀銑刀，在銑

48、刀上分布著的盤狀銑刀，在銑刀上分布著和砂輪磨粒數(shù)相等的切削刃。和砂輪磨粒數(shù)相等的切削刃。 切削刃以均等的間隔切削刃以均等的間隔(jin g)(jin g)分布在刀具的外圓周上。分布在刀具的外圓周上。 傳入傳入(chun r)(chun r)磨粒的比例系數(shù)不隨溫度變化而變化，那么傳入磨粒的比例系數(shù)不隨溫度變化而變化，那么傳入(chun r)(chun r)磨粒的熱可看作與能量磨粒的熱可看作與能量E E成正比，得到磨粒磨削的平均溫成正比，得到磨粒磨削的平均溫度為：度為：tlFBCN bFtFt切向磨削力，切向磨削力，B B砂輪寬度砂輪寬度(kund)(kund)，b b工件寬度工件寬度(kund)

49、(kund)，NtNt單位長度上的有效磨粒刃數(shù)。單位長度上的有效磨粒刃數(shù)。第56頁/共82頁第五十七頁，共82頁。上式似乎于磨削條件的上式似乎于磨削條件的vsvs、vwvw、apap無關(guān)，但是由于無關(guān)，但是由于FtFt和和NtNt是是vsvs、vwvw、apap的函數(shù)，根據(jù)的函數(shù)，根據(jù)(gnj)(gnj)第三節(jié)的計(jì)算公式，可以從理論第三節(jié)的計(jì)算公式，可以從理論上得到上得到FtFt和和NtNt的解析值。的解析值。 由于磨削過程的復(fù)雜性，由理論解析式所得到的計(jì)算值與實(shí)測由于磨削過程的復(fù)雜性，由理論解析式所得到的計(jì)算值與實(shí)測值相差較大，因此值相差較大，因此FtFt和和NtNt采用實(shí)驗(yàn)方法來選取。采用

50、實(shí)驗(yàn)方法來選取。tlFBCN b第57頁/共82頁第五十八頁，共82頁。第58頁/共82頁第五十九頁，共82頁。根據(jù)實(shí)驗(yàn)根據(jù)實(shí)驗(yàn)(shyn)(shyn)結(jié)果，結(jié)果，可得可得: :令工件磨削令工件磨削(m xio)(m xio)寬度等于砂輪寬度，得出磨削寬度等于砂輪寬度，得出磨削(m xio)(m xio)磨粒點(diǎn)的平均磨削磨粒點(diǎn)的平均磨削(m xio)(m xio)溫度為：溫度為：由上式可見：磨削磨粒點(diǎn)的平均由上式可見：磨削磨粒點(diǎn)的平均(pngjn)(pngjn)磨削溫度取決于砂輪速度磨削溫度取決于砂輪速度VsVs及砂輪和工件材料的特性及砂輪和工件材料的特性C3C3，而與工件速度和磨削深度，而與

51、工件速度和磨削深度apap關(guān)系不大。關(guān)系不大。314212tpwsFC a v v143sC v第59頁/共82頁第六十頁，共82頁。不同磨削不同磨削(m xio)(m xio)條件對磨削條件對磨削(m xio)(m xio)溫度的影響：溫度的影響：第60頁/共82頁第六十一頁，共82頁。三種不同砂輪磨削三種不同砂輪磨削(m xio)55(m xio)55鋼時(shí)的磨粒點(diǎn)的平均溫度分布：鋼時(shí)的磨粒點(diǎn)的平均溫度分布：磨削點(diǎn)的平均溫度與砂輪的磨料磨削點(diǎn)的平均溫度與砂輪的磨料(mlio)(mlio)有關(guān)。有關(guān)。 第61頁/共82頁第六十二頁，共82頁。（2 2）磨削磨粒點(diǎn)的最高溫度）磨削磨粒點(diǎn)的最高溫度

52、19931993年年TUedaTUeda等人用三種不同的砂輪（白剛玉、等人用三種不同的砂輪（白剛玉、CBNCBN、金剛石）對三、金剛石）對三種不同材料的實(shí)驗(yàn)結(jié)論指出，磨削點(diǎn)切削磨粒的最高溫度大約等于磨種不同材料的實(shí)驗(yàn)結(jié)論指出，磨削點(diǎn)切削磨粒的最高溫度大約等于磨削鋼質(zhì)工件材料熔點(diǎn)削鋼質(zhì)工件材料熔點(diǎn)(rngdin)(rngdin)的溫度。的溫度。右圖為磨削時(shí)磨粒右圖為磨削時(shí)磨粒上的溫度與頻率數(shù)上的溫度與頻率數(shù)的關(guān)系。的關(guān)系。第62頁/共82頁第六十三頁，共82頁。p磨削磨粒點(diǎn)最高溫度與磨削參數(shù)的關(guān)系和平均溫度的變化大磨削磨粒點(diǎn)最高溫度與磨削參數(shù)的關(guān)系和平均溫度的變化大致相同，最高磨削溫度隨磨削深度

53、致相同，最高磨削溫度隨磨削深度(shnd)(shnd)增加略呈現(xiàn)增增加略呈現(xiàn)增大趨勢。大趨勢。p磨削磨粒點(diǎn)的最高溫度的極限是工件材料的熔點(diǎn)溫度。磨削磨粒點(diǎn)的最高溫度的極限是工件材料的熔點(diǎn)溫度。p隨著隨著vsvs的增加的增加, ,最高溫度減少。所以采用高速磨削比低速磨最高溫度減少。所以采用高速磨削比低速磨削對砂輪的磨削特性更有利。削對砂輪的磨削特性更有利。結(jié)論結(jié)論(jiln)(jiln)：第63頁/共82頁第六十四頁，共82頁。緩進(jìn)給磨削是一種采用增大磨削深度、降低緩進(jìn)給磨削是一種采用增大磨削深度、降低(jingd)(jingd)進(jìn)給速度、形成砂進(jìn)給速度、形成砂輪與工件有較大的接觸面積，及高的速

54、度比輪與工件有較大的接觸面積，及高的速度比Vs/VwVs/Vw，達(dá)到高的磨除率和表面，達(dá)到高的磨除率和表面質(zhì)量。質(zhì)量。1 1、正常緩進(jìn)給磨削時(shí)弧區(qū)工件表面的平均溫度分布、正常緩進(jìn)給磨削時(shí)弧區(qū)工件表面的平均溫度分布 緩進(jìn)給強(qiáng)力緩進(jìn)給強(qiáng)力(qin l)(qin l)磨削的溫度分布特征磨削的溫度分布特征 實(shí)驗(yàn)條件：實(shí)驗(yàn)條件：MM7125MM7125平面磨床，平面磨床，逆磨直槽，槽寬逆磨直槽，槽寬12mm12mm，砂輪：，砂輪：棕剛玉砂輪，粒度棕剛玉砂輪，粒度(l d)(l d)代號代號4646，砂輪速度，砂輪速度19m/s19m/s第64頁/共82頁第六十五頁，共82頁。 結(jié)結(jié) 論：論：（1 1）平

55、均溫度分布光滑連續(xù)，峰點(diǎn)位置靠近弧區(qū)高）平均溫度分布光滑連續(xù)，峰點(diǎn)位置靠近弧區(qū)高端峰點(diǎn)附近曲線變化平穩(wěn)，緩進(jìn)給磨削時(shí)熱流密度端峰點(diǎn)附近曲線變化平穩(wěn)，緩進(jìn)給磨削時(shí)熱流密度沿弧長的分布是連續(xù)的，接近三角形分布的熱源模沿弧長的分布是連續(xù)的，接近三角形分布的熱源模型。型。 （2 2）弧區(qū)工件表面）弧區(qū)工件表面(biomin)(biomin)平均溫度數(shù)值很平均溫度數(shù)值很低，弧區(qū)低端溫度更低，說明正常緩進(jìn)給磨削時(shí)已低，弧區(qū)低端溫度更低，說明正常緩進(jìn)給磨削時(shí)已加工表面加工表面(biomin)(biomin)的實(shí)際生成的溫度是很低的。的實(shí)際生成的溫度是很低的。 （3 3）相對于平均溫度而言，磨粒磨削點(diǎn)上的溫度

56、）相對于平均溫度而言，磨粒磨削點(diǎn)上的溫度高，但正常緩進(jìn)給磨削工件時(shí)表面高，但正常緩進(jìn)給磨削工件時(shí)表面(biomin)(biomin)溫溫度低。度低。第65頁/共82頁第六十六頁，共82頁。2.2.使用與不使用磨削使用與不使用磨削(m (m xio)xio)液時(shí)弧區(qū)溫度的對液時(shí)弧區(qū)溫度的對比比 圖 2-61 實(shí)驗(yàn)是在使用普通實(shí)驗(yàn)是在使用普通(ptng)(ptng)剛玉砂輪及常壓磨削液的條件下進(jìn)行，剛玉砂輪及常壓磨削液的條件下進(jìn)行，說明緩進(jìn)給磨削低溫并不只是大氣孔超軟砂輪與高壓噴注磨削液綜說明緩進(jìn)給磨削低溫并不只是大氣孔超軟砂輪與高壓噴注磨削液綜合作用的結(jié)果，而是緩進(jìn)給磨削本身特有的現(xiàn)象。合作用的

57、結(jié)果，而是緩進(jìn)給磨削本身特有的現(xiàn)象。不使用不使用(shyng)磨削磨削液液第66頁/共82頁第六十七頁，共82頁。3.3.燒傷燒傷(shoshng)(shoshng)前兆前兆弧區(qū)溫度分布的特征變化弧區(qū)溫度分布的特征變化 緩進(jìn)給磨削中磨削液成膜沸騰即磨削熱流密度超過磨削液的臨緩進(jìn)給磨削中磨削液成膜沸騰即磨削熱流密度超過磨削液的臨界熱流密度，弧區(qū)磨削液出現(xiàn)成膜沸騰引起二相流換熱曲線上界熱流密度，弧區(qū)磨削液出現(xiàn)成膜沸騰引起二相流換熱曲線上熱平衡點(diǎn)的躍遷，工件表面熱平衡點(diǎn)的躍遷，工件表面(biomin)(biomin)從正常低溫躍升到新從正常低溫躍升到新熱平衡點(diǎn)的溫度，從而導(dǎo)致工件突發(fā)燒傷。熱平衡點(diǎn)的

58、溫度，從而導(dǎo)致工件突發(fā)燒傷。第67頁/共82頁第六十八頁，共82頁。（1 1）在約占接觸弧長）在約占接觸弧長1/101/10的相當(dāng)局限的區(qū)段的相當(dāng)局限的區(qū)段(q dun)(q dun)上出現(xiàn)了明顯高于正常緩進(jìn)給磨削低上出現(xiàn)了明顯高于正常緩進(jìn)給磨削低溫的高溫區(qū)，且高低溫區(qū)截然分開，表明磨削液存在膜沸騰發(fā)生。溫的高溫區(qū)，且高低溫區(qū)截然分開，表明磨削液存在膜沸騰發(fā)生。（2 2）成膜的高溫段出現(xiàn)在弧區(qū)高端，這與通常認(rèn)為的磨削熱源呈三角形分布的假設(shè)相吻合。提）成膜的高溫段出現(xiàn)在弧區(qū)高端，這與通常認(rèn)為的磨削熱源呈三角形分布的假設(shè)相吻合。提示了燒傷的先發(fā)部位一定在弧區(qū)高段。示了燒傷的先發(fā)部位一定在弧區(qū)高段。

59、（3 3）成膜高溫區(qū)溫度雖高，在此條件下試驗(yàn)證明該無燒傷發(fā)生。因此，緩進(jìn)給磨削時(shí)弧區(qū)磨削）成膜高溫區(qū)溫度雖高，在此條件下試驗(yàn)證明該無燒傷發(fā)生。因此，緩進(jìn)給磨削時(shí)弧區(qū)磨削液確已沸騰但工件并不產(chǎn)生燒傷。液確已沸騰但工件并不產(chǎn)生燒傷。第68頁/共82頁第六十九頁，共82頁。4.4.燒傷燒傷(shoshng)(shoshng)的過程的過程燒傷燒傷(shoshng)(shoshng)前后溫度前后溫度的時(shí)空分布的時(shí)空分布 采用一個特長型多塊組合夾絲測溫試件，使之能在一次連續(xù)緩采用一個特長型多塊組合夾絲測溫試件，使之能在一次連續(xù)緩磨中等間隔地觀察到不同階段的弧區(qū)工件表面的平均溫度分布。磨中等間隔地觀察到不同

60、階段的弧區(qū)工件表面的平均溫度分布。結(jié)論：結(jié)論：弧區(qū)工件表面溫度的弧區(qū)工件表面溫度的時(shí)空分布表明磨削液時(shí)空分布表明磨削液成膜沸騰是一個逐步成膜沸騰是一個逐步擴(kuò)展過程擴(kuò)展過程(guchng)(guchng)；緩進(jìn)給磨削燒傷是一緩進(jìn)給磨削燒傷是一個 典 型 的 緩 變 過 程個 典 型 的 緩 變 過 程(guchng)(guchng)。第69頁/共82頁第七十頁，共82頁。5.5.弧區(qū)工件表面弧區(qū)工件表面(biomin)(biomin)固定點(diǎn)上溫度的瞬變特性固定點(diǎn)上溫度的瞬變特性 就弧區(qū)工件表面上某一點(diǎn)而言，就弧區(qū)工件表面上某一點(diǎn)而言，其溫度在其進(jìn)入成膜區(qū)前后是其溫度在其進(jìn)入成膜區(qū)前后是有突變的，