三、5 表面質量的控制

1、l零件的加工質量包括加工精度和表面質量l零件的表面質量包括表面粗糙度和表層材料的物理力學性能的變化l掌握加工硬化和表面殘余應力的概念及其對零件使用性能的影響；l了解磨削表面燒傷、磨削表面裂紋的產生原因及控制措施。 機械加工表面質量的內涵機械加工表面質量的內涵相組織變化）變質層（力學性能及金材料性能方面表面粗糙度微觀相互位置誤差形狀誤差尺寸誤差加工誤差宏觀幾何方面加工質量機械加工機械加工表面質量表面質量/加工表面加工表面完整性完整性一、表面粗糙度的控制一、表面粗糙度的控制1、切削加工的表面粗糙度形成與控制表面粗糙度： 零件加工表面上具有較小間距和峰谷所組成的微觀幾何特性。切削加工表面粗糙度的控制

2、：1）改進刀具幾何形狀2）改善材料切削工藝性能3）選擇合適的切削用量4）抑制加工過程中的振動，包括自由振動、強迫振動和自激振動2、磨削加工的表面粗糙度形成與控制（1）磨削加工的表面粗糙度形成 三個原因：A、鋒利磨粒形成磨屑； B、磨鈍的磨粒形成刻痕； C、磨粒形成滑擦；主要影響因素：主要影響因素：砂輪的幾何形狀 磨料的粒度 磨削用量（2）磨削加工的表面粗糙度控制 1）合理選擇砂輪 A、選擇合適的磨料粒度：4060號 B、選擇合適的砂輪硬度：通常采用中軟砂輪 C、選擇合適的砂輪材料： 氧化物（剛玉）砂輪：鋼類零件 碳化物（碳化硅、碳化硼）砂輪：鑄鐵、硬質合金 高硬磨料沙輪：表面粗糙度小，成本高

3、D、及時修整砂輪2）改進工藝方法A、采用縱磨法B、如有必要，采用精密磨削（模塊七）C、采用切削液冷卻、潤滑、清洗加工表面變質層 機械加工后，零件一定深度表面層的物理力學性質等方面的質量與基體相比發(fā)生的變化變質層構成厚度成因吸附層污染層、化合物層、物理化學吸附層、異物嵌入層（積屑瘤碎片、磨粒嵌入）8m外界因素結晶組織變化層（壓縮層）非晶體層、微細結晶層、位錯密度升高層、孿晶層、便面合金化層、纖維化層、相變層、再結晶層幾十至幾百微米切削力引起塑性變形應力變質層殘余應力層加工硬化、殘余應力二、表層材料物理力學性能的變化與控制二、表層材料物理力學性能的變化與控制加工硬化 概念 經切削加工過的表面，其硬

4、度往往比基體硬度高出12倍，硬化層深度可達幾十微米至幾百微米。這種不經熱處理造成的表面硬化現(xiàn)象稱為加工硬化 對零件使用性能的影響 硬度提高使耐磨性提高； 脆性增加使沖擊耐性降低； 硬度提高增加刀具磨損，減少刀具壽命；殘余應力 概念：切削加工后，表面層體積發(fā)生變化，使表層產生膨脹或收縮，但受基體阻礙，從而在表面存在殘余應力 常溫下金屬產生塑性變形時比容增大 金屬在高溫下產生塑性變形，冷卻到常溫時表面收縮，體積縮小 表層產生金相組織變化，由于多相比容不同，使其體積變化 對零件使用性能的影響 壓應力：避免或延緩疲勞裂紋產生，提高抗腐蝕性能 拉應力：疲勞強度和抗腐蝕性能下降采用表面強化工藝：滾壓、噴丸

5、等，采用表面強化工藝：滾壓、噴丸等，獲得表面殘余壓應力獲得表面殘余壓應力磨削燒傷與磨削裂紋 磨削燒傷 磨削工件時，當工件表層溫度達到或超過金屬材料的相變溫度時，表層金屬材料的金相組織發(fā)生變化，表層顯微硬度也相應變化，并伴隨殘余應力，甚至出現(xiàn)微裂紋，同時出現(xiàn)彩色氧化膜（淺黃、淺褐、褐色），這種現(xiàn)象稱磨削燒傷。 磨削淬火鋼時磨削燒傷的三種類型 回火燒傷：磨削區(qū)溫度超過250300C，超過馬氏體的轉變溫度而未達到相變溫度，表層金相組織的馬氏體組織轉變?yōu)橛捕容^低的回火組織（索氏體或屈氏體），即為回火燒傷 淬火燒傷：磨削區(qū)溫度超過700C，超過相變溫度，若又馬上受到冷卻液的急冷，最外層二次淬火，形成二次

6、淬火層（馬氏體組織，硬度比原來高，厚度46mm）；但該層以下由于冷卻緩慢形成回火組織（硬度比原馬氏體低），即為淬火燒傷。 退火燒傷：磨削不用切削液，磨削溫度超過相變溫度，由于工件冷卻緩慢，磨后表面硬度大大降低，即為退火燒傷。 磨削裂紋 由于磨削溫度很高，磨削表面的殘余應力常常由于磨削溫度引起的熱應力和金相組織相變引起的體積應力占主導地位而產生，多呈殘余拉應力。磨削淬火鋼、滲碳鋼及硬質合金鋼時，往往在垂直于磨削方向上產生微小龜裂，嚴重時發(fā)展成龜殼狀微裂紋。 微裂紋不僅出現(xiàn)在工件外表面，而且會出現(xiàn)在在表面層以下，肉眼無法發(fā)現(xiàn)。 裂紋方向常與磨削方向垂直或呈網狀，并且與磨削燒傷同時出現(xiàn)。 危害是降低零件疲勞強度，甚至出現(xiàn)早期低應力斷裂。 磨削燒傷與磨削裂紋控制措施 控制熱量產生并加強熱量傳遞 合理選擇切削用量 提高冷卻效果 正確選擇砂輪：粒度4660#，不大于80 # 選擇新工藝與新結構：新結構的開槽砂輪、用砂輪粗修整工藝等提高冷卻效果 高壓大流量冷卻液 安裝帶空氣擋板的噴嘴，使冷卻液進入磨削區(qū) 采用磨削液霧化法或內冷卻法本任務學習重點1、磨削加工表面質量問題、降低粗糙度措施、磨削燒傷（概念、常見燒傷形式、后果）與磨削裂紋（概