第一節(jié)表面質(zhì)量的概念表面質(zhì)量演示文稿

第一節(jié)表面質(zhì)量的概念表面質(zhì)量演示文稿當前第1頁\共有26頁\編于星期六\14點優(yōu)選第一節(jié)表面質(zhì)量的概念表面質(zhì)量當前第2頁\共有26頁\編于星期六\14點表面質(zhì)量的含義加工表面的物理力學性能的變化：表面層因塑性變形引起的加工硬化（冷作硬化）；表面層因力或熱的作用產(chǎn)生的殘余應力；表面層因切削熱或磨削熱的作用引起的金相組織變化；當前第3頁\共有26頁\編于星期六\14點表面質(zhì)量對零件使用性能的影響對零件耐磨性的影響：表面粗糙度對耐磨性的影響刀紋方向?qū)δ湍バ缘挠绊懤渥饔不瘜δ湍バ缘挠绊憵堄鄳δ湍バ缘挠绊懕砻鏋閴簯r，耐磨性高。對零件耐疲勞性的影響：表面粗糙度對耐疲勞性的影響殘余應力對耐疲勞性的影響冷作硬化對耐疲勞性的影響表面為壓應力時，耐疲勞性好。冷作硬化程度↗→阻止疲勞裂紋的產(chǎn)生，耐疲勞性↗冷作硬化程度↗↗→耐疲勞性↘當前第4頁\共有26頁\編于星期六\14點表面質(zhì)量對零件使用性能的影響對零件耐腐蝕性的影響Ra值↗耐腐蝕性↙表面壓應力表面致密耐腐蝕性↗對零件配合精度的影響實驗研究表明：零件尺寸大于50mm時，推薦：Ra=(0.1~0.15)T零件尺寸在18~50mm時，推薦：Ra=(0.15~0.20)T零件尺寸小于18mm時，推薦：Ra=(0.20~0.25)T一定的精度應有相應的表面粗糙度！一定的尺寸公差要有相應的表面粗糙度！Ra值↗→改變配合性質(zhì)當前第5頁\共有26頁\編于星期六\14點第二節(jié)影響表面質(zhì)量的因素切削加工中影響表面粗糙度的因素幾何因素：考慮刀尖圓弧角：Ra值↗當前第6頁\共有26頁\編于星期六\14點切削加工中影響表面粗糙度的因素物理因素切削速度：v↗→Ra↙工件材料性質(zhì)：脆性材料更易達到要求，材料金相組織越粗大，加工后Ra越大。刀具幾何形狀、材料：前角↗Ra值↙冷卻潤滑：工藝系統(tǒng)的振動：當前第7頁\共有26頁\編于星期六\14點Ra值↗40-60粒度號↗↗磨削加工中影響表面粗糙度的因素磨削用量砂輪的特性粒度：粒度號↗Ra值↙砂輪的硬度：硬度↗難脫落Ra值↗硬度↙易脫落不易保持形狀精度↙中軟砂輪的修整：金剛石筆的縱向進給量越小，磨粒的等高性越好，Ra越小。冷卻當前第8頁\共有26頁\編于星期六\14點影響表面層物理力學性能的因素表面層的加工硬化機械加工中，金屬被加工表面層受切削力的作用產(chǎn)生塑性變形，使晶格扭曲，晶粒間產(chǎn)生滑移剪切，晶粒被拉長、纖維化甚至碎化，引起表面層的強度和硬度提高、塑性下降的現(xiàn)象，稱加工硬化。評定指標：表面層的顯微硬度HV硬化層深度h硬化程度N影響因素：刀具：切削刃鈍圓半徑及磨損切削用量：進給量和切削速度工件材料：塑性越大，冷硬越嚴重當前第9頁\共有26頁\編于星期六\14點表面層的金相變化加工中產(chǎn)生θ℃達到相變溫度產(chǎn)生相變燒傷的形式：退火燒傷回火燒傷淬火燒傷工件表面溫度超過相變溫度AC3，但無冷卻液，馬氏體→奧氏體，工件表面被退火。工件干磨時易發(fā)生這種燒傷。工件表面溫度未達到相變溫度AC3，但超過馬氏體的轉(zhuǎn)變溫度，工件表層組織為硬度較低的回火屈氏體或索氏體。工件表面溫度超過相變溫度AC3，冷卻充分，工件表面被二次淬火。但淬透層很薄，其下層仍為回火屈氏體或索氏體。當前第10頁\共有26頁\編于星期六\14點表面層的金相變化影響磨削燒傷的因素：磨削用量aP↗工件表層溫度↗↗燒傷↗↗V砂輪↗工件表層溫度↗燒傷↗f↗工件表層溫度↙燒傷↙V工件↗工件表層溫度↙熱源作用時間↙燒傷↙工件材料：導熱性差的材料，易燒傷。砂輪特性：較軟砂輪、彈性結(jié)合劑、開槽砂輪冷卻當前第11頁\共有26頁\編于星期六\14點影響表面層物理力學性能的因素表面層的殘余應力冷態(tài)塑性變形熱態(tài)塑性變形局部金相組織變化在切削力的作用下，已加工面受后刀面的擠壓，使晶格扭曲，表層金屬比容積增大，體積膨脹，而內(nèi)層金屬又阻止其伸長。故加工后表面層殘余應力為壓應力(-)，里層為拉應力(+)。在切削熱的作用下，已加工面產(chǎn)生熱膨脹，此時表層產(chǎn)生熱壓應力。加工后，表層已產(chǎn)生的熱塑性變形收縮受到內(nèi)層金屬的阻礙。故加工后表面層殘余應力為拉應力(+)，里層為壓應力(-)。不同的金相組織有不同的密度，如ρM=7.75g/cm3ρA=7.96g/cm3、ρP=7.78g/cm3、ρF=7.88g/cm3當金相組織變化時，由于密度不同，體積會發(fā)生變化。如果表層金屬膨脹則殘余應力為壓應力(-)，反之，如果表層金屬體積縮小則產(chǎn)生殘余拉應力(+)。例如：淬火鋼表面回火，表層金屬由馬氏體轉(zhuǎn)變成屈氏體或索氏體，密度由7.75變?yōu)?.78g/cm3當前第12頁\共有26頁\編于星期六\14點第三節(jié)控制加工表面質(zhì)量的措施采用光整加工方法降低表面粗糙度表面強化工藝改善物理力學性能滲氮、滲碳等化學熱處理：表層產(chǎn)生殘余壓應力激光表面處理技術(shù)機械強化工藝：滾壓加工；噴丸強化；液體磨料強化；當前第13頁\共有26頁\編于星期六\14點第四節(jié)機械加工中的振動自由振動：當振動系統(tǒng)的平衡被破環(huán)，只靠系統(tǒng)的彈性恢復力來維持的振動。

有阻尼自由振動:系統(tǒng)的頻率只與振動系統(tǒng)的剛度k和質(zhì)量m有關(guān)，而與振動的初始條件無關(guān)，也和振幅的大小無關(guān),稱為系統(tǒng)的固有圓頻率。因為存在阻尼，自由振動振幅逐漸衰減的，最后振動停止。振動：物體在某一位置附近做來回往復運動。（一）振動的分類一、機械加工中的振動及分類當前第14頁\共有26頁\編于星期六\14點強迫振動：由于外界周期性激振力引起和維持的振動；危害大。振動頻率：外界激振力的頻率

自激振動：由系統(tǒng)內(nèi)部激發(fā)反饋產(chǎn)生的周期振動，危害大。在一定條件下，由于振動系統(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。振動頻率：近似或等于固有頻率一、機械加工中的振動及分類當前第15頁\共有26頁\編于星期六\14點影響零件的表面質(zhì)量：低頻：波度；高頻：增大微觀不平度影響生產(chǎn)率：剛度不足，切削用量、生產(chǎn)率下降影響機床、夾具、刀具的壽命：刀具增加附加動載荷->刀具磨損->崩刃增大機床、夾具的間隙：剛度、精度、壽命下降振動的噪聲污染工作環(huán)境振動的利用：振動磨削、振動研拋、超聲波加工---提高表面質(zhì)量（二）機械振動對機械加工的影響當前第16頁\共有26頁\編于星期六\14點強迫振動產(chǎn)生的原因系統(tǒng)外部的周期性干擾力：機床附近的振源->地基->系統(tǒng)所以隔振地基高速回轉(zhuǎn)零件的質(zhì)量不平衡：形狀不對稱，材質(zhì)不均勻，加工、裝配誤差—偏心v↑Fj↑砂輪、齒輪、電機轉(zhuǎn)子、帶輪……往復運動的慣性力：牛頭刨、平面磨傳動機構(gòu)的缺陷：齒輪的嚙合沖擊、帶的接頭不良、V帶的厚度不均、軸承滾動體大小不一。鏈條運動的不均勻等切削過程的間歇性：銑削、拉削：切入和切出的沖擊液壓系統(tǒng)中的沖擊現(xiàn)象：脈動液壓油二、機械加工中的強迫振動當前第17頁\共有26頁\編于星期六\14點二、機械加工中的強迫振動強迫振動的數(shù)學描述當前第18頁\共有26頁\編于星期六\14點物體受力分析：外力：Px=Posinωt

彈性力：kx阻尼力：cx’強迫振動的數(shù)學描述當前第19頁\共有26頁\編于星期六\14點其中第一項為齊次方程的通解，代表有阻尼自由振動，振幅衰減，為一瞬態(tài)過程；第二項代表非齊次方程的特解，是等幅強迫振動，為一穩(wěn)態(tài)過程。強迫振動的數(shù)學描述當前第20頁\共有26頁\編于星期六\14點由外界激振力引起的，不因阻尼的存在而衰減的等幅周期振動，除非外界激振力消失，振動才停止；振動頻率與干擾力頻率相等；振幅：主要取決于激振力的大小及頻率比和阻尼比，而與初始條件無關(guān)。動態(tài)放大系數(shù)η=A/A2=準靜態(tài)區(qū)、共振區(qū)和慣性區(qū)振幅與各參數(shù)之間的關(guān)系：干擾力幅值Po↑→A2↑

系統(tǒng)剛度k↑→A2↓

阻尼系數(shù)c↑→A2↓強迫振動的特征減小Po，消除振源激振力隔振，尤其是外界振源提高阻尼系數(shù)c，變化頻率比λ，使其遠離1。消除強迫振動的措施：當前第21頁\共有26頁\編于星期六\14點自激振動系統(tǒng)包含四個環(huán)節(jié)：①不變（非振）的能源機構(gòu)；②控制進入振動系統(tǒng)能量的調(diào)節(jié)系統(tǒng)；③振動系統(tǒng)；④振動系統(tǒng)對于調(diào)節(jié)系統(tǒng)的反饋，控制進入系統(tǒng)能量的大小。機械加工中的自激振動自激振動的產(chǎn)生：無周期外力，由系統(tǒng)內(nèi)部激發(fā)反饋產(chǎn)生的周期振動，其振動頻率與系統(tǒng)固有頻率接近。只開機不切削，工藝系統(tǒng)無自激振動。當前第22頁\共有26頁\編于星期六\14點自激振動為不衰減的振動，外部干擾只起初始作用；自激振動的頻率等于或接近于系統(tǒng)固有頻率；自激振動能否產(chǎn)生、振動大小，取決于每一振動周期內(nèi)輸入與消耗能量的對比情況。自激振動的特點當前第23頁\共有26頁\編于星期六\14點負摩擦自振原理負摩擦特性：徑向切削分力Fy隨切削速度的增大先增后減，在曲線下降區(qū)域容易出現(xiàn)自激振動。