《加工質(zhì)量》課件

第四章

機(jī)械加工表面質(zhì)量1精選課件ppt第四章

機(jī)械加工表面質(zhì)量1精選課件ppt研究機(jī)械加工表面質(zhì)量

意義與目的

任何機(jī)械加工所得到的零件表面，實(shí)際上都不是完全理想的表面。實(shí)踐表明，機(jī)械零件的破壞，一般總是從表面層開(kāi)始的。這說(shuō)明零件的表面質(zhì)量是至關(guān)重要的，它對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量有很大影響。2精選課件ppt研究機(jī)械加工表面質(zhì)量

意義與目的 任何機(jī)械加工所得到的零件表

研究加工表面質(zhì)量的目的:就是要掌握機(jī)械加工中各種工藝因素對(duì)加工表面質(zhì)量影響的規(guī)律，以便應(yīng)用這些規(guī)律控制加工過(guò)程，最終達(dá)到提高加工表面質(zhì)量、提高產(chǎn)品使用性能的目的。3精選課件ppt 研究加工表面質(zhì)量的目的:就是要掌握機(jī)械加工中各種工藝因素對(duì)第四章機(jī)械加工表面質(zhì)量第一節(jié)加工表面質(zhì)量及其對(duì)使用性能的影響第二節(jié)影響加工表面粗糙度的工藝因素及其改進(jìn)措施第三節(jié)影響表層金屬力學(xué)物理性能的工藝因素及其改進(jìn)措施第四節(jié)機(jī)械加工過(guò)程中的振動(dòng)4精選課件ppt第四章機(jī)械加工表面質(zhì)量第一節(jié)加工表面質(zhì)量及其對(duì)使用性能第一節(jié)加工表面質(zhì)量

及其對(duì)使用性能的影響一、加工表面質(zhì)量的概念（一）加工表面的幾何形狀誤差（二）表面層金屬的力學(xué)物理性能和化學(xué)性能5精選課件ppt第一節(jié)加工表面質(zhì)量

及其對(duì)使用性能的影響一、加工表面質(zhì)量二、加工表面質(zhì)量對(duì)機(jī)器零件使用性能的影響（一）表面質(zhì)量對(duì)耐磨性的影響（二）表面質(zhì)量對(duì)耐疲勞性的影響（三）表面質(zhì)量對(duì)耐蝕性的影響（四）表面質(zhì)量對(duì)零件配合質(zhì)量的影響6精選課件ppt二、加工表面質(zhì)量對(duì)機(jī)器零件使用性能的影響6精選課件ppt

一、加工表面質(zhì)量的概念加工表面質(zhì)量包括兩個(gè)方面的內(nèi)容：1加工表面的幾何形狀誤差；2表面層金屬的力學(xué)物理性能和化學(xué)性能。7精選課件ppt 一、加工表面質(zhì)量的概念加工表面質(zhì)量包括兩個(gè)方面的內(nèi)容：7精 （一）加工表面的幾何形狀誤差

加工表面的幾何形狀誤差，包括如下四個(gè)部分：1）表面粗糙度2）波度3）紋理方向4）傷痕8精選課件ppt （一）加工表面的幾何形狀誤差 加工表面的幾何形狀誤差，包括5.1概述

表面粗糙度：加工表面上較小間距和峰谷所組成的微觀幾何形狀特征，即加工表面的微觀幾何形狀誤差。

一、機(jī)械加工表面質(zhì)量的含義9精選課件ppt5.1概述表面粗糙度：加工表面上較小間距和峰谷所組成的5.1概述

一、機(jī)械加工表面質(zhì)量的含義表面波度：介于宏觀形狀誤差與微觀表面粗糙度之間的周期性形狀誤差，它主要是由機(jī)械加工過(guò)程中低頻振動(dòng)引起的，應(yīng)作為工藝缺陷設(shè)法消除。10精選課件ppt5.1概述一、機(jī)械加工表面質(zhì)量的含義表面波度：介于宏觀11精選課件ppt11精選課件ppt1）表面粗糙度

表面粗糙度是加工表面的微觀幾何形狀誤差。其波長(zhǎng)與波高比值一般小于50。2）波度加工表面不平度中波長(zhǎng)與波高的比值等于50～1000的幾何形狀誤差稱為波度，它是由機(jī)械加工中的振動(dòng)引起的。當(dāng)波長(zhǎng)與波高比值大于1000時(shí)，稱為宏觀幾何形狀誤差。例如：圓度誤差。圓柱度誤差等，它們屬于加工精度范疇，不在本章討論之列。12精選課件ppt1）表面粗糙度表面粗糙度是加工表面的微觀幾何形狀誤差。宏觀幾何形狀誤差（平面度、圓度等）—波長(zhǎng)/波高＞1000波度—波長(zhǎng)/波高=50～1000；且具有周期特性表面粗糙度——波長(zhǎng)/波高＜50a）波度b）表面粗糙度圖4-2零件加工表面的粗糙度與波度RZλHλRZ13精選課件ppt宏觀幾何形狀誤差（平面度、圓度等）—波長(zhǎng)/波高＞10003）紋理方向

紋理方向是指表面刀紋的方向，它取決于表面形成過(guò)程中所采用的機(jī)械加工方法。圖4-2給出了各種紋理方向及其符號(hào)標(biāo)注。4）傷痕

傷痕是在加工表面上一些個(gè)別位置上出現(xiàn)的缺陷。一例如砂眼、氣孔、裂痕等。14精選課件ppt3）紋理方向紋理方向是指表面刀紋的方向，它取決于表面形成5.1概述

一、機(jī)械加工表面質(zhì)量的含義表面加工紋理：表面切削加工刀紋的形狀和方向，取決于表面形成過(guò)程中所采用的機(jī)加工方法及其切削運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。15精選課件ppt5.1概述一、機(jī)械加工表面質(zhì)量的含義表面加工紋理：表面16精選課件ppt16精選課件ppt5.1概述

一、機(jī)械加工表面質(zhì)量的含義傷痕：在加工表面?zhèn)€別位置上出現(xiàn)的缺陷，如砂眼、氣孔、裂痕、劃痕等，它們大多隨機(jī)分布。17精選課件ppt5.1概述一、機(jī)械加工表面質(zhì)量的含義傷痕：在加工表面?zhèn)€

（二）表面層金屬的力學(xué)物理性能和化學(xué)性能

由于機(jī)械加工中力因素和熱因素的綜合作用，加工表面層金屬的力學(xué)物理性能和化學(xué)性能將發(fā)生一定的變化，主要反映在以下幾個(gè)方面：18精選課件ppt （二）表面層金屬的力學(xué)物理性能和化學(xué)性能 由于機(jī)械加工中力

l）表面層金屬的冷作硬化在機(jī)械加工過(guò)程中，工件表面層金屬都會(huì)有一定程度的冷作硬化。使表面層金屬的顯微硬度有所提高。表面層金屬硬度的變化用硬化程度和深度兩個(gè)指標(biāo)來(lái)衡量。一般情況下，硬化層的深度可達(dá)0.05～0.30mm；若采用液壓加工，硬化層的深度可達(dá)幾個(gè)毫米。19精選課件ppt l）表面層金屬的冷作硬化在機(jī)械加工過(guò)程中，工件表面層金

2）表面層金屬的金相組織機(jī)械加工過(guò)程中，由于切削熱的作用會(huì)引起表面層金屬的金相組織發(fā)生變化。在磨削淬火鋼時(shí)，由于磨削熱的影響會(huì)引起淬火鋼的馬氏體的分解，或出現(xiàn)回火組織等等。

3）表面層金屬的殘余應(yīng)力由于切削力和切削熱的綜合作用，表面層金屬晶格會(huì)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)生殘余應(yīng)力。20精選課件ppt 2）表面層金屬的金相組織機(jī)械加工過(guò)程中，由于切削熱的作（一）表面質(zhì)量對(duì)耐磨性的影響（二）表面質(zhì)量對(duì)耐疲勞性的影響（三）表面質(zhì)量對(duì)耐蝕性的影響（四）表面質(zhì)量對(duì)零件配合質(zhì)量的影響

二、加工表面質(zhì)量對(duì)零件使用性能的影響21精選課件ppt（一）表面質(zhì)量對(duì)耐磨性的影響 二、加工表面質(zhì)量對(duì)零件使用性能 由于零件表面存在微觀不平度，當(dāng)兩個(gè)零件表面相互接觸時(shí)，實(shí)際上有效接觸面積只是名義接觸面積的一小部分，表面越粗糙，有效接觸面積就越小。

1．表面粗糙度對(duì)耐磨性的影響

（一）表面質(zhì)量對(duì)耐磨性的影響22精選課件ppt 由于零件表面存在微觀不平度，當(dāng)兩個(gè)零件表面相互接觸時(shí)，實(shí)際在兩個(gè)零件做相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，分這初期磨損，正常磨損，快速磨損三個(gè)階段。（1）初期磨損：由于接觸面小，壓強(qiáng)大，在接觸點(diǎn)的凸峰處會(huì)產(chǎn)生彈性變形、塑性變形及剪切等現(xiàn)象，這樣凸峰很快就會(huì)被磨掉。被磨掉的金屬微粒落在相配合的摩擦表面之間，會(huì)加速磨損過(guò)程。因此，零件表面在初期磨損階段的磨損速度很快，起始磨損量較大（圖4-3）。（2）正常磨損：隨著磨損的發(fā)展，有效接觸面積不斷增大，壓強(qiáng)也逐漸減小，磨損速度變慢，進(jìn)人正常磨損階段。（3）快速磨損：由于有效接觸面積越來(lái)越大，零件間的金屬分子親和力增加，表面的機(jī)械咬合作用增大，使零件表面又產(chǎn)生急劇磨損而進(jìn)入快速磨損階段，此時(shí)零件將不能使用。23精選課件ppt在兩個(gè)零件做相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，分這初期磨損，正常磨損，快速磨損三個(gè)24精選課件ppt24精選課件ppt一般說(shuō)來(lái)，表面粗糙度值越小，其耐磨性越好、但是表面粗糙度值太小，因接觸面容易發(fā)生分子粘接且潤(rùn)滑液不易儲(chǔ)存、磨損反而增加。因此，就磨損而言，存在一個(gè)最優(yōu)表面粗糙度值。表面粗糙度的最優(yōu)數(shù)值與機(jī)器零件工況有關(guān)，圖4-4給出了不同工況下表面粗糙度數(shù)值與起始磨損量的關(guān)系曲線。載荷加大時(shí)，起始磨損量增大，最優(yōu)表面粗糙度數(shù)值也隨之加大。25精選課件ppt一般說(shuō)來(lái)，表面粗糙度值越小，其耐磨性越好、但表面粗糙度的最優(yōu)數(shù)值與機(jī)器零件工況有關(guān)，圖4-4給出了不同工況下表面粗糙度數(shù)值與起始磨損量的關(guān)系曲線。載荷加大時(shí)，起始磨損量增大，最優(yōu)表面粗糙度數(shù)值也隨之加大。26精選課件ppt表面粗糙度的最優(yōu)數(shù)值與機(jī)器零件工況有關(guān)，圖4-4給出了不同工

2．表面紋理對(duì)耐磨性的影響

紋理形狀及刀紋方向?qū)⒂绊懹行Ы佑|面積與潤(rùn)滑液的存留。一般來(lái)說(shuō)，圓弧狀，凹坑狀表面紋理的耐磨性好；尖峰狀的表面紋理由于摩擦副接觸面壓強(qiáng)大，耐磨性較差。27精選課件ppt 2．表面紋理對(duì)耐磨性的影響27精選課件ppt在運(yùn)動(dòng)副中，兩相對(duì)運(yùn)動(dòng)零件表面的刀紋方向均與運(yùn)動(dòng)方向相同時(shí)，耐磨性較好；兩者的刀紋方向均與運(yùn)動(dòng)方向垂直時(shí)，耐磨性最差；其余情況居于上述兩種狀態(tài)之間。但在重載工況下，由于壓強(qiáng)、分子親和力及潤(rùn)滑液儲(chǔ)存等因素的變化，耐磨性規(guī)律可能會(huì)有所差異。28精選課件ppt在運(yùn)動(dòng)副中，兩相對(duì)運(yùn)動(dòng)零件表面的刀紋方向均與運(yùn)動(dòng)方向相同時(shí)，

3．冷作硬化對(duì)耐磨性的影響

加工表面的冷作硬化，一般都能使耐磨性有所提高。其主要原因是：冷作硬化使表面層金屬的顯微硬度提高，塑性降低，減少了摩擦副接觸部分的彈性變形和塑性變形，故可減少磨損。但并不是說(shuō)冷作硬化的程度越高，耐磨性也越高。29精選課件ppt 3．冷作硬化對(duì)耐磨性的影響29精選課件ppt

圖4-5所示為T7A鋼的磨損量隨冷作硬化程度的變化而變化的情況，當(dāng)冷作硬化硬度達(dá)380HBS左右時(shí)，耐磨性最佳；如進(jìn)一步加強(qiáng)冷作硬化，耐磨性反而降低。30精選課件ppt 圖4-5所示為T7A鋼的磨損量隨冷作硬化程度的變化而變化的這是因?yàn)檫^(guò)度的硬化將引起金屬組織的疏松，在相對(duì)運(yùn)動(dòng)中可能會(huì)產(chǎn)生金屬剝落，在接觸面間形成小顆粒，這會(huì)加速零件的磨損。31精選課件ppt這是因?yàn)檫^(guò)度的硬化將引起金屬組織的疏松，在相對(duì)運(yùn)動(dòng)中可能會(huì)產(chǎn)（1）表面粗糙度值越小，表面缺陷越少，工件耐疲勞性越好；（2）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。（3）表面粗糙度對(duì)耐疲勞性的影響還與材料對(duì)應(yīng)力集中的敏感程度和材料的強(qiáng)度極限有關(guān)。鋼材對(duì)應(yīng)力集中最為敏感，鋼材的強(qiáng)度極限越高，對(duì)應(yīng)力集中的敏感程度就越大。而鑄鐵和有色金屬對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較弱。（二）表面質(zhì)量對(duì)耐疲勞性的影響1．表面粗糙度對(duì)耐疲勞性的影響

表面粗糙度對(duì)承受交變載荷零件的疲勞強(qiáng)度影響很大。32精選課件ppt（1）表面粗糙度值越小，表面缺陷越少，工件耐疲勞性越好；（二

2．表面層金屬的力學(xué)物理性質(zhì)對(duì)耐疲勞性的影響

（1）表面層金屬的冷作硬化能夠阻止疲勞裂紋的生長(zhǎng)，可提高零件的耐疲勞強(qiáng)度。（2）在實(shí)際加工中，加工表面在發(fā)生冷作硬化的同時(shí)，必然伴隨產(chǎn)生殘余應(yīng)力。殘余應(yīng)力有拉應(yīng)力和壓應(yīng)力之分，拉伸殘余應(yīng)力將使耐疲勞強(qiáng)度下降，而壓縮殘余應(yīng)力則可使耐疲勞強(qiáng)度提高。33精選課件ppt 2．表面層金屬的力學(xué)物理性質(zhì)對(duì)耐疲勞性的影響（1）表面 （三）表面質(zhì)量對(duì)耐蝕性的影響

1．表面粗糙度對(duì)耐蝕性的影響

零件的耐蝕性在很大程度上取決于表面粗糙度。大氣里所含氣體和液體與金屬表面接觸時(shí)，會(huì)凝聚在金屬表面上而使金屬腐蝕。表面粗糙度值越大，加工表面與氣體、液體接觸的面積越大，腐蝕物質(zhì)越容易沉積于凹坑中，耐蝕性能就越差。34精選課件ppt （三）表面質(zhì)量對(duì)耐蝕性的影響 1．表面粗糙度對(duì)耐蝕性的影響2．表面層力學(xué)物理性質(zhì)對(duì)耐蝕性的影響

當(dāng)零件表面層有殘余壓應(yīng)力時(shí)，能夠阻止表面裂紋的進(jìn)一步擴(kuò)大，有利于提高零件表面抵抗腐蝕的能力。35精選課件ppt2．表面層力學(xué)物理性質(zhì)對(duì)耐蝕性的影響35精選課件ppt （四）表面質(zhì)量對(duì)零件配合質(zhì)量的影響

加工表面如果太粗糙，會(huì)影響配合表面的配合質(zhì)量。對(duì)于間隙配合表面，由于初期的磨損，原有間隙將因急劇的初期磨損而改變。對(duì)于過(guò)盈配合表面，表面粗糙度越大，兩表面相配合時(shí)表面凸峰易被擠掉，這會(huì)使過(guò)盈量減少。對(duì)于過(guò)渡配合表面，則兼有上述兩種配合的影響。36精選課件ppt （四）表面質(zhì)量對(duì)零件配合質(zhì)量的影響 加工表面如果太粗糙，會(huì)表面質(zhì)量對(duì)零件使用性能的影響

對(duì)耐磨性影響Ra（μm）初始磨損量重載荷輕載荷圖4-3表面粗糙度與初始磨損量表面粗糙度值↓→耐疲勞性↑適當(dāng)硬化可提高耐疲勞性表面粗糙度值↓→耐蝕性↑表面壓應(yīng)力：有利于提高耐蝕性表面粗糙度值↑→配合質(zhì)量↓表面粗糙度值↓→耐磨性↑，但有一定限度（圖4-3）對(duì)耐疲勞性影響對(duì)耐蝕性影響對(duì)配合質(zhì)量影響紋理形式與方向：圓弧狀、凹坑狀較好適當(dāng)硬化可提高耐磨性37精選課件ppt表面質(zhì)量對(duì)零件使用性能的影響對(duì)耐磨性影響Ra（μm）初始磨第二節(jié)影響加工表面粗糙度

的工藝因素及其改進(jìn)措施一、切削加工表面粗糙度二、磨削加工后的表面粗糙度（一）幾何因素的影響（二）表面層金屬的塑性變形--物理因素的影響38精選課件ppt第二節(jié)影響加工表面粗糙度

的工藝因素及其改進(jìn)措施一、切削加加工表面粗糙度

1．概述經(jīng)過(guò)切(磨)削加工后的表面總會(huì)有微觀幾何形狀的不平度，其不平度的高度稱表面粗糙度。粗糙度包括進(jìn)給方向的粗糙度和切削(速度)方向的粗糙度(見(jiàn)圖4．35)。通常所說(shuō)的粗糙度多指進(jìn)給方向的粗糙度。39精選課件ppt加工表面粗糙度1．概述39精選課件ppt40精選課件ppt40精選課件ppt

一、切削加工表面粗糙度產(chǎn)生的原因及其控制(1)切削加工表面粗糙度的成因理論粗糙度（殘留面積的高度）、積屑瘤與鱗刺、切削機(jī)理的變化工件相對(duì)位置變動(dòng)(顫振)、切削刃損壞及刀具的邊界磨損。41精選課件ppt一、切削加工表面粗糙度產(chǎn)生的原因及其控制41精選課件ppt

1）切削加工表面粗糙度值主要取決于切削殘留面積的高度（理論粗糙度）。影響切削殘留面積高度的因素主要包括：刀尖圓弧半徑r

、主偏角κr、副偏角κ'r，及進(jìn)給量f等。42精選課件ppt 42精選課件ppt4.7.1切削加工表面粗糙度影響因素

圖4-60車削時(shí)殘留面積的高度直線刃車刀（圖4-60a）（4-31）圓弧刃車刀（圖4-60b）（4-32）影響因素：fκrRmaxvfⅠⅡrεb）RmaxⅠⅡfa）vf切削殘留面積減小f、κr、κr′及加大rε，可減小殘留面積的高度43精選課件ppt4.7.1切削加工表面粗糙度影響因素圖4-60車削2)積屑瘤的影響

積屑瘤對(duì)表面質(zhì)量的影響主要有：①積屑瘤不僅在切深方向長(zhǎng)大，而且在寬度方向也有長(zhǎng)大，因而會(huì)有過(guò)切量ΔhD的存在。使得實(shí)際切削厚度在hD~（hD+ΔhD）之間變化，從而在切削速度方向刻劃出深淺、寬窄均不同的犁溝，增大了表面粗糙度(見(jiàn)圖4.37)。②積屑瘤作為整體其底部相對(duì)穩(wěn)定，但頂部常周期性地生成與脫落，脫落的部分附著在切屑底部排出，另一部分碎片則鑲嵌在已加工表面上，從而影響了表面質(zhì)量。③因?yàn)榉e屑瘤的硬度可比刀具高，故其脫落會(huì)造成刀具粘結(jié)磨損，從而增大了加工表面粗糙度。44精選課件ppt2)積屑瘤的影響44精選課件ppt積屑瘤形成的條件主要有以下幾個(gè)方面：①工件方面一般切削塑性材料呈帶狀切屑時(shí)才有可能形成積屑瘤。②刀具方面刀具前角γo＝0°或較小或γo<0°，刀具刃磨質(zhì)量不好，刀口附近的前后刀面粗糙度值較大、切削刃不平整，易形成積屑瘤。③切削條件方面切削速度Vc中等，進(jìn)給量f（或切削厚度hD)較大，不用切削液或切削液不起潤(rùn)滑減摩作用時(shí)，易形成積屑瘤。45精選課件ppt積屑瘤形成的條件主要有以下幾個(gè)方面：45精選課件ppt46精選課件ppt46精選課件ppt

3)鱗刺的影響

切削加工表面在切削速度方向會(huì)產(chǎn)生魚(yú)鱗片狀的毛刺，稱為鱗刺，它使表面粗糙度值加大。鱗刺的特點(diǎn)：其晶料與基體材料的晶粒相互交錯(cuò)，二者之間無(wú)分界線，鱗刺表面微觀呈鱗片狀，有一定高度，其寬度近似垂直于切削速度方向。塑性金屬材料精加工的最大障礙。高速鋼、硬質(zhì)合金或陶瓷刀具在切削低碳鋼、中碳鋼、鉻鋼、不銹鋼、鋁合金、紫銅等塑性金屬時(shí)，無(wú)論是車、刨、鉆、插、滾齒、插齒和螺紋加工上序中都可能產(chǎn)生鱗刺，它在各種切削速度時(shí)，甚至在很低切速下切鋼、板牙切螺紋時(shí)也能產(chǎn)生。47精選課件ppt3)鱗刺的影響47精選課件ppt4)切削機(jī)理的變化

在擠裂切屑或單元切屑形成的過(guò)程中，由于單元切入周期性斷裂向切削表面以下深入，在加工表面留下擠裂痕跡面成波浪形(見(jiàn)圖4.38a)。在崩碎切屑形成過(guò)程中，從主切削刃處開(kāi)始的裂紋在接近主應(yīng)力方向斜著向下延伸。造成加工表面的凹凸不平(見(jiàn)圖4．38b)切削刃兩側(cè)的工件材料被擠壓后因沒(méi)有側(cè)面的約束力而產(chǎn)生隆起，也會(huì)使得粗糙度值加大。48精選課件ppt4)切削機(jī)理的變化48精選課件ppt49精選課件ppt49精選課件ppt50精選課件ppt50精選課件ppt

5)切削刃與工件相對(duì)位置變動(dòng)(顫振)由于機(jī)床主軸軸承回轉(zhuǎn)精度不高及各滑動(dòng)導(dǎo)軌面的形狀誤差等使運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的跳動(dòng)，材料不均勻及切屑不連續(xù)等造成的切削過(guò)程波動(dòng)(功削力變化)，均會(huì)使刀具工件間的位移會(huì)發(fā)生變化，從而使切削厚度、寬度發(fā)生變化。這些變化的不穩(wěn)定因素往往會(huì)在加工系統(tǒng)中引起自激振動(dòng)，使相對(duì)位置變化的振幅加大，以致引起背吃刀量變化，即粗糙度值加大。51精選課件ppt5)切削刃與工件相對(duì)位置變動(dòng)(顫振)51精選課件ppt

6)切削刃損壞及刀具邊界磨損

切削刃損壞使粗糙度值加大。副后刀面上產(chǎn)生邊界磨損時(shí)(見(jiàn)圖4.40a)，在加工表面上會(huì)形成鋸齒狀凸起(見(jiàn)圖4.40b)、使粗糙度值加大52精選課件ppt6)切削刃損壞及刀具邊界磨損52精選課件ppt控制表面粗糙度的措施1)刀具方面①適當(dāng)減小κr、κr′及加大rε，可減小殘留面積的高度Rmax②增大γo，使塑性變形減小，也有利于抑制積屑瘤和鱗刺的生成：③采用稍大于f的修光刃(即κr′=0)。如：寬刃刨刀或車刀、帶修光刃的端銑刀，均能減小Rmax。53精選課件ppt控制表面粗糙度的措施53精選課件ppt④提高刀面和切削刃的刃磨質(zhì)量，減小刀面和切削刃的表面粗糙度，減小與加工表間摩擦及粗糙度的復(fù)映、有利于抑制積屑瘤和鱗刺的生成。⑤采用能減小與鋼的摩擦系數(shù)的TiN、TiC涂層刀具，以減小粘結(jié)和積屑瘤、鱗刺的生成。⑥嚴(yán)格控制刀具磨損值，特別是后刀面磨損和邊界磨損，要從時(shí)換刀。54精選課件ppt54精選課件ppt

2)工件方面

加工塑性較大的低碳鋼時(shí)，可預(yù)先將工件進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，提高其硬度、降低塑性，就可抑制積屑瘤和鱗刺的生長(zhǎng)，減小粗糙度。

金相組織粗大的材料，常在精加工前進(jìn)行調(diào)質(zhì)等處理。金相組織越是粗大，切削加工后的表面粗糙度值也越大。為減小切削加工后的表面粗糙度值，常在精加工前進(jìn)行調(diào)質(zhì)等處理，目的在于得到均勻細(xì)密的晶粒組織和較高的硬度。55精選課件ppt2)工件方面55精選課件ppt

3)切削條件方面

①切削中碳鋼時(shí)可降低切削速度(Vc<5m/min)或提高切削速度(Vc>30m/min)，以避免積屑瘤生長(zhǎng)區(qū)。在加工塑性材料時(shí)，選擇低速寬刀精切和高速精切，往往可以得到較小的表面粗糙度值。②減小進(jìn)給量f不僅減小了殘留面積高度Rmax，也減小刀-屑接觸區(qū)的法向應(yīng)力，避免刀-屑間粘結(jié)，從而可抑制積屑瘤和鱗刺的生長(zhǎng)。③采用加熱切削或低溫切削，以避開(kāi)積屑瘤和鱗刺的生長(zhǎng)區(qū)。④使用性能好的切削液，減小摩擦，抑制積屑瘤和鱗刺的生長(zhǎng)，以減小Rmax(圖4．41)：⑤防止機(jī)床工藝系統(tǒng)的高頻振動(dòng)，也可減小粗糙度。56精選課件ppt3)切削條件方面56精選課件ppt57精選課件ppt57精選課件ppt

二、磨削加工后的表面粗糙度（一）幾何因素的影響1．磨削用量對(duì)表面粗糙度的影響2．砂輪粒度和砂輪修整對(duì)表面粗糙度的影響（二）表面層金屬的塑性變形--物理因素的影響 1．磨削用量 2．砂輪的選擇

58精選課件ppt 二、磨削加工后的表面粗糙度（一）幾何因素的影響 58精選課磨削加工表面粗糙度的形成：

幾何因素和表面層金屬的塑性變形（物理因素）決定的，但磨削過(guò)程要比切削過(guò)程復(fù)雜得多。59精選課件ppt磨削加工表面粗糙度的形成：

幾何因素和表面層金屬的塑性變形（ （一）幾何因素的影響

磨削表面是由砂輪上大量的磨粒刻劃出的無(wú)數(shù)極細(xì)的溝槽形成的。單純從幾何因素考慮，可以認(rèn)為在單位面積上刻痕越多，即通過(guò)單位面積的磨粒數(shù)越多，刻痕的等高性越好，則磨削表面的粗糙度值越小。60精選課件ppt （一）幾何因素的影響 磨削表面是由砂輪上大量的磨粒刻劃出的1．磨削用量對(duì)表面粗糙度的影響

砂輪的速度越高，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)被磨表面的磨粒數(shù)就越多，因而工件表面的粗糙度值就越小。砂輪的縱向進(jìn)給減小，工件表面的每個(gè)部位被砂輪重復(fù)磨削的次數(shù)增加，被磨表面的粗糙度值將減小。工件速度對(duì)表面粗糙度的影響剛好與砂輪速度的影響相反，增大工件速度時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)被磨表面的磨粒數(shù)減少，表面粗糙度值將增加。 61精選課件ppt1．磨削用量對(duì)表面粗糙度的影響砂輪的速度越高，單位時(shí)間內(nèi)

2．砂輪粒度和砂輪修整對(duì)表面粗糙度的影響

在相同的磨削條件下，砂輪的粒度號(hào)數(shù)越大。參加磨削的磨粒越多，表面粗糙度就越小。修整砂輪時(shí)，金剛石筆的縱向進(jìn)給量越小，砂輪表面磨粒的等高性越好，被磨工件的表面粗糙度值就越小。62精選課件ppt2．砂輪粒度和砂輪修整對(duì)表面粗糙度的影響（二）表面層金屬的塑性變形--物理因素的影響

砂輪的磨削速度比一般切削加工的速度高，且磨粒大多為負(fù)前角，磨削比壓大，磨削區(qū)溫度很高，工件表層溫度有時(shí)可達(dá)900℃，工件表層金屬容易產(chǎn)生相變而燒傷。因此，磨削過(guò)程的塑性變形要比一般切削過(guò)程大得多。63精選課件ppt（二）表面層金屬的塑性變形--物理因素的影響 砂輪的磨削速度

塑性變形的緣故，被磨表面的幾何形狀與單純根據(jù)幾何因素所得到的原始形狀大不相同。在力因素和熱因素的綜合作用下，被磨工件表層金屬的晶粒在橫向上被拉長(zhǎng)了，有時(shí)還產(chǎn)生細(xì)微的裂口和局部的金屬堆積現(xiàn)象。影響磨的表層金屬塑性變形的因素，往往是影響表面粗糙度的決定性因素。64精選課件ppt 塑性變形的緣故，被磨表面的幾何形狀與單純根據(jù)幾何因素所得到(3)增大磨削深度，塑性變形將隨之增大，被磨的表面粗糙度值會(huì)增大。(2)工件速度增加，塑性變形增加，表面粗糙度值將增大。(1)砂輪速度越高，就有可能使表層金屬塑性變形的傳播速度小于切削速度，工件材料來(lái)不及變形，致使表層金屬的塑性變形減小，磨削表面的粗糙度值將明顯減小。1．磨削用量圖4-8是采用GD60ZR2A砂輪磨削30CrMnSiA材料時(shí)，磨削用量對(duì)表面粗糙度的影響曲線。65精選課件ppt(3)增大磨削深度，塑性變形將隨之增大，被磨的表面粗糙度值66精選課件ppt66精選課件ppt

2．砂輪的選擇

砂輪的粒度、硬度、組織和材料的選擇會(huì)對(duì)被磨工件表層金屬的塑性變形產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響表面粗糙度。 (1)單純從幾何因素考慮，砂輪粒度越細(xì)，磨削的表面粗糙度值越小。但磨粒太細(xì)時(shí)，不僅砂輪易被磨屑堵塞，若導(dǎo)熱情況不好。反而會(huì)在加工表面產(chǎn)生燒傷等現(xiàn)象，使表面粗糙度值增大。因此，砂輪粒度常取為46～60號(hào)。67精選課件ppt 2．砂輪的選擇67精選課件ppt

(2)砂輪的硬度是指磨粒在磨創(chuàng)力作用下從砂輪上脫落的難易程度。砂輪選得太硬，磨粒不易脫落，磨鈍了的磨粒不能及時(shí)被新磨粒替代，使表面粗糙度增大。砂輪選得太軟，磨粒易脫落，磨削作用減弱，也會(huì)使表面粗糙度值增大。通常選用中軟砂輪。68精選課件ppt (2)砂輪的硬度是指磨粒在磨創(chuàng)力作用下從砂輪上脫落的難易程(3)砂輪的組織指磨粒、結(jié)合劑和氣孔的比例關(guān)系。緊密組織中的磨粒比例大，氣孔小。在成形磨削和精密磨削時(shí)，能獲得高精度和較小的表面粗糙度值。疏松組織的砂輪不易堵塞，適于磨削軟金屬、非金屬軟材料和熱敏性材料（磁鋼、不銹鋼、耐熱鋼等），可獲得較小的表面粗糙度值。一般情況下，應(yīng)選用中等組織的砂輪。69精選課件ppt(3)砂輪的組織69精選課件ppt

(4)砂輪材料的選擇砂輪材料選擇適當(dāng)，可獲得滿意的表面粗糙度。氧化物（剛玉）砂輪適于磨削鋼類零件；碳化物（碳化硅、碳化硼）砂輪適于磨削鑄鐵、硬質(zhì)合金等材料；用高硬磨料（人造金剛石、立方氮化硼）砂輪磨削可獲得極小的表面粗糙度值，但加工成本很高。70精選課件ppt (4)砂輪材料的選擇70精選課件ppt (5)磨削液的選擇。對(duì)于磨削加工來(lái)說(shuō)，由于磨削溫度很高，熱因素的影響往往占主導(dǎo)地位。因此，必須采取切實(shí)可行的措施，將磨削液送入磨削區(qū)。71精選課件ppt (5)磨削液的選擇。對(duì)于磨削加工來(lái)說(shuō)，由于磨削溫度很高，熱砂輪速度v↑，Ra↓工件速度vw↑，Ra↑砂輪縱向進(jìn)給f↑，Ra

↑磨削深度ap↑，Ra

↑圖4-62磨削用量對(duì)表面粗糙度的影響vw

=40(m/min)f=2.36(m/min)ap=0.01(mm)v=50(m/s)f=2.36(m/min)ap

=0.01(mm)v(m/s),vw(m/min)Ra(μm)0304050600.51.0a）ap(mm)00.010.40.8Ra(μm)00.20.60.020.030.04b）4.7.2磨削加工表面粗糙度影響因素

磨削用量影響圖4-63光磨次數(shù)-Ra關(guān)系Ra(μm)01020300.020.040.06光磨次數(shù)粗粒度砂輪(WA60KV)細(xì)粒度砂輪(WA/GCW14KB)光磨次數(shù)↑，Ra↓72精選課件ppt砂輪速度v↑，Ra↓圖4-62磨削用量對(duì)表面粗糙度的影砂輪粒度↑，Ra↓；但要適量砂輪硬度適中，Ra↓；常取中軟砂輪組織適中，Ra↓

；常取中等組織采用超硬砂輪材料，Ra

↓砂輪精細(xì)修整，Ra↓4.7.2磨削加工表面粗糙度影響因素

砂輪影響其他影響因素工件材料冷卻潤(rùn)滑液等73精選課件ppt砂輪粒度↑，Ra↓；但要適量4.7.2磨削加工表面粗糙

3．磨削表面粗糙度（與課本相同）磨削表面是由隨機(jī)分布在砂輪表面的幾何形狀不規(guī)則的磨粒，經(jīng)對(duì)工件表面的滑擦、刻劃和切削三個(gè)階段形成的。磨削與切削不同，在滑擦階段，工件表面只有彈性變形；在刻劃階段，磨粒把工件表面刻劃出溝痕的同時(shí)，也使材料擠向兩側(cè)面而生隆起，雖有塑性變形，但仍無(wú)切屑形成，只有在多次刻劃后才因疲勞斷裂或脫落而形成切屑。74精選課件ppt3．磨削表面粗糙度（與課本相同）磨削表面是由隨機(jī)分布在砂輪垂直于磨削方向的最大不平度Rmax：75精選課件ppt垂直于磨削方向的最大不平度Rmax：75精選課件ppt76精選課件ppt76精選課件ppt減小磨削表面粗糙度值可采取措施①采用粒度號(hào)大的砂輪，磨粒細(xì)，m值增大，Ra減小，但磨粒不宜太細(xì)。②提高砂輪速度Vc或降低工件速度Vw，即Vc/Vw比值增大，可使Ra減小(見(jiàn)圖442a、b)；因Vc提高，塑性變形減少，使隆起殘余絲ξ減小(見(jiàn)圖4．42c)。③使用直徑較大的砂輪可使Ra減小。77精選課件ppt減小磨削表面粗糙度值可采取措施①采用粒度號(hào)大的砂輪，磨粒

④加大砂輪寬度B，使得參加工作的磨粒數(shù)增多，每顆磨粒的磨削量將減小，即單顆磨粒的最大的切削厚度減小或軸向進(jìn)給量fa減小，使B/fa比值增大，Ra減小（圖4.43）⑤增大徑向進(jìn)給量fr(或磨削深度ap)，會(huì)使粗糙度值增大。因fr增大，可使塑性變形增大，從而使Ra增大(見(jiàn)圖444)；增加光磨次數(shù)可使Ra減小(見(jiàn)圖4．45)。⑥提高砂輪修磨質(zhì)量可使Ra減小。修整用的金剛石具越鋒利、修整導(dǎo)程越小、修整深度越小、修出磨粒的微刃越多越細(xì)、刃口等高性越好，則Ra越小。

此外，砂輪硬度、磨削液性能及其澆注方法等都對(duì)粗糙度有一定影響。78精選課件ppt④加大砂輪寬度B，使得參加工作的磨粒數(shù)增多，每顆磨粒的79精選課件ppt79精選課件ppt80精選課件ppt80精選課件ppt砂輪速度v↑，Ra↓工件速度vw↑，Ra↑砂輪縱向進(jìn)給f↑，Ra

↑磨削深度ap↑，Ra

↑圖4-62磨削用量對(duì)表面粗糙度的影響vw

=40(m/min)f=2.36(m/min)ap=0.01(mm)v=50(m/s)f=2.36(m/min)ap

=0.01(mm)v(m/s),vw(m/min)Ra(μm)0304050600.51.0a）ap(mm)00.010.40.8Ra(μm)00.20.60.020.030.04b）4.7.2磨削加工表面粗糙度影響因素

磨削用量影響圖4-63光磨次數(shù)-Ra關(guān)系Ra(μm)01020300.020.040.06光磨次數(shù)粗粒度砂輪(WA60KV)細(xì)粒度砂輪(WA/GCW14KB)光磨次數(shù)↑，Ra↓81精選課件ppt砂輪速度v↑，Ra↓圖4-62磨削用量對(duì)表面粗糙度的影砂輪粒度↑，Ra↓；但要適量砂輪硬度適中，Ra↓；常取中軟砂輪組織適中，Ra↓

；常取中等組織采用超硬砂輪材料，Ra

↓砂輪精細(xì)修整，Ra↓4.7.2磨削加工表面粗糙度影響因素

砂輪影響其他影響因素工件材料冷卻潤(rùn)滑液等82精選課件ppt砂輪粒度↑，Ra↓；但要適量4.7.2磨削加工表面粗糙第三節(jié)影響表層金屬力學(xué)物理性能的工藝因素及其改進(jìn)措施一、加工表面層的冷作硬化二、表層金屬的金相組織變化三、表層金屬的殘余應(yīng)力四、表面強(qiáng)化工藝83精選課件ppt第三節(jié)影響表層金屬力學(xué)物理性能的工藝因素及其改進(jìn)措施一、

由于受到切削力和切削熱的作用，表面金屬層的力學(xué)物理性能會(huì)產(chǎn)生很大的變化，最主要的變化是表層金屬顯微硬度的變化，金相組織的變化和在表層金屬中產(chǎn)生殘余應(yīng)力。84精選課件ppt 由于受到切削力和切削熱的作用，表面金屬層的力學(xué)物理性能會(huì)產(chǎn)

一、加工表面層的冷作硬化（一）概述（二）影響切削加工表面冷作硬化的因素（三）影響磨削加工表面冷作硬化的因素（四）冷作硬化的測(cè)量方法85精選課件ppt 一、加工表面層的冷作硬化（一）概述85精選課件ppt

（一）概述

冷作硬化：機(jī)械加工過(guò)程中產(chǎn)生的塑性變形，使晶格扭曲、畸變，晶粒間產(chǎn)生滑移，晶粒被拉長(zhǎng)，這些都會(huì)使表面層金屬的硬度增加，統(tǒng)稱為冷作硬化（或稱為強(qiáng)化）。

表層金屬冷作硬化的結(jié)果：會(huì)增大金屬變形的阻力，減小金屬的塑性，金屬的物理性質(zhì)（如密度、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性等）也有所變化。86精選課件ppt （一）概述 冷作硬化：機(jī)械加工過(guò)程中產(chǎn)生的塑性變形，使晶格

弱化：金屬冷作硬化的結(jié)果，使金屬處于高能位不穩(wěn)定狀態(tài)，只要一有條件，金屬的冷硬結(jié)構(gòu)本能地向比較穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化。這些現(xiàn)象統(tǒng)稱為弱化。機(jī)械加工過(guò)程中產(chǎn)生的切削熱，將使金屬在塑性變形中產(chǎn)生的冷硬現(xiàn)象得到恢復(fù)。 由于金屬在機(jī)械加工過(guò)程中同時(shí)受到力因素和熱因素的作用，機(jī)械加工后表面層金屬的最后性質(zhì)取決于強(qiáng)化和弱化兩個(gè)過(guò)程的綜合。87精選課件ppt 弱化：金屬冷作硬化的結(jié)果，使金屬處于高能位不穩(wěn)定狀態(tài)，只要評(píng)定冷作硬化的指標(biāo)有下列三項(xiàng)：1）表層金屬的顯微硬度HV；2）硬化層深度h（m）；3）硬化程度N。式中HV0--工件內(nèi)部金屬原來(lái)的硬度。88精選課件ppt評(píng)定冷作硬化的指標(biāo)有下列三項(xiàng)：式中HV0--工件內(nèi)部金屬原來(lái)89精選課件ppt89精選課件ppt（二）影響切削加工表面冷作硬化的因素1．切削用量的影響切削用量中以進(jìn)給量和切削速度的影響為最大。90精選課件ppt（二）影響切削加工表面冷作硬化的因素1．切削用量的影響9

圖4-9給出了在切削45鋼時(shí)，進(jìn)給量和切削速度對(duì)冷作硬化的影響。由圖可知，（1）加大進(jìn)給量時(shí)，表層金屬的顯微硬度將隨之增加。這是因?yàn)殡S著進(jìn)給量的增大，切削力也增大，表層金屬的塑性變形加劇，冷硬程度增大。注意：這種情況只是在進(jìn)給量比較大時(shí)才是正確的；如果進(jìn)給量很小，比如切削厚度小于0.05～0.06mm時(shí)，若繼續(xù)減小進(jìn)給量。則表層金屬的冷硬程度不僅不會(huì)減小，反而會(huì)增大。91精選課件ppt 圖4-9給出了在切削45鋼時(shí)，進(jìn)給量和切削速度對(duì)冷作硬化的92精選課件ppt92精選課件ppt93精選課件ppt93精選課件ppt

（2）當(dāng)切削速度增大時(shí)，刀具與工件的作用時(shí)間減少，使塑性變形的擴(kuò)展深度減小，因而冷硬層深度減?。划?dāng)然，切削速度增大時(shí)，切削熱在工件表面層上的作用時(shí)間也縮短了，將使冷硬程度增加。在圖4-9及圖4-10加工條件下，當(dāng)切削速度增大時(shí)，都出現(xiàn)了冷硬程度隨之增大的情況。但在某些加工條件下，切削速度對(duì)冷硬的影響規(guī)律卻與此相反。94精選課件ppt （2）當(dāng)切削速度增大時(shí)，刀具與工件的作用時(shí)間減少，使塑性變例如，車削Q235A鋼在切削速度為14m／min時(shí)，冷硬層深度達(dá)到100μm；而切削速度提高到208m／min時(shí)，冷硬層深度才只有38μm，冷硬程度也顯著降低。切削速度對(duì)冷硬程度的影響是力因素和熱因素綜合作用的結(jié)果。（3）切削深度對(duì)表層金屬冷作硬化的影響不大。95精選課件ppt例如，車削Q235A鋼在切削速度為14m／min時(shí)，冷硬層96精選課件ppt96精選課件ppt2.刀具方面①刀具幾何參數(shù)：主要是γo、αo、和γn。

前角γo越大，切削變形越小，加工硬化N和硬化層深度Δhd均減小。前角在士20°圍內(nèi)變化時(shí)，對(duì)表層金屬的冷硬沒(méi)有顯著的影響。97精選課件ppt2.刀具方面97精選課件ppt后角αo越大，與后刀面的摩擦越小，加工硬化越小刃口鈍圓半徑γn越小，擠壓摩擦越小，彈性恢復(fù)層Δhd越小，硬化層越小(見(jiàn)圖4．48)。當(dāng)切削刃鈍圓半徑增大，徑向切削分力也將隨之加大，表層金屬的塑性變形程度加劇，導(dǎo)致冷硬增大。98精選課件ppt后角αo越大，與后刀面的摩擦越小，加工硬化越小98精選課件②刀具磨損：后刀面磨損VB值越大，硬化層深度Δhd越大(見(jiàn)圖4.49)。99精選課件ppt②刀具磨損：后刀面磨損VB值越大，硬化層深度Δhd越大(見(jiàn)圖圖4-11是前蘇聯(lián)學(xué)者試驗(yàn)所得結(jié)果。由圖可知，刀具后刀面磨損寬度VB從0增大到0.2mm，表層金屬的顯微硬度由220HV增大到340HV。這是由于磨損寬度加大之后，刀具后刀面與被加工工件的摩擦加劇，塑性變形增大，導(dǎo)致表面冷硬增大。但磨損寬度繼續(xù)加大，摩擦熱急劇增大，弱化趨勢(shì)明顯增大，表層金屬的顯微硬度逐漸下降，直至穩(wěn)定在某一水平上。100精選課件ppt圖4-11是前蘇聯(lián)學(xué)者試驗(yàn)所得結(jié)果。由圖可知，刀具后刀面磨損101精選課件ppt101精選課件ppt③刀具刃磨質(zhì)量：前后刀面刃磨質(zhì)量越好，硬化越小。102精選課件ppt③刀具刃磨質(zhì)量：前后刀面刃磨質(zhì)量越好，硬化越小。102精選課3．加工材料性能的影響

（1）工件材料的塑性越大，冷硬傾向越大，冷硬程度也越嚴(yán)重。（2）碳鋼中含碳量越大，強(qiáng)度越高，其塑性越小，因而冷硬程度越小。（3）有色合金金屬的熔點(diǎn)低，容易弱化，冷作硬化現(xiàn)象比鋼材輕得多。103精選課件ppt3．加工材料性能的影響103精選課件ppt4.8.1影響表面冷作硬化的因素

切削加工

f↑，冷硬程度↑(圖4-64)◆切削用量影響◆刀具影響rε↑，冷硬程度↑其他幾何參數(shù)影響不明顯后刀面磨損影響顯著（圖4-65）00.20.40.60.81.0磨損寬度VB(mm)100180260340硬度(HV)50鋼，v

=40(m/min)f=0.12～0.2(mm/z)圖4-65后刀面磨損對(duì)冷硬影響◆工件材料材料塑性↑，冷硬傾向↑切削速度影響復(fù)雜（力與熱綜合作用結(jié)果）切削深度影響不大圖4-64f和v對(duì)冷硬的影響硬度(HV)0f(mm/r)0.20.40.60.8v=170(m/min)135(m/min)100(m/min)50(m/min)100200300400工件材料：45104精選課件ppt4.8.1影響表面冷作硬化的因素切削加工f↑，冷硬4)控制加工硬化的措施：選擇較大的γo、αo、及較小的rn。合理確定VB值。提高刀具刃磨質(zhì)量。合理選擇切削用量，盡量選擇較高的Vc和較小的f使用性能好的切削液。105精選課件ppt4)控制加工硬化的措施：105精選課件ppt磨削速度↑→冷硬程度↓（弱化作用加強(qiáng)）工件轉(zhuǎn)速↑→冷硬程度↑縱向進(jìn)給量影響復(fù)雜磨削深度↑→冷硬程度↑（圖4-66）◆磨削用量◆砂輪砂輪粒度↑→冷硬程度↓砂輪硬度、組織影響不顯著◆工件材料材料塑性↑→冷硬傾向↑材料導(dǎo)熱性↑→冷硬傾向↑圖4-66磨削深度對(duì)冷硬的影響ap(mm)硬度(HV)00.253003504505004000.500.75普通磨削高速磨削4.8.1影響表面冷作硬化的因素

磨削加工106精選課件ppt磨削速度↑→冷硬程度↓（弱化作用加強(qiáng)）磨削深度↑→冷硬程度↑（三）影響磨削加工表面冷作硬化的因素1．工件材料性能的影響

工件材料對(duì)磨削表面冷作硬化的影響，從材料的塑性和導(dǎo)熱性兩個(gè)方面著手進(jìn)行。磨削高碳工具鋼T8，加工表面冷硬程度平均可達(dá)60％～65％，個(gè)別可達(dá)100％；而磨削純鐵時(shí)，加工表面冷硬程度可達(dá)75％～80％，有時(shí)可達(dá)140％～150％。原因：是純鐵的塑性好，磨削時(shí)的塑性變形大，強(qiáng)化傾向大；此外，純鐵的導(dǎo)熱性比高碳工具鋼高，熱不容易集中于表面層，弱化傾向小。107精選課件ppt（三）影響磨削加工表面冷作硬化的因素1．工件材料性能的影響2．磨削用量的影響

（2）加大縱向進(jìn)給速度，每顆磨粒的切屑厚度隨之增大，磨削力加大，冷硬增大。但提高縱向進(jìn)給速度，有時(shí)又會(huì)使磨削區(qū)產(chǎn)生較大的熱量而使冷硬減弱。加工表面的冷硬狀況要綜合考慮上述兩種因素的作用。（1）加大磨削深度，磨削力隨之增大，磨削過(guò)程的塑性變形加劇，表面冷硬傾向增大，圖4-12是磨削高碳工具鋼T8的實(shí)驗(yàn)曲線。（3）提高工件轉(zhuǎn)速，會(huì)縮短砂輪對(duì)工件熱作用的時(shí)間，使軟化傾向減弱，因而表面層的冷硬增大。3．砂輪粒度的影響砂輪的粒度越大，每顆磨粒的載荷越小，冷硬程度越小。108精選課件ppt2．磨削用量的影響 （2）加大縱向進(jìn)給速度，每顆磨粒的切屑109精選課件ppt109精選課件ppt（四）冷作硬化的測(cè)量方法

冷作硬化的測(cè)量主要是指表面層的顯微硬度HV和硬化層深度h的測(cè)量，硬化程度N可由表面層的顯微硬度HV和工件內(nèi)部金屬原來(lái)的顯微硬度HV0。通過(guò)式（4-3）計(jì)算求得。110精選課件ppt（四）冷作硬化的測(cè)量方法 冷作硬化的測(cè)量主要是指表面層的顯微

表面層顯微硬度HV的常用測(cè)定方法是用顯微硬度計(jì)來(lái)測(cè)量，它的測(cè)量原理與維氏硬度計(jì)相同，都是采用頂角為136°的金剛石壓頭在試件表面上打印痕，根據(jù)印痕的大小決定硬度值。所不同的只是顯微硬度計(jì)所用的載荷很小，一般都只在2N以內(nèi)（維氏硬度計(jì)的載荷約為50～1200N），印痕極小。111精選課件ppt 表面層顯微硬度HV的常用測(cè)定方法是用顯微硬度計(jì)來(lái)測(cè)量，它的

加工表面冷硬層很薄時(shí)，可在斜截面上測(cè)量顯微硬度。對(duì)于平面試件可按圖4-13a磨出斜面，然后逐點(diǎn)測(cè)量其顯微硬度，并將測(cè)量結(jié)果繪制如圖4-13b所示圖形。斜切角α常取為0°30'～2°30'。采用斜截面測(cè)量法，不僅可測(cè)量顯微硬度，還能較為準(zhǔn)確地測(cè)出硬化層深度h。由圖4-13a可知h=lsinα+Rz112精選課件ppt 加工表面冷硬層很薄時(shí)，可在斜截面上測(cè)量顯微硬度。對(duì)于平面試113精選課件ppt113精選課件ppt4.8.3磨削燒傷與磨削裂紋

合理選擇砂輪合理選擇磨削用量改善冷卻條件工件表層溫度達(dá)到或超過(guò)金屬材料相變溫度時(shí)，表層金相組織、顯微硬度發(fā)生變化，并伴隨殘余應(yīng)力產(chǎn)生，同時(shí)出現(xiàn)彩色氧化膜磨削燒傷磨削表面殘余拉應(yīng)力達(dá)到材料強(qiáng)度極限，在表層或表面層下產(chǎn)生微裂紋。裂紋方向常與磨削方向垂直或呈網(wǎng)狀，常與燒傷同時(shí)出現(xiàn)圖4-69帶空氣擋板冷卻噴嘴磨削燒傷與磨削裂紋的控制磨削裂紋114精選課件ppt4.8.3磨削燒傷與磨削裂紋合理選擇砂輪工件表層溫二、表層金屬的金相組織變化（一）機(jī)械加工表面金相組織的變化機(jī)械加工過(guò)程中，在工件的加工區(qū)及其鄰近的區(qū)域，溫度會(huì)急劇升高，當(dāng)溫度升高到超過(guò)工件材料金相組織變化的臨界點(diǎn)時(shí)，就會(huì)發(fā)生金相組織變化。對(duì)于一般的切削加工方法倒不至于嚴(yán)重到如此程度。115精選課件ppt二、表層金屬的金相組織變化（一）機(jī)械加工表面金相組織的變化1磨削加工：磨削比壓特別大，且磨削速度也特別高，切除金屬的功率消耗遠(yuǎn)大于其它加工方法。而加工所消耗能量的絕大部分都要轉(zhuǎn)化為熱，這些熱量中的大部分（約80％）將傳給被加工表面，使工件表面具有很高的溫度。(1)磨削燒傷：對(duì)于已淬火的鋼件，很高的磨削溫度往往會(huì)使表層金屬的金相組織產(chǎn)生變化，使表層金屬硬度下降，使工件表面呈現(xiàn)氧化膜顏色，這種現(xiàn)象稱為磨削燒傷。 磨削加工是一種典型的容易產(chǎn)生加工表面金相組織變化的加工方法，在磨削加工中若出現(xiàn)磨削燒傷現(xiàn)象，將會(huì)嚴(yán)重影響零件的使用性能。116精選課件ppt磨削加工：磨削比壓特別大，且磨削速度也特別高，切除金屬的功率

磨削淬火鋼時(shí)，在工件表面層形成的瞬時(shí)高溫將使表層金屬產(chǎn)生以下三種金相組織變化：l）如果磨削區(qū)的溫度未超過(guò)淬火鋼的相變溫度（碳鋼的相變溫度為720°C），但已超過(guò)馬氏體的轉(zhuǎn)變溫度（中碳鋼為300°C)工件表層金屬的馬氏體將轉(zhuǎn)化為硬底較低的回火組織（索氏體或托氏體），這稱為回火燒傷。117精選課件ppt 磨削淬火鋼時(shí)，在工件表面層形成的瞬時(shí)高溫將使表層金屬產(chǎn)生

2）如果磨削區(qū)溫度超過(guò)了相變溫度，再加上冷卻液的急冷作用，表層金屬會(huì)出現(xiàn)二次淬火馬氏體組織，硬度比原來(lái)的回火馬氏體高；在它的下層。由冷卻較慢，出現(xiàn)了硬度比原來(lái)的回火馬氏體低的回火組織（索氏體或托氏體），這稱為淬火燒傷。 3）如果磨削區(qū)溫度超過(guò)了相變溫度，而磨削過(guò)程又沒(méi)有冷卻液，表層金屬將產(chǎn)生退火組織，表層金屬的硬度將急劇下降，這稱為退火燒傷。118精選課件ppt 2）如果磨削區(qū)溫度超過(guò)了相變溫度，再加上冷卻液的急冷作用，

(2)磨削裂紋由于磨削溫度很高，熱應(yīng)力和金相組織相變引起磨削表面的殘余應(yīng)力。一般情況下磨削表面多呈殘余拉應(yīng)力。磨削淬火鋼、滲碳鋼及硬質(zhì)合金工件時(shí)，常常在垂直于磨削的方向上產(chǎn)生微小龜裂，嚴(yán)重時(shí)發(fā)展成龜殼狀微裂紋。有的裂紋不在工件外表面，而在表層下層。裂紋的方向常與磨削方向垂直或呈網(wǎng)狀，并與燒傷同時(shí)出觀。其危害是降低零件的疲勞強(qiáng)度，甚至出現(xiàn)早期低應(yīng)力斷裂。119精選課件ppt(2)磨削裂紋119精選課件ppt（二）改善磨削燒傷的工藝途徑

1．正確選擇砂輪 磨削導(dǎo)熱性差的材料（如耐熱鋼、軸承鋼及不銹鋼等）；容易產(chǎn)生燒傷現(xiàn)象，應(yīng)特別注意合理選擇砂輪的硬度、結(jié)合劑和組織。（1）硬度太高的砂輪，砂輪鈍化之后不易脫落，容易產(chǎn)生燒傷。為避免產(chǎn)生燒傷，應(yīng)選擇較軟的砂輪。（2）選擇具有一定彈性的結(jié)合劑（如橡膠結(jié)合劑，樹(shù)脂結(jié)合劑），也有助于避免燒傷現(xiàn)象的產(chǎn)生。（3）為了減少砂輪與工件之間的摩擦熱，在砂輪的孔隙內(nèi)浸人石蠟之類的潤(rùn)滑物質(zhì)，對(duì)降低磨削區(qū)的溫度、防止工件燒傷也有一定效果。120精選課件ppt（二）改善磨削燒傷的工藝途徑120精選課件ppt2．合理選擇磨削用量

以平磨為例，來(lái)分析磨削，用量對(duì)燒傷的影響。（1）磨削深度αp。對(duì)磨削溫度影響極大，如圖4-14所示。從減輕燒傷的角度考慮，αp不宜過(guò)大。121精選課件ppt2．合理選擇磨削用量121精選課件ppt122精選課件ppt122精選課件ppt

（2）加大橫向進(jìn)給量ft對(duì)減輕燒傷有好處。圖4-15給出了橫向進(jìn)給量ft對(duì)磨削溫度分布影響的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，為了減輕燒傷，宜選用較大的ft。123精選課件ppt （2）加大橫向進(jìn)給量ft對(duì)減輕燒傷有好處。圖4-15給

（3）加大工件的回轉(zhuǎn)速度νw，磨削表面的溫度升高，但其增長(zhǎng)速度與磨削深度αp相比影響小得多；且νw越大，熱量越不容易傳入工件內(nèi)層，具有減小燒傷層深度的作用。但增大工件速度νs。會(huì)使表面粗糙度增大，為了彌補(bǔ)這一缺陷，可以相應(yīng)提高砂輪速度νs。實(shí)踐證明。同時(shí)提高砂輪速度νs和工件速度νw，可以避免燒傷。124精選課件ppt （3）加大工件的回轉(zhuǎn)速度νw，磨削表面的溫度升高，但其增長(zhǎng)

從減輕燒傷而同時(shí)又盡可能地保持較高的生產(chǎn)率考慮，在選擇磨削用量時(shí)，應(yīng)選用較大的工件速度νw和較小的磨削深度ap。125精選課件ppt 從減輕燒傷而同時(shí)又盡可能地保持較高的生產(chǎn)率考慮，在選擇磨削

3．改善冷卻條件磨削時(shí)磨削液若能直接進(jìn)入磨削區(qū)，對(duì)磨削區(qū)進(jìn)行充分冷卻，能有效地防止燒傷現(xiàn)象的產(chǎn)生。因?yàn)樗谋葻岷推療岫己芨?，在室溫條件下，lmL水變成100℃以上的水蒸氣至少能帶走2512J的熱量;而磨削區(qū)熱源每秒鐘的發(fā)熱量，在一般磨削用量下都在4187J以下。據(jù)此可以推測(cè)，只要設(shè)法保證在每秒時(shí)間內(nèi)確有2ml的冷卻水進(jìn)入磨削區(qū)，將有相當(dāng)可觀的熱量被帶走，就可以避免產(chǎn)生燒傷。126精選課件ppt 3．改善冷卻條件磨削時(shí)磨削液若能直接進(jìn)入磨削區(qū)，對(duì)磨削

然而，目前通用的冷卻方法（圖4-16）效果很差，實(shí)際上沒(méi)有多少磨削液能夠真正進(jìn)入磨削區(qū)。因此，須采取切實(shí)可行的措施，改善冷卻條件，防止燒傷現(xiàn)象產(chǎn)生。127精選課件ppt 然而，目前通用的冷卻方法（圖4-16）效果很差，實(shí)際上沒(méi)有128精選課件ppt128精選課件ppt

內(nèi)冷卻是一種較為有效的冷卻方法，如圖4-17所示，其工作原理是，經(jīng)過(guò)嚴(yán)格過(guò)濾的冷卻液通過(guò)中空主軸法蘭套引入砂輪的中心腔3內(nèi)，由于離心力的作用，這些冷卻液就會(huì)通過(guò)砂輪內(nèi)部的孔隙向砂輪四周的邊緣灑出，因此冷卻水就有可能直接注入磨削區(qū)。目前，內(nèi)冷卻裝置尚未得到廣泛應(yīng)用，其主要原因是使用內(nèi)冷卻裝置時(shí)，磨床附近有大量水霧，操作工人勞動(dòng)條件差。精磨加工時(shí)無(wú)法通過(guò)觀察火花試磨對(duì)刀。129精選課件ppt 內(nèi)冷卻是一種較為有效的冷卻方法，如圖4-17所示，其工作原4．開(kāi)槽砂輪 在砂輪的圓周上開(kāi)一些橫槽，能使砂輪將冷卻液帶入磨削區(qū)，對(duì)防止工件燒傷十分有效。

開(kāi)槽砂輪的形狀如圖4-18所示，目前常用的開(kāi)槽砂輪有均勻等距開(kāi)槽（圖4-18a）和在90°之內(nèi)變距開(kāi)槽（圖4-18b）兩種形式。（1）采用開(kāi)槽砂輪，能將冷卻液直接帶入磨削區(qū)，可有效改善冷卻條件；（2）在砂輪上開(kāi)槽，使砂輪間斷磨削，工件受熱時(shí)間短，金相組織來(lái)不及轉(zhuǎn)變；（3）在砂輪上開(kāi)槽還能起扇風(fēng)作用，可改善散熱條件。因此,開(kāi)槽砂輪可有效地防止燒傷現(xiàn)象的產(chǎn)生。130精選課件ppt4．開(kāi)槽砂輪開(kāi)槽砂輪的形狀如圖4-18所示，目前131精選課件ppt131精選課件ppt4.8.2影響層金屬殘余應(yīng)力的因素

v↑→殘余應(yīng)力↑（熱應(yīng)力起主導(dǎo)作用，圖4-67）◆切削用量◆刀具前角+→－，殘余拉應(yīng)力↓刀具磨損↑→殘余應(yīng)力↑◆工件材料材料塑性↑→殘余應(yīng)力↑鑄鐵等脆性材料易產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力圖4-68f對(duì)殘余應(yīng)力的影響工件：45，切削條件：vc=86m/min，ap=2mm，不加切削液殘余應(yīng)力(Gpa)0.2000.200100200300400距離表面深度(μm)f

=0.40mm/rf

=0.25mm/rf

=0.12mm/r僅討論切削加工

f↑→殘余應(yīng)力↑（圖4-68）切削深度影響不顯著圖4-67vc對(duì)殘余應(yīng)力的影響γ0=5°,α0==5°,κr=75°,rε=0.8mm,工件：45切削條件：ap=0.3mm,f=0.05mm/r,不加切削液050100150200距離表面深度(μm)殘余應(yīng)力(Gpa)-0.2000.20vc

=213m/minvc

=86m/minvc

=7.7m/min132精選課件ppt4.8.2影響層金屬殘余應(yīng)力的因素v↑→殘余應(yīng)力↑

三、表面金屬的殘余應(yīng)力

在機(jī)械加工過(guò)程中，當(dāng)表層金屬組織發(fā)生形狀變化、體積變化或金相組織變化時(shí)，將在表面層的金屬與其基體間產(chǎn)生相互平衡的殘余應(yīng)力。133精選課件ppt 三、表面金屬的殘余應(yīng)力 在機(jī)械加工過(guò)程中，當(dāng)表層金屬組織發(fā)（一）表層金屬產(chǎn)生殘余應(yīng)力的原因1.塑性變形機(jī)械加工時(shí)在加工表面的金屬層內(nèi)有塑性變形產(chǎn)生，使表層金屬的比容增大。由于塑性變形只在表面層中產(chǎn)生，而表面層金屬的比容增大和體積膨脹。不可避免地要受到與它相連的里層金屬的阻礙，這樣就在表面層內(nèi)產(chǎn)生了壓縮殘余應(yīng)力，而在里層金屬中產(chǎn)生拉伸殘余應(yīng)力。134精選課件ppt（一）表層金屬產(chǎn)生殘余應(yīng)力的原因1.塑性變形134精選課件p

當(dāng)?shù)毒邚谋患庸け砻嫔锨谐饘贂r(shí)，表層金屬的纖維被拉長(zhǎng)，刀具后刀面與已加工表面的摩擦又加大了這種拉伸作用。刀具切離之后，拉伸彈性變形將逐漸恢復(fù)，而拉伸塑性變形則不能恢復(fù)。表面層金屬的拉伸塑性變形，受到與它相連的里層未發(fā)生塑性變形金屬的阻礙，因此就在表層金屬中產(chǎn)生了壓縮殘余應(yīng)力，而在里層金屬中產(chǎn)生拉伸殘余應(yīng)力。135精選課件ppt 當(dāng)?shù)毒邚谋患庸け砻嫔锨谐饘贂r(shí)，表層金屬的纖維被拉長(zhǎng)，刀具

2.切削熱 在機(jī)械加工中，切削區(qū)會(huì)產(chǎn)生大量的切削熱，工件表面的溫度往往很高。表層產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力，里層產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力136精選課件ppt 2.切削熱136精選課件ppt

圖4-19a為工件上溫度分布示意圖。tp點(diǎn)相當(dāng)于金屬具有高塑性的溫度，溫度高于tp的表層金屬不會(huì)有殘余應(yīng)力產(chǎn)生。tn為標(biāo)準(zhǔn)室溫，tm為金屬熔化溫度。由圖4-19的溫度分析圖可知：137精選課件ppt 圖4-19a為工件上溫度分布示意圖。tp點(diǎn)相當(dāng)于金屬具有高138精選課件ppt138精選課件ppt

1）表層金屬1的溫度超過(guò)tp，表層金屬1處于沒(méi)有殘余應(yīng)力作用的完全塑性狀態(tài)中； 2）金屬層2的溫度在tn和tp之間，這層金屬受熱之后體積要膨脹，由于表層金屬1處于完全塑性狀態(tài)，故它對(duì)金屬層2的受熱膨脹不起任何阻止作用。但金屬層2的膨脹要受到處于室溫狀態(tài)的里層金屬3的阻止，金屬層2由于膨脹受阻將產(chǎn)生瞬時(shí)壓縮殘余應(yīng)力，而金屬層3則受金屬層2的牽連產(chǎn)生瞬時(shí)拉伸殘余應(yīng)力，如圖4－19b所示。139精選課件ppt 1）表層金屬1的溫度超過(guò)tp，表層金屬1處于沒(méi)有殘余應(yīng)力作

3）切削過(guò)程結(jié)束之后，工件表面的溫度開(kāi)始下降。當(dāng)金屬層1的溫度低于tp時(shí)，金屬層1將從完全塑性狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌耆苄誀顟B(tài)。金屬層1的冷卻使其體積收縮，但它的收縮受到金屬層2的阻礙。這樣金屬層1內(nèi)就產(chǎn)生了拉伸殘余應(yīng)力，而在金屬層2內(nèi)的壓縮殘余應(yīng)力將進(jìn)一步增大，如圖4-19C所示。140精選課件ppt 3）切削過(guò)程結(jié)束之后，工件表面的溫度開(kāi)始下降。當(dāng)金屬層1的

4）表層金屬繼續(xù)冷卻，表層金屬1繼續(xù)收縮，它仍將受到里層金屬的阻礙，因此金屬層1的拉伸應(yīng)力還要繼續(xù)加大。而金屬層2的壓縮應(yīng)力則擴(kuò)展到金屬層2和金屬層3內(nèi)，在室溫下，由于切削熱引起的表層金屬殘余應(yīng)力狀態(tài)，如圖4-19d所示。141精選課件ppt 4）表層金屬繼續(xù)冷卻，表層金屬1繼續(xù)收縮，它仍將受到里層金3.金相組織 不同的金相組織具有不同的密度（γ馬氏體=7.75t／m3，γ奧氏體=7.96t／m3，γ鐵素體=7.88t／m3，γ珠光體=7.78／m3），也就會(huì)具有不同的比容。如果在機(jī)械加工中，表層金屬產(chǎn)生了金相組織的變化，表層金屬的比容將隨之發(fā)生變化，而表層金屬的這種比容變化必然會(huì)受到與之相連的基體金屬的阻礙，因此就會(huì)有殘余應(yīng)力產(chǎn)生。142精選課件ppt3.金相組織142精選課件ppt（1）如果金相組織的變化引起表層金屬的比容增大，則表層金屬將產(chǎn)生壓縮殘余應(yīng)力，而里層金屬產(chǎn)生拉伸殘余應(yīng)力；（2）若金相組織的變化引起表層金屬的比容減小，則表層金屬產(chǎn)生拉伸殘余應(yīng)力，而里層金屬產(chǎn)生壓縮殘余應(yīng)力。143精選課件ppt（1）如果金相組織的變化引起表層金屬的比容增大，則表層金屬將

在磨削淬火鋼時(shí)，因磨削熱有可能使表層金屬產(chǎn)生回火燒傷，工件表層金屬組織將由馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)榻咏楣怏w的托氏體或索氏體，表層金屬密度從7.75t／m3增至7.78t/m3，比容減小。表面層金屬由于相變而產(chǎn)生的收縮受到基體金屬的阻礙，因而在表層金屬產(chǎn)生拉伸殘余應(yīng)力，里層金屬則產(chǎn)生與之相平衡地壓縮殘余應(yīng)力。144精選課件ppt 在磨削淬火鋼時(shí)，因磨削熱有可能使表層金屬產(chǎn)生回火燒傷，工件

如果磨削時(shí)表層金屬的溫度超過(guò)相變溫度，且冷卻又很充分，表層金屬將因急冷形成淬火馬氏體，密度減小，比容增大，那么，表面金屬將產(chǎn)生壓縮殘余應(yīng)力，而里層金屬則產(chǎn)生拉伸殘余應(yīng)力。145精選課件ppt 如果磨削時(shí)表層金屬的溫度超過(guò)相變溫度，且冷卻又很充分，表層

（二）影響車削表層金屬殘余應(yīng)力的工藝因素

研究結(jié)果表明，車削時(shí)表面殘余應(yīng)力的數(shù)值在200～800MPa范圍內(nèi)變化。使用磨鈍的車刀加工對(duì)，殘余應(yīng)力可達(dá)1000MPa殘余應(yīng)力的深度，在速度高和負(fù)前角γ=-30°時(shí)可以達(dá)到0.65mm。146精選課件ppt （二）影響車削表層金屬殘余應(yīng)力的工藝因素 研究結(jié)果表明，車

1．切削速度和被加工材料的影響

用正前角車刀加工45鋼的切削試驗(yàn)結(jié)果表明，在所有的切削速度下，工件表層金屬均產(chǎn)生拉伸殘余應(yīng)力，這說(shuō)明切削熱因素在切削過(guò)程中起主導(dǎo)作用。147精選課件ppt 1．切削速度和被加工材料的影響 用正前角車刀加工45鋼的切148精選課件ppt148精選課件ppt

在同樣的切削條件下加工18CrNiMoA鋼時(shí)，表面殘余應(yīng)力狀態(tài)卻發(fā)生了變化。圖4-20是車削18CrNiMoA鋼工件的殘余應(yīng)力分布圖。在采用正前角車刀以較低的切削速度（6～20m／min）車削18CrNiMoA鋼時(shí)，工件表面將產(chǎn)生拉伸殘余應(yīng)力，但隨著切削速度的增大，拉伸應(yīng)力值逐漸減小。在切削速度為200～250m／min時(shí)表面層呈現(xiàn)壓縮殘余應(yīng)力（圖a）；在高速（500～850m／min）。車削時(shí)，表面也將產(chǎn)生壓縮殘余應(yīng)力（圖b）。149精選課件ppt 在同樣的切削條件下加工18CrNiMoA鋼時(shí)，表面殘余應(yīng)力

這說(shuō)明在（1）低速車削時(shí)，切削熱的作用起主導(dǎo)作用，表層產(chǎn)生拉伸殘余應(yīng)力。隨著切削速度的提高，表層溫度逐漸提高至淬火溫度，表層金屬產(chǎn)生局部淬火，金屬的比容開(kāi)始增大，金相組織變化因素開(kāi)始起作用，致使拉伸殘余應(yīng)力的數(shù)值逐漸減小。（2）當(dāng)高速切削時(shí)，表層金屬的淬火進(jìn)行得較充分。表面層金屬的比容增大，金相組織變化因素起主導(dǎo)作用，因而在表層金屬中產(chǎn)生了壓縮殘余應(yīng)力。150精選課件ppt 這說(shuō)明在（1）低速車削時(shí)，切削熱的作用起主導(dǎo)作用，表層產(chǎn)生Vc增加，切削溫度升高，此時(shí)由切削溫度引起的熱應(yīng)力逐漸起主導(dǎo)作用,故隨著Vc增加，殘余應(yīng)力將增大，但殘余應(yīng)力層深度減小。151精選課件pptVc增加，切削溫度升高，此時(shí)由切削溫度引起的熱應(yīng)力逐漸起主導(dǎo) 2.進(jìn)給量的影響

加大進(jìn)給量，會(huì)使表層金屬的塑性變形增加，切削區(qū)發(fā)生的熱量也將增加。加大進(jìn)給量的結(jié)果，會(huì)使殘余應(yīng)力的數(shù)值及擴(kuò)展深度均相應(yīng)增大。進(jìn)給星f增加，殘余拉應(yīng)力增大，但壓應(yīng)力將向里層移動(dòng)。152精選課件ppt 2.進(jìn)給量的影響 加大進(jìn)給量，會(huì)使表層金屬的塑性變形增加，

3.前角的影響

前角對(duì)表層金屬殘余應(yīng)力的影響極大，圖4-21是車刀前角對(duì)殘余成力影響的試驗(yàn)曲線。以150m／min的切削速度車削45鋼時(shí)，當(dāng)前角由正值變?yōu)樨?fù)值或繼續(xù)增大負(fù)前角，拉伸殘余應(yīng)力的數(shù)值減?。▓Da）。當(dāng)以750m／min的切削速度車削45鋼時(shí)，前角的變化將引起殘余應(yīng)力性質(zhì)的變化。刀具負(fù)前角很大（γ=-30°和γ=-50°）時(shí)，表層金屬發(fā)生淬火反應(yīng)，表層金屬產(chǎn)生壓縮殘余應(yīng)力（圖b）。153精選課件ppt 3.前角的影響 前角對(duì)表層金屬殘余應(yīng)力的影響極大，圖4-2154精選課件ppt154精選課件ppt

車削容易發(fā)生淬火反應(yīng)的18CrNiMoA合金鋼時(shí)，在150m／min的切削速度下，用前角γ=-30°的車刀切削，就能使表面層產(chǎn)生壓縮殘余應(yīng)力（圖c）；而當(dāng)切削速度加大到750m／min時(shí)，用負(fù)前角車刀加工都會(huì)使表面層產(chǎn)生壓縮殘余應(yīng)力；只有在采用較大的正前角車刀加工時(shí)，才會(huì)產(chǎn)生拉伸殘余應(yīng)力（圖d）。前角的變化不僅影響殘余應(yīng)力的數(shù)值和符號(hào)，而且在很大程度上影響殘余應(yīng)力的擴(kuò)展深度。155精選課件ppt 車削容易發(fā)生淬火反應(yīng)的18CrNiMoA合金鋼時(shí)，在150

此外，切削刃鈍圓半徑rn，刀具磨損狀態(tài)等都對(duì)表層金屬殘余應(yīng)力的性質(zhì)及分布有影響。156精選課件ppt 此外，切削刃鈍圓半徑rn，刀具磨損狀態(tài)等都對(duì)表層金屬殘余應(yīng)當(dāng)前角由正變?yōu)樨?fù)時(shí)，表層殘余拉應(yīng)力逐漸減小。這是因?yàn)榍敖菧p小，刀具對(duì)加工表面的擠壓與摩擦作用加大。從而使殘余拉應(yīng)力減小；當(dāng)前角為較大負(fù)值且切削用量合適時(shí)．甚至可得到殘余壓應(yīng)力。157精選課件ppt當(dāng)前角由正變?yōu)樨?fù)時(shí)，表層殘余拉應(yīng)力逐漸減小。157精選課件p

2)刀具磨損：刀具后刀面磨損VB增大。使后刀面與加工表面摩擦增大，也使切削溫度升高，從而由內(nèi)熱應(yīng)力引起的殘余應(yīng)力的影響增強(qiáng)。使加工表面呈殘余拉應(yīng)力，同時(shí)使殘余拉應(yīng)力層深度加大158精選課件ppt2)刀具磨損：刀具后刀面磨損VB增大。使后刀面與加工表面摩

(2)工件方面

工件材料塑性越大，切削加工后產(chǎn)生的殘余拉應(yīng)力越大。如工業(yè)純鐵、奧氏體不銹鋼等；切削灰鑄鐵等脆件材料時(shí)，加工表向易產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力，原因在于刀具的后刀面擠壓與摩擦使得表面產(chǎn)生拉伸變形，待與刀具后刀面脫離接觸后在里層的彈性恢復(fù)作用下、使得表層呈殘余壓應(yīng)力159精選課件ppt(2)工件方面159精選課件ppt（三）影響磨削殘余應(yīng)力的工藝因素

磨削加工中，塑性變形嚴(yán)重且熱量大，工件表面溫度高，熱因素和塑性變形對(duì)磨削表面殘余應(yīng)力的影響都很大。在一般磨削過(guò)程中，（1）若熱因素起主導(dǎo)作用，工件表面將產(chǎn)生拉伸殘余應(yīng)力；（2）若塑性變形起主導(dǎo)使用，工件表面將產(chǎn)生壓縮殘余應(yīng)力；（3）當(dāng)工件表面溫度超過(guò)相變溫度且又冷卻充分時(shí)，工件表面出現(xiàn)淬火燒傷，此時(shí)金相組織變化因素起主要作用，工件表面將產(chǎn)生壓縮殘余應(yīng)力。160精選課件ppt（三）影響磨削殘余應(yīng)力的工藝因素 磨削加工中，塑性變形嚴(yán)重且在精細(xì)磨削時(shí)，塑性變形起主導(dǎo)作用，工件表層金屬產(chǎn)生壓縮殘余應(yīng)力。161精選課件ppt在精細(xì)磨削時(shí)，塑性變形起主導(dǎo)作用，工件表層金屬產(chǎn)生壓縮殘余應(yīng)1．磨削用量的影響

（1）磨削深度ap對(duì)表面層殘余應(yīng)力的性質(zhì)、數(shù)值有很大影響。圖4-22是磨削工業(yè)鐵時(shí)，磨削深度對(duì)殘余應(yīng)力的影響，當(dāng)磨削深度很?。ɡ鏰p=0.005mm）時(shí)，塑性變形起主要作用，因此磨削表面形成壓縮殘余應(yīng)力。162精選課件ppt1．磨削用量的影響 （1）磨削深度ap對(duì)表面層殘余應(yīng)力的性質(zhì)

繼續(xù)加大磨削深度，塑性變形加劇，磨削熱隨之增大，熱因素的作用逐漸占主導(dǎo)地位，在表面層產(chǎn)生拉伸殘余應(yīng)力；且隨著磨削深度的增大，拉伸殘余應(yīng)力的數(shù)值將逐漸增大。當(dāng)ap>0．025mm時(shí)，盡管磨削溫度很高，但因工業(yè)鐵的含碳量極低，不可能出現(xiàn)淬火現(xiàn)象，此時(shí)塑性變形因素逐漸起主導(dǎo)作用，表層金屬的拉伸殘余應(yīng)力數(shù)值逐漸減小；當(dāng)ap取值很大時(shí)，表層金屬呈現(xiàn)壓縮殘余應(yīng)力狀態(tài)。163精選課件ppt 繼續(xù)加大磨削深度，塑性變形加劇，磨削熱隨之增大，熱因素的作164精選課件ppt164精選課件ppt（2）砂輪速度提高砂輪速度，磨削區(qū)溫度增高，此時(shí)熱因素的作用增大，塑性變形因素的影響減小，因此提高砂輪速度將使表面金屬產(chǎn)生拉伸殘余應(yīng)力的傾向增大，圖4-22中，給出了高速磨削（曲線2）和普通磨削（曲線1）的試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比。165精選課件ppt（2）砂輪速度165精選課件ppt（3）工件的回轉(zhuǎn)速度和進(jìn)給速度加大工件的回轉(zhuǎn)速度和進(jìn)給速度，將使砂輪與工件熱作用的時(shí)間縮短，熱因素的影響逐漸減小，塑性變形因素的影響逐漸加大。這樣，表層金屬中產(chǎn)生拉伸殘余應(yīng)力的趨勢(shì)逐漸減小，而產(chǎn)生壓縮殘余應(yīng)力的趨勢(shì)逐漸增大。166精選課件ppt（3）工件的回轉(zhuǎn)速度和進(jìn)給速度166精選課件ppt2．工件材料的影響

一般來(lái)說(shuō)，工件材料的強(qiáng)度越高、導(dǎo)熱性越差、塑性越低，在磨削時(shí)表面金屬產(chǎn)生拉伸殘余應(yīng)力的傾向就越大。167精選課件ppt2．工件材料的影響 一般來(lái)說(shuō)，工件材料的強(qiáng)度越高、導(dǎo)熱性越差168精選課件ppt168精選課件ppt碳素工具鋼T8比工業(yè)鐵強(qiáng)度高，材料的變形阻力大，磨削時(shí)發(fā)熱量也大，且T8的導(dǎo)熱性比工業(yè)鐵差，磨削熱容易集中在表面金屬層，再加上T8的塑性低于工業(yè)鐵，因此磨削碳素工具鋼T8時(shí)，熱因素的作用比磨削工業(yè)鐵明顯，表層金屬產(chǎn)生拉伸殘余應(yīng)力的傾向比磨削工業(yè)鐵大、如圖4-23所示。169精選課件ppt碳素工具鋼T8比工業(yè)鐵強(qiáng)度高，材料的變形阻力大，