《機械制造工藝學(xué)》的PPT課件第四章 機械加工表面質(zhì)量

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1、機械設(shè)計制造及其自動化機械設(shè)計制造及其自動化第第 四四 章章機械加工表面質(zhì)量機械加工表面質(zhì)量第四章第四章 機械加工表面質(zhì)量機械加工表面質(zhì)量4.14.24.34.44.5機械加工表面質(zhì)量的概念機械加工表面質(zhì)量的概念表面粗糙度及其影響因素表面粗糙度及其影響因素機械加工后表面物理機械性能的變化機械加工后表面物理機械性能的變化控制加工表面質(zhì)量的途徑控制加工表面質(zhì)量的途徑振動對表面質(zhì)量的影響及其控制振動對表面質(zhì)量的影響及其控制內(nèi)容提綱內(nèi)容提綱第四章第四章 機械加工表面質(zhì)量機械加工表面質(zhì)量 4-1 加工表面質(zhì)量的基本概念加工表面質(zhì)量的基本概念一、概述一、概述零件的機械加工質(zhì)量不僅指加工精度，而且包括加工表

2、零件的機械加工質(zhì)量不僅指加工精度，而且包括加工表面質(zhì)量。面質(zhì)量。機械加工表面質(zhì)量決定了機器的機械加工表面質(zhì)量決定了機器的使用性能使用性能和延長和延長使使用壽命用壽命。機械加工表面質(zhì)量是以機械零件的。機械加工表面質(zhì)量是以機械零件的加工表面加工表面和和表面表面層層作為分析和研究對象的。作為分析和研究對象的。機械加工后的零件表面實際上不是理想的光滑表面，它機械加工后的零件表面實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（幾微米然只有極薄的一層（幾微米幾十微米），但都錯綜復(fù)雜幾十微米），但都錯綜復(fù)雜

3、地影響著機械零件的耐磨性、抗腐蝕性、配合質(zhì)量和疲勞強地影響著機械零件的耐磨性、抗腐蝕性、配合質(zhì)量和疲勞強度等，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。的重視。第四章第四章 機械加工表面質(zhì)量機械加工表面質(zhì)量 4-1 加工表面質(zhì)量的基本概念加工表面質(zhì)量的基本概念一、概述一、概述吸附層吸附層 8 8nm基體材料基體材料纖維層纖維層壓縮區(qū)壓縮區(qū) 幾十幾十幾百幾百微米微米熱影響區(qū)熱影響區(qū)顯微硬度顯微硬度殘余應(yīng)力殘余應(yīng)力加工表面層沿深度變化示意圖加工表面層沿深度變化示意圖第四章第四章 機械加工表面質(zhì)量機械加工表面質(zhì)量零件表面質(zhì)量零件表面質(zhì)量

4、表面粗糙度表面粗糙度表面波度表面波度表面物理力學(xué)表面物理力學(xué)性能的變化性能的變化表面微觀幾表面微觀幾何形狀特征何形狀特征表面層冷作硬化表面層冷作硬化表面層殘余應(yīng)力表面層殘余應(yīng)力表面層金相組織的變化表面層金相組織的變化 表面質(zhì)量的內(nèi)容表面質(zhì)量的內(nèi)容 4-1 加工表面質(zhì)量的基本概念加工表面質(zhì)量的基本概念一、概述一、概述第四章第四章 機械加工表面質(zhì)量機械加工表面質(zhì)量 4-1 加工表面質(zhì)量的基本概念加工表面質(zhì)量的基本概念一、概述一、概述表面粗糙度：表面粗糙度：是指表面是指表面微觀微觀幾何形狀誤差，其波長與波高的比幾何形狀誤差，其波長與波高的比值在值在L1/H140的范圍內(nèi)，波距的范圍內(nèi)，波距0.020

5、.10.100.500.251.250.12.00.5010.00.84.02.010.010.050.02.512.510.080.0503208.040.01、切削加工表面粗糙度的形成切削加工表面粗糙度的形成第四章第四章 機械加工表面質(zhì)量機械加工表面質(zhì)量 4-2 機械加工表面的粗糙度及其影響因素機械加工表面的粗糙度及其影響因素一、切削加工后的表面粗糙度一、切削加工后的表面粗糙度1、切削加工表面粗糙度的形成及影響因素切削加工表面粗糙度的形成及影響因素(1)(1)幾何因素幾何因素刀尖圓弧半徑刀尖圓弧半徑r主偏角主偏角kr、副偏角、副偏角kr進給量進給量f第四章第四章 機械加工表面質(zhì)量機械加工表

6、面質(zhì)量(2)(2)物理力學(xué)因素物理力學(xué)因素 4-2 機械加工表面的粗糙度及其影響因素機械加工表面的粗糙度及其影響因素一、切削加工后的表面粗糙度一、切削加工后的表面粗糙度1、切削加工表面粗糙度的形成切削加工表面粗糙度的形成l 被加工材料的性能被加工材料的性能塑性變形塑性變形的影響的影響 切削過程中刀具的刃口圓角及后刀面對工件擠壓與摩擦而產(chǎn)生切削過程中刀具的刃口圓角及后刀面對工件擠壓與摩擦而產(chǎn)生塑性變形。塑性變形。l 與切削機理有關(guān)的物理因素與切削機理有關(guān)的物理因素刀瘤刀瘤和和鱗刺鱗刺的影響的影響第四章第四章 機械加工表面質(zhì)量機械加工表面質(zhì)量 4-2 機械加工表面的粗糙度及其影響因素機械加工表面的

7、粗糙度及其影響因素一、切削加工后的表面粗糙度一、切削加工后的表面粗糙度1、切削加工表面粗糙度的形成切削加工表面粗糙度的形成(2)(2)物理力學(xué)因素物理力學(xué)因素刀瘤對工件表面質(zhì)量的影響刀瘤對工件表面質(zhì)量的影響切削過程中切屑底層和前刀面發(fā)生冷焊的結(jié)果。切削過程中切屑底層和前刀面發(fā)生冷焊的結(jié)果。第四章第四章 機械加工表面質(zhì)量機械加工表面質(zhì)量 4-2 機械加工表面的粗糙度及其影響因素機械加工表面的粗糙度及其影響因素一、切削加工后的表面粗糙度一、切削加工后的表面粗糙度鱗刺的產(chǎn)生：鱗刺的產(chǎn)生：切屑在前刀面上的摩擦和冷焊作用造成周期性的停留，代替刀具推擠切切屑在前刀面上的摩擦和冷焊作用造成周期性的停留，代替

8、刀具推擠切削層，造成切削層和工件之間出現(xiàn)撕裂現(xiàn)象。削層，造成切削層和工件之間出現(xiàn)撕裂現(xiàn)象。1、切削加工表面粗糙度的形成切削加工表面粗糙度的形成(2)(2)物理力學(xué)因素物理力學(xué)因素鱗刺的形成：抹試階段、導(dǎo)裂階段、層積階段、刮成階段第四章第四章 機械加工表面質(zhì)量機械加工表面質(zhì)量工件材料的影響工件材料的影響v 韌性材料：韌性材料：工件材料韌性愈好，金屬塑性變工件材料韌性愈好，金屬塑性變形愈大，加工表面愈粗糙。故對中碳鋼和低碳鋼形愈大，加工表面愈粗糙。故對中碳鋼和低碳鋼材料的工件，為改善切削性能，減小表面粗糙度，材料的工件，為改善切削性能，減小表面粗糙度，常在粗加工或精加工前安排正火或調(diào)質(zhì)處理。常在粗

9、加工或精加工前安排正火或調(diào)質(zhì)處理。v 脆性材料：脆性材料：加工粗糙度接近理論值。加工粗糙度接近理論值。加工脆加工脆性材料時，其切削呈碎粒狀，由于切屑的崩碎而性材料時，其切削呈碎粒狀，由于切屑的崩碎而在加工表面留下許多麻點，使表面粗糙。在加工表面留下許多麻點，使表面粗糙。4-2 機械加工表面的粗糙度及其影響因素機械加工表面的粗糙度及其影響因素一、切削加工后的表面粗糙度一、切削加工后的表面粗糙度2、切削加工表面粗糙度的影響因素切削加工表面粗糙度的影響因素第四章第四章 機械加工表面質(zhì)量機械加工表面質(zhì)量切削速度的影響切削速度的影響 加工塑性材料時，加工塑性材料時，切削速度切削速度對表面粗糙度對表面粗糙

10、度的影響如圖所示。積屑瘤和鱗刺僅在低速時產(chǎn)的影響如圖所示。積屑瘤和鱗刺僅在低速時產(chǎn)生。切削速度越高，塑性變形越不充分，表面生。切削速度越高，塑性變形越不充分，表面粗糙度值越??；選擇低速寬刀精切和高速精切，粗糙度值越??；選擇低速寬刀精切和高速精切，可以得到較小的表面粗糙度?？梢缘玫捷^小的表面粗糙度。4-2 機械加工表面的粗糙度及其影響因素機械加工表面的粗糙度及其影響因素一、切削加工后的表面粗糙度一、切削加工后的表面粗糙度2、切削加工表面粗糙度的影響因素切削加工表面粗糙度的影響因素加工塑性材料時切削速度對表面粗糙度的影響加工塑性材料時切削速度對表面粗糙度的影響實線只考慮塑性變形的影響虛線考慮刀瘤和

11、鱗刺的影響第四章第四章 機械加工表面質(zhì)量機械加工表面質(zhì)量其它因素的影響其它因素的影響 合理使用合理使用冷卻潤滑液冷卻潤滑液，適當增大，適當增大刀具的刀具的前角前角，提高，提高刀具的刃磨質(zhì)量刀具的刃磨質(zhì)量等，均能有效地等，均能有效地減小表面粗糙度值。減小表面粗糙度值。進給量的影響進給量的影響 減小減小進給量進給量f固然可以減小表面粗糙度值，固然可以減小表面粗糙度值，但進給量過小，表面粗糙度會有增大的趨勢。但進給量過小，表面粗糙度會有增大的趨勢。4-2 機械加工表面的粗糙度及其影響因素機械加工表面的粗糙度及其影響因素一、切削加工后的表面粗糙度一、切削加工后的表面粗糙度2、切削加工表面粗糙度的影響因

12、素切削加工表面粗糙度的影響因素第四章第四章 機械加工表面質(zhì)量機械加工表面質(zhì)量影響切削加工表影響切削加工表面粗糙度的因素面粗糙度的因素刀具幾何形狀刀具幾何形狀刀具材料、刃磨質(zhì)量刀具材料、刃磨質(zhì)量切削用量切削用量工件材料工件材料殘留面積 Ra前角 Ra后角摩擦Ra刃傾角會影響實際工作前角 v Raf Raap對Ra影響不大，太小會打滑，劃傷已加工表面材料塑性 Ra同樣材料晶粒組織大 Ra，常用正火、調(diào)質(zhì)處理刀具材料強度 Ra刃磨質(zhì)量 Ra冷卻、潤滑 Ra 4-2 機械加工表面的粗糙度及其影響因素機械加工表面的粗糙度及其影響因素一、切削加工后的表面粗糙度一、切削加工后的表面粗糙度第四章第四章 機械加

13、工表面質(zhì)量機械加工表面質(zhì)量工件的磨削表面是由砂輪上大量磨?？虅澇鰺o數(shù)極細的刻工件的磨削表面是由砂輪上大量磨?？虅澇鰺o數(shù)極細的刻痕形成的，工件單位面積上通過的砂粒數(shù)越多，則刻痕越多，痕形成的，工件單位面積上通過的砂粒數(shù)越多，則刻痕越多，刻痕的等高性越好，表面粗糙度值越小。刻痕的等高性越好，表面粗糙度值越小。4-2 機械加工表面的粗糙度及其影響因素機械加工表面的粗糙度及其影響因素二、磨削加工后的表面粗糙度二、磨削加工后的表面粗糙度1、磨削加工后表面粗糙度磨削加工后表面粗糙度磨削速度比一般切削速度高得多，且磨粒大多數(shù)是負前磨削速度比一般切削速度高得多，且磨粒大多數(shù)是負前角，切削刃又不銳利，大多數(shù)磨粒

14、在磨削過程中只是對被加角，切削刃又不銳利，大多數(shù)磨粒在磨削過程中只是對被加工表面擠壓，沒有切削作用。加工表面在多次擠壓下出現(xiàn)溝工表面擠壓，沒有切削作用。加工表面在多次擠壓下出現(xiàn)溝槽與隆起，又由于磨削時的高溫更加劇了塑性變形，故表面槽與隆起，又由于磨削時的高溫更加劇了塑性變形，故表面粗糙度值增大。粗糙度值增大。第四章第四章 機械加工表面質(zhì)量機械加工表面質(zhì)量 4-2 機械加工表面的粗糙度及其影響因素機械加工表面的粗糙度及其影響因素二、磨削加工后的表面粗糙度二、磨削加工后的表面粗糙度1、磨削加工后表面粗糙度磨削加工后表面粗糙度磨粒在工件上的刻痕磨粒在工件上的刻痕第四章第四章 機械加工表面質(zhì)量機械加工

15、表面質(zhì)量(1)(1)砂輪的磨粒砂輪的磨粒 4-2 機械加工表面的粗糙度及其影響因素機械加工表面的粗糙度及其影響因素二、磨削加工后的表面粗糙度二、磨削加工后的表面粗糙度 磨粒磨粒在砂輪上的分布越均勻、磨粒越在砂輪上的分布越均勻、磨粒越細，刃口的等高性越好。則砂輪單位面積細，刃口的等高性越好。則砂輪單位面積上參加磨削的磨粒越多，磨削表面上的刻上參加磨削的磨粒越多，磨削表面上的刻痕就越細密均勻，表面粗糙度值就越小。痕就越細密均勻，表面粗糙度值就越小。2、磨削中影響粗糙度的因素磨削中影響粗糙度的因素(2)(2)砂輪修整砂輪修整 砂輪修整砂輪修整除了使砂輪具有正確的幾何除了使砂輪具有正確的幾何形狀外，更

16、重要的是使砂輪工作表面形成形狀外，更重要的是使砂輪工作表面形成排列整齊而又銳利的微刃。因此，砂輪修排列整齊而又銳利的微刃。因此，砂輪修整的質(zhì)量對磨削表面的粗糙度影響很大。整的質(zhì)量對磨削表面的粗糙度影響很大。第四章第四章 機械加工表面質(zhì)量機械加工表面質(zhì)量v 砂輪轉(zhuǎn)速砂輪轉(zhuǎn)速越高，單位時間內(nèi)通過被磨表面的磨粒數(shù)越越高，單位時間內(nèi)通過被磨表面的磨粒數(shù)越多，表面粗糙度值就越小。多，表面粗糙度值就越小。v 工件速度工件速度對表面粗糙度值的影響剛好與砂輪轉(zhuǎn)速的影對表面粗糙度值的影響剛好與砂輪轉(zhuǎn)速的影響相反。工件的速度增大，通過加工表面的磨粒數(shù)減少，響相反。工件的速度增大，通過加工表面的磨粒數(shù)減少，因此表面

17、粗糙度值增大。因此表面粗糙度值增大。v 砂輪的縱向進給量砂輪的縱向進給量小于砂輪的寬度時，工件表面將被小于砂輪的寬度時，工件表面將被重疊切削，而被磨次數(shù)越多，工件表面粗糙度值就越小。重疊切削，而被磨次數(shù)越多，工件表面粗糙度值就越小。為提高磨削效率，通常在開始磨削時采用較大的徑向為提高磨削效率，通常在開始磨削時采用較大的徑向進給量，而在磨削后期采用較小的徑向進給量或無進給量進給量，而在磨削后期采用較小的徑向進給量或無進給量磨削，以減小表面粗糙度值。磨削，以減小表面粗糙度值。(3)(3)磨削用量磨削用量 4-2 機械加工表面的粗糙度及其影響因素機械加工表面的粗糙度及其影響因素二、磨削加工后的表面粗

18、糙度二、磨削加工后的表面粗糙度2、磨削中影響粗糙度的因素磨削中影響粗糙度的因素第四章第四章 機械加工表面質(zhì)量機械加工表面質(zhì)量(4)(4)工件材料工件材料太硬易使磨粒磨鈍太硬易使磨粒磨鈍 Ra ；太軟容易堵塞砂輪太軟容易堵塞砂輪Ra ；韌性太大，熱導(dǎo)率差會使磨粒早期崩落韌性太大，熱導(dǎo)率差會使磨粒早期崩落Ra 。4-2 機械加工表面的粗糙度及其影響因素機械加工表面的粗糙度及其影響因素二、磨削加工后的表面粗糙度二、磨削加工后的表面粗糙度2、磨削中影響粗糙度的因素磨削中影響粗糙度的因素第四章第四章 機械加工表面質(zhì)量機械加工表面質(zhì)量影響磨削加工表影響磨削加工表面粗糙度的因素面粗糙度的因素 粒度粒度Ra

19、金剛石筆鋒利金剛石筆鋒利，修正導(dǎo)程、徑，修正導(dǎo)程、徑向進給量向進給量 Ra磨粒等高性磨粒等高性Ra硬度硬度鈍化磨粒脫落鈍化磨粒脫落 Ra硬度硬度磨粒脫落磨粒脫落Ra硬度合適、自勵性好硬度合適、自勵性好Ra太硬、太軟、韌性、導(dǎo)熱性差太硬、太軟、韌性、導(dǎo)熱性差 Ra砂輪粒度砂輪粒度工件材料性質(zhì)工件材料性質(zhì)砂輪修正砂輪修正磨削用量磨削用量砂輪硬度砂輪硬度砂輪砂輪V Raap、工件、工件V 塑變塑變 Ra粗磨粗磨ap生產(chǎn)率生產(chǎn)率精磨精磨ap Ra(ap=0光磨光磨)4-2 機械加工表面的粗糙度及其影響因素機械加工表面的粗糙度及其影響因素二、磨削加工后的表面粗糙度二、磨削加工后的表面粗糙度第四章第四章

20、機械加工表面質(zhì)量機械加工表面質(zhì)量在切削加工中，工件由于受到切削力和切削熱的作用，在切削加工中，工件由于受到切削力和切削熱的作用，使表面層金屬的物理機械性能產(chǎn)生變化，最主要的變化是使表面層金屬的物理機械性能產(chǎn)生變化，最主要的變化是表表面層冷作硬化面層冷作硬化、金相組織的變化金相組織的變化和和殘余應(yīng)力的產(chǎn)生殘余應(yīng)力的產(chǎn)生。由于磨。由于磨削加工時所產(chǎn)生的塑性變形和切削熱比刀刃切削時更嚴重，削加工時所產(chǎn)生的塑性變形和切削熱比刀刃切削時更嚴重，因而磨削加工后加工表面層上述三項物理機械性能的變化會因而磨削加工后加工表面層上述三項物理機械性能的變化會很大。很大。4-3 機械加工后表面物理機械性能的變化機械加

21、工后表面物理機械性能的變化第四章第四章 機械加工表面質(zhì)量機械加工表面質(zhì)量影響表面層物理力學(xué)性能的主要因素影響表面層物理力學(xué)性能的主要因素表面物理力表面物理力學(xué)性能學(xué)性能影響影響金相組金相組織變化織變化因素因素影響影響顯微硬顯微硬度度因素因素影響影響殘余應(yīng)殘余應(yīng)力力因素因素 塑變引起的冷硬塑變引起的冷硬 金相組織變化引起金相組織變化引起的硬度變化的硬度變化 冷塑性變形冷塑性變形 熱塑性變形熱塑性變形 金相組織變化金相組織變化 切削熱切削熱 4-3 機械加工后表面物理機械性能的變化機械加工后表面物理機械性能的變化冷作硬化冷作硬化金相組織變化金相組織變化殘余應(yīng)力殘余應(yīng)力表表現(xiàn)現(xiàn)形形式式第四章第四章

22、機械加工表面質(zhì)量機械加工表面質(zhì)量切削或磨削加工中，表面層金屬由于塑性變形使晶格扭切削或磨削加工中，表面層金屬由于塑性變形使晶格扭曲、畸變，晶粒間產(chǎn)生剪切滑移曲、畸變，晶粒間產(chǎn)生剪切滑移,晶粒被拉長和纖維化，甚至晶粒被拉長和纖維化，甚至破碎，引起材料的強化（使表面層金屬的硬度和強度提高），破碎，引起材料的強化（使表面層金屬的硬度和強度提高），這種現(xiàn)象稱為這種現(xiàn)象稱為加工硬化加工硬化，又稱，又稱冷作硬化冷作硬化或或強化。強化。4-3 機械加工后表面物理機械性能的變化機械加工后表面物理機械性能的變化一、加工表面的冷作硬化一、加工表面的冷作硬化1、冷作硬化的概念冷作硬化的概念第四章第四章 機械加工表面

23、質(zhì)量機械加工表面質(zhì)量衡量表面層衡量表面層加工硬化程度加工硬化程度的指標有下列三項：的指標有下列三項：1）表面層的顯微硬度）表面層的顯微硬度H；2）硬化層深度）硬化層深度h；3）硬化程度）硬化程度NN=(H-H0)/H0100式中式中 H0工件原表面層的顯微硬度。工件原表面層的顯微硬度。4-3 機械加工后表面物理機械性能的變化機械加工后表面物理機械性能的變化一、加工表面的冷作硬化一、加工表面的冷作硬化2、衡量表面層加工硬化的指標衡量表面層加工硬化的指標第四章第四章 機械加工表面質(zhì)量機械加工表面質(zhì)量 表面層冷作硬化的程度決定于表面層冷作硬化的程度決定于產(chǎn)生塑性變形的力產(chǎn)生塑性變形的力、變形變形速度

24、速度及及變形時的溫度變形時的溫度。力越大，塑性變形越大，則硬化程度。力越大，塑性變形越大，則硬化程度越大；速度越大，塑性變形越不充分，則硬化程度越?。蛔冊酱螅凰俣仍酱?，塑性變形越不充分，則硬化程度越小；變形時的溫度不僅影響塑性變形程度，還會影響變形后金相組形時的溫度不僅影響塑性變形程度，還會影響變形后金相組織的恢復(fù)程度。織的恢復(fù)程度。4-3 機械加工后表面物理機械性能的變化機械加工后表面物理機械性能的變化一、加工表面的冷作硬化一、加工表面的冷作硬化3、影響冷作硬化的主要因素影響冷作硬化的主要因素第四章第四章 機械加工表面質(zhì)量機械加工表面質(zhì)量 刀具幾何形狀的影響刀具幾何形狀的影響切削刃切削刃 r

25、、前角、前角、后面磨損量、后面磨損量VB 表層金屬的塑變加劇表層金屬的塑變加劇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v溫度升高，冷硬恢復(fù)；溫度升高，冷硬恢復(fù)；刀具、工件接觸時間短，塑變刀具、工件接觸時間短，塑變冷硬冷硬 f切削力切削力塑變塑變冷硬冷硬f 較小較小刀具刃口圓角在加工表面單位長度刀具刃口圓角在加工表面單位長度上的擠壓次數(shù)增多上的擠壓次數(shù)增多冷硬冷硬工件材料性能的影響工件材料性能的影響 材料塑性材料塑性冷硬冷硬 4-3 機械加工后表面物理機械性能的變化機械加工后表面物理機械性能的變化一、加工表面的冷作硬化一、加工表面的冷作硬化3、影響冷作硬化的主要因素影響冷作硬化的主

26、要因素第四章第四章 機械加工表面質(zhì)量機械加工表面質(zhì)量 4-3 機械加工后表面物理機械性能的變化機械加工后表面物理機械性能的變化二、機械加工后表面層金相組織的變化二、機械加工后表面層金相組織的變化熱變質(zhì)層熱變質(zhì)層切削加工中，由于切削熱的作用，在工件的加工區(qū)及其切削加工中，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。鄰近區(qū)域產(chǎn)生了一定的溫升。定義：定義：磨削加工時，表面層有很高的溫度，當溫度達到磨削加工時，表面層有很高的溫度，當溫度達到相變臨界點時，表層金屬就發(fā)生金相組織變化，強度和硬度相變臨界點時，表層金屬就發(fā)生金相組織變化，強度和硬度降低、產(chǎn)生殘余應(yīng)力、甚至出現(xiàn)微觀裂紋，這種

27、現(xiàn)象稱為降低、產(chǎn)生殘余應(yīng)力、甚至出現(xiàn)微觀裂紋，這種現(xiàn)象稱為磨磨削燒傷削燒傷。淬火鋼在磨削時，由于磨削條件不同，產(chǎn)生的磨削燒傷淬火鋼在磨削時，由于磨削條件不同，產(chǎn)生的磨削燒傷有三種形式。有三種形式。1.表面層金相組織變化與磨削燒傷的產(chǎn)生表面層金相組織變化與磨削燒傷的產(chǎn)生第四章第四章 機械加工表面質(zhì)量機械加工表面質(zhì)量淬火燒傷淬火燒傷回火燒傷回火燒傷退火燒傷退火燒傷 4-3 機械加工后表面物理機械性能的變化機械加工后表面物理機械性能的變化二、機械加工后表面層金相組織的變化二、機械加工后表面層金相組織的變化熱變質(zhì)層熱變質(zhì)層2.磨削燒傷的三種形式磨削燒傷的三種形式 磨削時，當工件表面層溫度超過相變臨界溫

28、度磨削時，當工件表面層溫度超過相變臨界溫度Ac3Ac3時，則馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。若此時無冷卻液，表層金時，則馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。若此時無冷卻液，表層金屬空冷冷卻比較緩慢而形成退火組織。硬度和強度均大屬空冷冷卻比較緩慢而形成退火組織。硬度和強度均大幅度下降。這種現(xiàn)象稱為幅度下降。這種現(xiàn)象稱為退火燒傷退火燒傷。磨削時，如果工件表面層溫度只是超過原來的回磨削時，如果工件表面層溫度只是超過原來的回火溫度，則表層原來的回火馬氏體組織將產(chǎn)生回火現(xiàn)象火溫度，則表層原來的回火馬氏體組織將產(chǎn)生回火現(xiàn)象而轉(zhuǎn)變?yōu)橛捕容^低的回火組織（索氏體或屈氏體），這而轉(zhuǎn)變?yōu)橛捕容^低的回火組織（索氏體或屈氏體），這種現(xiàn)象稱為種現(xiàn)象

29、稱為回火燒傷回火燒傷。磨削時工件表面溫度超過相變臨界溫度磨削時工件表面溫度超過相變臨界溫度Ac3Ac3時，則時，則馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。在冷卻液作用下，工件最外層馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。在冷卻液作用下，工件最外層金屬會出現(xiàn)二次淬火馬氏體組織。其硬度比原來的回金屬會出現(xiàn)二次淬火馬氏體組織。其硬度比原來的回火馬氏體高，但很薄，其下為硬度較低的回火索氏體火馬氏體高，但很薄，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，表面層總的硬度是和屈氏體。由于二次淬火層極薄，表面層總的硬度是降低的，這種現(xiàn)象稱為降低的，這種現(xiàn)象稱為淬火燒傷淬火燒傷。第四章第四章 機械加工表面質(zhì)量機械加工表面質(zhì)量 4-3 機械

30、加工后表面物理機械性能的變化機械加工后表面物理機械性能的變化二、機械加工后表面層金相組織的變化二、機械加工后表面層金相組織的變化熱變質(zhì)層熱變質(zhì)層距表層距離距表層距離 ：二次淬火層二次淬火層：高溫回火層高溫回火層：低溫回火層低溫回火層：正常組織正常組織2.磨削燒傷的三種形式磨削燒傷的三種形式第四章第四章 機械加工表面質(zhì)量機械加工表面質(zhì)量1)砂輪轉(zhuǎn)速砂輪轉(zhuǎn)速 磨削燒傷磨削燒傷2)徑向進給量徑向進給量fp 磨削燒傷磨削燒傷3)軸向進給量軸向進給量fa磨削燒傷磨削燒傷4)工件速度工件速度vw磨削燒傷磨削燒傷1)1)磨削時，砂輪表面上磨粒的切削刃口鋒利磨削時，砂輪表面上磨粒的切削刃口鋒利磨削磨削力力磨削

31、區(qū)的溫度磨削區(qū)的溫度2)2)磨削導(dǎo)熱性差的材料磨削導(dǎo)熱性差的材料(耐熱鋼、軸承鋼、不銹耐熱鋼、軸承鋼、不銹鋼鋼)磨削燒傷磨削燒傷3)3)應(yīng)合理選擇砂輪的硬度、結(jié)合劑和組織應(yīng)合理選擇砂輪的硬度、結(jié)合劑和組織磨削燒傷磨削燒傷磨削用量磨削用量砂輪與砂輪與工件材料工件材料 4-3 機械加工后表面物理機械性能的變化機械加工后表面物理機械性能的變化二、機械加工后表面層金相組織的變化二、機械加工后表面層金相組織的變化熱變質(zhì)層熱變質(zhì)層3.影響磨削燒傷的因素及改善途徑影響磨削燒傷的因素及改善途徑降溫、散熱降溫、散熱第四章第四章 機械加工表面質(zhì)量機械加工表面質(zhì)量采用內(nèi)冷卻法采用內(nèi)冷卻法 磨削燒傷磨削燒傷改善冷卻條

32、件改善冷卻條件 4-3 機械加工后表面物理機械性能的變化機械加工后表面物理機械性能的變化二、機械加工后表面層金相組織的變化二、機械加工后表面層金相組織的變化熱變質(zhì)層熱變質(zhì)層3.影響磨削燒傷的因素及改善途徑影響磨削燒傷的因素及改善途徑內(nèi)冷卻裝置1錐形蓋 2通道孔 3砂輪中心孔 4有徑向小孔的薄壁套第四章第四章 機械加工表面質(zhì)量機械加工表面質(zhì)量間斷磨削間斷磨削受熱受熱磨削燒傷磨削燒傷采用開槽砂輪采用開槽砂輪 4-3 機械加工后表面物理機械性能的變化機械加工后表面物理機械性能的變化二、機械加工后表面層金相組織的變化二、機械加工后表面層金相組織的變化熱變質(zhì)層熱變質(zhì)層3.影響磨削燒傷的因素及改善途徑影響

33、磨削燒傷的因素及改善途徑 開槽砂輪開槽砂輪 a a）等距開槽等距開槽 b b）變距開槽）變距開槽 第四章第四章 機械加工表面質(zhì)量機械加工表面質(zhì)量 4-3 機械加工后表面物理機械性能的變化機械加工后表面物理機械性能的變化三、機械加工后表面層的殘余應(yīng)力三、機械加工后表面層的殘余應(yīng)力1.殘余應(yīng)力的定義殘余應(yīng)力的定義定義：定義：機械加工中工件表面層組織發(fā)生變化時，在表機械加工中工件表面層組織發(fā)生變化時，在表面層及其與基體材料的交界處會產(chǎn)生互相平衡的彈性力，這面層及其與基體材料的交界處會產(chǎn)生互相平衡的彈性力，這種應(yīng)力即為表面層的種應(yīng)力即為表面層的殘余應(yīng)力殘余應(yīng)力。第四章第四章 機械加工表面質(zhì)量機械加工表

34、面質(zhì)量冷塑性變形冷塑性變形工件表面受到擠壓與摩擦，表層產(chǎn)生伸長塑變，基工件表面受到擠壓與摩擦，表層產(chǎn)生伸長塑變，基體仍處于彈性變形狀態(tài)。切削后，表層產(chǎn)生殘余壓體仍處于彈性變形狀態(tài)。切削后，表層產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力，而在里層產(chǎn)生殘余拉伸應(yīng)力。應(yīng)力，而在里層產(chǎn)生殘余拉伸應(yīng)力。熱塑性變形熱塑性變形表層產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力，里層產(chǎn)生產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力表層產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力，里層產(chǎn)生產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力金相組織變化金相組織變化切削過程產(chǎn)生的高溫會引起表面層的相變，表面層切削過程產(chǎn)生的高溫會引起表面層的相變，表面層金相變化的結(jié)果會造成體積的變化。表面層體積膨脹金相變化的結(jié)果會造成體積的變化。表面層體積膨脹時因受到基體的限制產(chǎn)生拉應(yīng)

35、力；反之，產(chǎn)生壓應(yīng)力。時因受到基體的限制產(chǎn)生拉應(yīng)力；反之，產(chǎn)生壓應(yīng)力。4-3 機械加工后表面物理機械性能的變化機械加工后表面物理機械性能的變化三、機械加工后表面層的殘余應(yīng)力三、機械加工后表面層的殘余應(yīng)力2.表面層殘余應(yīng)力產(chǎn)生的原因表面層殘余應(yīng)力產(chǎn)生的原因第四章第四章 機械加工表面質(zhì)量機械加工表面質(zhì)量切削熱在表層金屬產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力的示意圖切削熱在表層金屬產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力的示意圖 4-3 機械加工后表面物理機械性能的變化機械加工后表面物理機械性能的變化三、機械加工后表面層的殘余應(yīng)力三、機械加工后表面層的殘余應(yīng)力第四章第四章 機械加工表面質(zhì)量機械加工表面質(zhì)量磨削裂紋和殘余應(yīng)力有著十分密切的關(guān)系。磨削裂

36、紋和殘余應(yīng)力有著十分密切的關(guān)系。在磨削過程中，在磨削過程中，當工件表面層產(chǎn)生的殘余應(yīng)力超過工件材料的強度極限時，工當工件表面層產(chǎn)生的殘余應(yīng)力超過工件材料的強度極限時，工件表面就會產(chǎn)生裂紋。件表面就會產(chǎn)生裂紋。磨削裂紋常與燒傷同時出現(xiàn)。磨削裂紋常與燒傷同時出現(xiàn)。磨削裂紋的產(chǎn)生與材料性質(zhì)及熱處理工序有很大關(guān)系。磨磨削裂紋的產(chǎn)生與材料性質(zhì)及熱處理工序有很大關(guān)系。磨削硬質(zhì)合金時，由于其脆性大，抗拉強度低以及導(dǎo)熱性差，所削硬質(zhì)合金時，由于其脆性大，抗拉強度低以及導(dǎo)熱性差，所以特別容易產(chǎn)生磨削裂紋。磨削合碳量高的淬火鋼時，由于其以特別容易產(chǎn)生磨削裂紋。磨削合碳量高的淬火鋼時，由于其晶界脆弱，也容易產(chǎn)生磨削

37、裂紋。晶界脆弱，也容易產(chǎn)生磨削裂紋。4-3 機械加工后表面物理機械性能的變化機械加工后表面物理機械性能的變化三、機械加工后表面層的殘余應(yīng)力三、機械加工后表面層的殘余應(yīng)力3.磨削裂紋磨削裂紋第四章第四章 機械加工表面質(zhì)量機械加工表面質(zhì)量 機械加工后工件表面層的殘余應(yīng)力是冷態(tài)塑性變形、熱機械加工后工件表面層的殘余應(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。切削加工時起主要態(tài)塑性變形和金相組織變化的綜合結(jié)果。切削加工時起主要作用的往往是冷態(tài)塑性變形，表面層常產(chǎn)生殘余壓縮應(yīng)力。作用的往往是冷態(tài)塑性變形，表面層常產(chǎn)生殘余壓縮應(yīng)力。磨削加工時起主要作用的通常是熱態(tài)塑性變形或金相組織變磨削加

38、工時起主要作用的通常是熱態(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)生殘余拉伸應(yīng)力?；鸬捏w積變化，表面層常產(chǎn)生殘余拉伸應(yīng)力。4-3 機械加工后表面物理機械性能的變化機械加工后表面物理機械性能的變化三、機械加工后表面層的殘余應(yīng)力三、機械加工后表面層的殘余應(yīng)力4.影響表面殘余應(yīng)力的主要因素影響表面殘余應(yīng)力的主要因素第四章第四章 機械加工表面質(zhì)量機械加工表面質(zhì)量 4-4 控制加工表面質(zhì)量的途徑控制加工表面質(zhì)量的途徑對零件使用性能危害甚大的殘余拉應(yīng)力、磨削燒傷和對零件使用性能危害甚大的殘余拉應(yīng)力、磨削燒傷和磨削裂紋均起因于磨削熱，所以如何降低磨削熱并減少其磨削裂紋均起因于磨削熱，所以如何降低

39、磨削熱并減少其影響是生產(chǎn)上的一項重要問題。解決的影響是生產(chǎn)上的一項重要問題。解決的原則原則：一是減少磨一是減少磨削熱的發(fā)生，二是加速磨削熱的傳出。削熱的發(fā)生，二是加速磨削熱的傳出。提高表面質(zhì)量的工藝途徑大致可以分為兩類：一類是提高表面質(zhì)量的工藝途徑大致可以分為兩類：一類是用低效率、高成本的加工方法，尋求各工藝參數(shù)的優(yōu)化組用低效率、高成本的加工方法，尋求各工藝參數(shù)的優(yōu)化組合，以合，以減小表面粗糙度減小表面粗糙度；另一類是著重改善工件表面的物；另一類是著重改善工件表面的物理力學(xué)性能，以理力學(xué)性能，以提高其表面質(zhì)量提高其表面質(zhì)量。第四章第四章 機械加工表面質(zhì)量機械加工表面質(zhì)量 4-4 控制加工表面質(zhì)

40、量的途徑控制加工表面質(zhì)量的途徑一、選擇合理的磨削參數(shù)一、選擇合理的磨削參數(shù) 生產(chǎn)中比較可行的辦法是通過試驗來確定磨削參數(shù)：先生產(chǎn)中比較可行的辦法是通過試驗來確定磨削參數(shù)：先按初步選定的磨削參數(shù)試磨，檢查工件表面熱損傷情況，據(jù)按初步選定的磨削參數(shù)試磨，檢查工件表面熱損傷情況，據(jù)此調(diào)整磨削參數(shù)直至最后確定下來。另一種方法是在磨削過此調(diào)整磨削參數(shù)直至最后確定下來。另一種方法是在磨削過程中連續(xù)測量磨削區(qū)溫度，然后控制磨削參數(shù)。程中連續(xù)測量磨削區(qū)溫度，然后控制磨削參數(shù)。第四章第四章 機械加工表面質(zhì)量機械加工表面質(zhì)量光整加工是用粒度很細的磨料對工件表面進行微量切削光整加工是用粒度很細的磨料對工件表面進行微

41、量切削和擠壓、擦光的過程。光整加工工藝所使用的工具都是浮動和擠壓、擦光的過程。光整加工工藝所使用的工具都是浮動連接，由加工面自身導(dǎo)向，而相對于工件的定位基準沒有確連接，由加工面自身導(dǎo)向，而相對于工件的定位基準沒有確定的位置，所使用的機床也不需要具有非常精確的成形運動。定的位置，所使用的機床也不需要具有非常精確的成形運動。這些加工方法的主要作用是降低表面粗糙度，一般不能糾正這些加工方法的主要作用是降低表面粗糙度，一般不能糾正形狀和位置誤差，加工精度主要由前面工序保證。形狀和位置誤差，加工精度主要由前面工序保證。光整加工光整加工工藝方法有珩磨、超精加工、研磨、拋光等工藝方法有珩磨、超精加工、研磨、

42、拋光等。4-4 控制加工表面質(zhì)量的途徑控制加工表面質(zhì)量的途徑二、光整加工工藝二、光整加工工藝第四章第四章 機械加工表面質(zhì)量機械加工表面質(zhì)量 4-4 控制加工表面質(zhì)量的途徑控制加工表面質(zhì)量的途徑二、光整加工工藝二、光整加工工藝超精加工：超精加工：用細粒度油石，在較低的壓力和良好的冷卻潤滑用細粒度油石，在較低的壓力和良好的冷卻潤滑條件下，以快而短促的往復(fù)運動，對低速旋轉(zhuǎn)的工件進行振條件下，以快而短促的往復(fù)運動，對低速旋轉(zhuǎn)的工件進行振動研磨的一種微量磨削加工方法。動研磨的一種微量磨削加工方法。珩磨：珩磨：利用珩磨工具對工件表面施加一定的壓力，同時珩磨利用珩磨工具對工件表面施加一定的壓力，同時珩磨工具

43、還要相對工件完成旋轉(zhuǎn)和直線往復(fù)運動，以去除工件表工具還要相對工件完成旋轉(zhuǎn)和直線往復(fù)運動，以去除工件表面的凸峰的一種加工方法。珩磨后工件圓度和圓柱度一般可面的凸峰的一種加工方法。珩磨后工件圓度和圓柱度一般可控制在控制在0.0030.005mm，尺寸精度可達，尺寸精度可達IT6IT5，表面粗糙度，表面粗糙度在在Ra0.20.025m之間。之間。第四章第四章 機械加工表面質(zhì)量機械加工表面質(zhì)量 4-4 控制加工表面質(zhì)量的途徑控制加工表面質(zhì)量的途徑二、光整加工工藝二、光整加工工藝研磨：研磨：利用研磨工具和工件的相對運動，在研磨劑的作用下，利用研磨工具和工件的相對運動，在研磨劑的作用下，對工件表面進行光整

44、加工的一種加工方法。研磨可采用專用對工件表面進行光整加工的一種加工方法。研磨可采用專用的設(shè)備進行加工，也可采用簡單的工具，如研磨心棒、研磨的設(shè)備進行加工，也可采用簡單的工具，如研磨心棒、研磨套、研磨平板等對工件表面進行手工研磨。研磨可提高工件套、研磨平板等對工件表面進行手工研磨。研磨可提高工件的形狀精度及尺寸精度，但不能提高表面位置精度，研磨后的形狀精度及尺寸精度，但不能提高表面位置精度，研磨后工件的尺寸精度可達工件的尺寸精度可達0.001mm，表面粗糙度可達，表面粗糙度可達Ra0.025 0.006m。第四章第四章 機械加工表面質(zhì)量機械加工表面質(zhì)量對于承受高應(yīng)力、交變載荷的零件可以采用噴丸、

45、液壓、對于承受高應(yīng)力、交變載荷的零件可以采用噴丸、液壓、擠壓等表面強化工藝使表面層產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力和冷硬層并降擠壓等表面強化工藝使表面層產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力和冷硬層并降低表面粗糙度值，從而提高耐疲勞強度及抗應(yīng)力腐蝕性能。低表面粗糙度值，從而提高耐疲勞強度及抗應(yīng)力腐蝕性能。但是采用強化工藝時應(yīng)很好控制工藝參數(shù)，不要造成過度硬但是采用強化工藝時應(yīng)很好控制工藝參數(shù)，不要造成過度硬化，否則會使表面完全失去塑性性質(zhì)，甚至引起顯微裂紋和化，否則會使表面完全失去塑性性質(zhì)，甚至引起顯微裂紋和材料剝落，帶來不良的后果。材料剝落，帶來不良的后果。4-4 控制加工表面質(zhì)量的途徑控制加工表面質(zhì)量的途徑三、采用冷壓強化工藝三、

46、采用冷壓強化工藝第四章第四章 機械加工表面質(zhì)量機械加工表面質(zhì)量 4-4 控制加工表面質(zhì)量的途徑控制加工表面質(zhì)量的途徑三、采用冷壓強化工藝三、采用冷壓強化工藝1.噴丸噴丸 噴丸強化噴丸強化是利用壓縮空氣或離心力將大量直徑為是利用壓縮空氣或離心力將大量直徑為0.44mm的珠丸高速打擊零件表面，使其產(chǎn)生冷硬層和殘余壓應(yīng)力，可的珠丸高速打擊零件表面，使其產(chǎn)生冷硬層和殘余壓應(yīng)力，可顯著提高零件的疲勞強度。珠丸可以采用鑄鐵、砂石以及鋼鐵顯著提高零件的疲勞強度。珠丸可以采用鑄鐵、砂石以及鋼鐵制造。所用設(shè)備是壓縮空氣噴丸裝置或機械離心式噴丸裝置，制造。所用設(shè)備是壓縮空氣噴丸裝置或機械離心式噴丸裝置，這些裝置使

47、珠丸能以這些裝置使珠丸能以3550mm/s的速度噴出。噴丸強化工藝可的速度噴出。噴丸強化工藝可用來加工各種形狀的零件，加工后零件表面的硬化層深度可達用來加工各種形狀的零件，加工后零件表面的硬化層深度可達0.7 mm，表面粗糙度值，表面粗糙度值Ra可由可由3.2m減小到減小到0.4m，使用壽命，使用壽命可提高幾倍甚至幾十倍?？商岣邘妆渡踔翈资?。第四章第四章 機械加工表面質(zhì)量機械加工表面質(zhì)量 4-4 控制加工表面質(zhì)量的途徑控制加工表面質(zhì)量的途徑三、采用冷壓強化工藝三、采用冷壓強化工藝2.滾壓加工滾壓加工滾壓加工是在常溫下通過淬硬的滾壓工具（滾輪或滾珠）滾壓加工是在常溫下通過淬硬的滾壓工具（滾輪或

48、滾珠）對工件表面施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形，將工件表面上原有對工件表面施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形，將工件表面上原有的波峰填充到相鄰的波谷中，從而以減小了表面粗糙度值，并的波峰填充到相鄰的波谷中，從而以減小了表面粗糙度值，并在其表面產(chǎn)生了冷硬層和殘余壓應(yīng)力，使零件的承載能力和疲在其表面產(chǎn)生了冷硬層和殘余壓應(yīng)力，使零件的承載能力和疲勞強度得以提高。滾壓加工可使表面粗糙度勞強度得以提高。滾壓加工可使表面粗糙度Ra值從值從1.255m減小到減小到0.80.63m，表面層硬度一般可提高，表面層硬度一般可提高20%40%，表面，表面層金屬的耐疲勞強度可提高層金屬的耐疲勞強度可提高30%50%。滾壓用的滾輪

49、常用碳。滾壓用的滾輪常用碳素工具鋼素工具鋼T12A或者合金工具鋼或者合金工具鋼CrWMn、Cr12、CrNiMn等材等材料制造，淬火硬度在料制造，淬火硬度在6264HRC；或用硬質(zhì)合金；或用硬質(zhì)合金YG6、YT15等等制成。制成。第四章第四章 機械加工表面質(zhì)量機械加工表面質(zhì)量 4-4 控制加工表面質(zhì)量的途徑控制加工表面質(zhì)量的途徑三、采用冷壓強化工藝三、采用冷壓強化工藝3.金剛石壓光金剛石壓光金剛石壓光是一種用金剛石擠壓加工表面的新工藝，國外金剛石壓光是一種用金剛石擠壓加工表面的新工藝，國外已在精密儀器制造業(yè)中得到較廣泛的應(yīng)用。壓光后的零件表面已在精密儀器制造業(yè)中得到較廣泛的應(yīng)用。壓光后的零件表

50、面粗糙度可達粗糙度可達Ra0.40.02m，耐磨性比磨削后的提高，耐磨性比磨削后的提高1.53倍，倍，但比研磨后的低但比研磨后的低2040%，而生產(chǎn)率卻比研磨高得多。金剛石，而生產(chǎn)率卻比研磨高得多。金剛石壓光用的機床必須是高精度機床，它要求機床剛性好、抗振性壓光用的機床必須是高精度機床，它要求機床剛性好、抗振性好，以免損壞金剛石。此外，它還要求機床主軸精度高，徑向好，以免損壞金剛石。此外，它還要求機床主軸精度高，徑向跳動和軸向竄動在跳動和軸向竄動在0.01mm以內(nèi)，主軸轉(zhuǎn)速能在以內(nèi)，主軸轉(zhuǎn)速能在25006000 r/min的范圍內(nèi)無級調(diào)速。機床主軸運動與進給運動應(yīng)分離，的范圍內(nèi)無級調(diào)速。機床主

51、軸運動與進給運動應(yīng)分離，以保證壓光的表面質(zhì)量。以保證壓光的表面質(zhì)量。第四章第四章 機械加工表面質(zhì)量機械加工表面質(zhì)量 4-4 控制加工表面質(zhì)量的途徑控制加工表面質(zhì)量的途徑三、采用冷壓強化工藝三、采用冷壓強化工藝4.液體磨料強化液體磨料強化液體磨料強化是利用液體和磨料的混合物高速噴射到已加液體磨料強化是利用液體和磨料的混合物高速噴射到已加工表面，以強化工件表面，提高工件的耐磨性、抗蝕性和疲勞工表面，以強化工件表面，提高工件的耐磨性、抗蝕性和疲勞強度的一種工藝方法。強度的一種工藝方法。液體和磨料在液體和磨料在400800Pa壓力下，經(jīng)過噴嘴高速噴出，射壓力下，經(jīng)過噴嘴高速噴出，射向工件表面，借磨粒的

52、沖擊作用，碾壓加工表面，工件表面產(chǎn)向工件表面，借磨粒的沖擊作用，碾壓加工表面，工件表面產(chǎn)生塑性變形，變形層僅為幾十微米。加工后的工件表面具有殘生塑性變形，變形層僅為幾十微米。加工后的工件表面具有殘余壓應(yīng)力，提高了工件的耐磨性、抗蝕性和疲勞強度。余壓應(yīng)力，提高了工件的耐磨性、抗蝕性和疲勞強度。第四章第四章 機械加工表面質(zhì)量機械加工表面質(zhì)量 4-4 控制加工表面質(zhì)量的途徑控制加工表面質(zhì)量的途徑四、表面質(zhì)量的檢查四、表面質(zhì)量的檢查1.表面粗糙度的測定表面粗糙度的測定2.冷作硬化的測定冷作硬化的測定1）金相法）金相法 將試件的側(cè)面制成金相磨片，腐蝕后放大將試件的側(cè)面制成金相磨片，腐蝕后放大200100

53、0倍，即可從其金相組織判斷硬化深度及程度。倍，即可從其金相組織判斷硬化深度及程度。2）X光法光法 將一束將一束X光線照射在金屬上光線照射在金屬上,射線將在晶胞中反射出來，射線將在晶胞中反射出來，在光譜上得出許多成虛線的干涉圈。如果晶粒破碎或晶格扭在光譜上得出許多成虛線的干涉圈。如果晶粒破碎或晶格扭曲變形時，則干涉圈變成實線；如果晶格參數(shù)有變化，曲變形時，則干涉圈變成實線；如果晶格參數(shù)有變化，則干則干涉圈將產(chǎn)生位移，同時強度減弱，可用膠片記錄其結(jié)果。利涉圈將產(chǎn)生位移，同時強度減弱，可用膠片記錄其結(jié)果。利用這一原理，先照出試件基體用這一原理，先照出試件基體X光譜，與加工層的光譜，與加工層的X光譜比

54、光譜比較，用機械拋光或電拋光逐次去掉加工層，將所照較，用機械拋光或電拋光逐次去掉加工層，將所照X光譜比光譜比較之，直至與基體一致，即可從機械拋光等去掉的厚度得到較之，直至與基體一致，即可從機械拋光等去掉的厚度得到硬化深度。硬化深度。第四章第四章 機械加工表面質(zhì)量機械加工表面質(zhì)量 4-4 控制加工表面質(zhì)量的途徑控制加工表面質(zhì)量的途徑四、表面質(zhì)量的檢查四、表面質(zhì)量的檢查2.冷作硬化的測定冷作硬化的測定3）測量顯微硬度法）測量顯微硬度法 a、HV值法：用機械拋光或電拋光逐層去除冷硬層，測量值法：用機械拋光或電拋光逐層去除冷硬層，測量其顯微硬度，直至與基體相同為止，從去除的厚度可得到硬其顯微硬度，直至

55、與基體相同為止，從去除的厚度可得到硬化深度?；疃?。b、硬化層深度硬化層深度h：在試件的側(cè)面磨出金相磨片，從外向內(nèi)：在試件的側(cè)面磨出金相磨片，從外向內(nèi)打顯微硬度，從其硬度變化得知硬化深度，如果硬化層很薄，打顯微硬度，從其硬度變化得知硬化深度，如果硬化層很薄，則這種方法不行。則這種方法不行。c、當硬化層很薄時，可在斜切面上測量顯微硬度。一般當硬化層很薄時，可在斜切面上測量顯微硬度。一般斜切角斜切角=0o30 2o30，h=Isin，要注意斜切方向應(yīng)在縱，要注意斜切方向應(yīng)在縱向粗糙度上，即與主運動方向平行，斜切加工要用研磨、電向粗糙度上，即與主運動方向平行，斜切加工要用研磨、電加工等方法，避免在斜

56、切面上產(chǎn)生加工硬化而影響測量效果。加工等方法，避免在斜切面上產(chǎn)生加工硬化而影響測量效果。第四章第四章 機械加工表面質(zhì)量機械加工表面質(zhì)量 4-4 控制加工表面質(zhì)量的途徑控制加工表面質(zhì)量的途徑四、表面質(zhì)量的檢查四、表面質(zhì)量的檢查2.冷作硬化的測定冷作硬化的測定4）脆性涂料法）脆性涂料法5）激光全息法）激光全息法6）再結(jié)晶法）再結(jié)晶法第四章第四章 機械加工表面質(zhì)量機械加工表面質(zhì)量 4-4 控制加工表面質(zhì)量的途徑控制加工表面質(zhì)量的途徑四、表面質(zhì)量的檢查四、表面質(zhì)量的檢查3.金相組織變化的測定金相組織變化的測定(1)氧化膜法氧化膜法 磨削燒傷時，表面形成氧化膜，隨著燒傷時的溫不同，呈磨削燒傷時，表面形成

57、氧化膜，隨著燒傷時的溫不同，呈現(xiàn)不同顏色，從而可看出其燒程度?，F(xiàn)不同顏色，從而可看出其燒程度。(2)顯微硬度法顯微硬度法 由于磨削燒傷時表層的顯微硬度有變化，故可從顯微硬度由于磨削燒傷時表層的顯微硬度有變化，故可從顯微硬度來測定燒傷的程度和深度。具體方法同上。來測定燒傷的程度和深度。具體方法同上。(3)金相組織法金相組織法 同上同上(4)酸洗法酸洗法 將工件加工面浸泡在硝酸溶液（將工件加工面浸泡在硝酸溶液（35%HNO3）中）中3045s后，如表面呈黑色則有燒傷，呈暗灰色則無燒傷。后，如表面呈黑色則有燒傷，呈暗灰色則無燒傷。第四章第四章 機械加工表面質(zhì)量機械加工表面質(zhì)量 4-4 控制加工表面質(zhì)

58、量的途徑控制加工表面質(zhì)量的途徑四、表面質(zhì)量的檢查四、表面質(zhì)量的檢查4.殘余應(yīng)力的測定殘余應(yīng)力的測定（1）物理化學(xué)法）物理化學(xué)法 將有殘余應(yīng)力的試件放人相應(yīng)的腐蝕劑中，表面就會產(chǎn)將有殘余應(yīng)力的試件放人相應(yīng)的腐蝕劑中，表面就會產(chǎn)生裂紋。從裂紋的方向可以判斷殘余應(yīng)力的性質(zhì)，縱向裂紋是生裂紋。從裂紋的方向可以判斷殘余應(yīng)力的性質(zhì)，縱向裂紋是由切向應(yīng)力引起的，橫向裂紋是由軸向拉應(yīng)力引起的。從裂紋由切向應(yīng)力引起的，橫向裂紋是由軸向拉應(yīng)力引起的。從裂紋出現(xiàn)的時間，可定性的估計殘余應(yīng)力的大小。裂紋出現(xiàn)愈快，出現(xiàn)的時間，可定性的估計殘余應(yīng)力的大小。裂紋出現(xiàn)愈快，殘余應(yīng)力愈大。殘余應(yīng)力愈大。所用腐蝕劑，對鋼來說是弱

59、堿溶液，對黃銅、錫青銅來所用腐蝕劑，對鋼來說是弱堿溶液，對黃銅、錫青銅來說是銨、汞鹽。說是銨、汞鹽。第四章第四章 機械加工表面質(zhì)量機械加工表面質(zhì)量 4-4 控制加工表面質(zhì)量的途徑控制加工表面質(zhì)量的途徑四、表面質(zhì)量的檢查四、表面質(zhì)量的檢查4.殘余應(yīng)力的測定殘余應(yīng)力的測定（2）光譜法）光譜法 在試件上放一張銀箔并照下在試件上放一張銀箔并照下X 光譜圖，得到一系列虛線光譜圖，得到一系列虛線的干涉圈，并將它作為比較干涉線位移、亮度、粗細的標準。的干涉圈，并將它作為比較干涉線位移、亮度、粗細的標準。在試件上照下光譜圖，與銀箔在試件上照下光譜圖，與銀箔X光譜圖進行比較：光譜圖進行比較：1）干涉線由虛線變?yōu)?/p>

60、實線；工件由于受力、熱作用產(chǎn)）干涉線由虛線變?yōu)閷嵕€；工件由于受力、熱作用產(chǎn)生塑性變形的整體內(nèi)應(yīng)力。生塑性變形的整體內(nèi)應(yīng)力。2）干涉線沖散，線條好象變粗；由于多晶體金屬晶粒）干涉線沖散，線條好象變粗；由于多晶體金屬晶粒變形產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。變形產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。3）干涉線變暗；由于工件冷作硬化產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。）干涉線變暗；由于工件冷作硬化產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。4）干涉線變暗變寬而旁有麻點，上述三種應(yīng)力都存在。）干涉線變暗變寬而旁有麻點，上述三種應(yīng)力都存在。第四章第四章 機械加工表面質(zhì)量機械加工表面質(zhì)量 4-4 控制加工表面質(zhì)量的途徑控制加工表面質(zhì)量的途徑四、表面質(zhì)量的檢查四、表面質(zhì)量的檢查4.殘余應(yīng)力的測

61、定殘余應(yīng)力的測定（3）機械法）機械法 這種方法的原理是根據(jù)變形量來計算殘余應(yīng)力的大小，這種方法的原理是根據(jù)變形量來計算殘余應(yīng)力的大小，只能測量第一類殘余應(yīng)力，是實驗室常用的定量測試方法。只能測量第一類殘余應(yīng)力，是實驗室常用的定量測試方法。具體實驗原理見材料力學(xué)有關(guān)知識。具體實驗原理見材料力學(xué)有關(guān)知識。第四章第四章 機械加工表面質(zhì)量機械加工表面質(zhì)量 4-4 控制加工表面質(zhì)量的途徑控制加工表面質(zhì)量的途徑四、表面質(zhì)量的檢查四、表面質(zhì)量的檢查5.裂紋的測定裂紋的測定 如果表面經(jīng)過精加工，可能用肉眼就能發(fā)現(xiàn)，也可用如果表面經(jīng)過精加工，可能用肉眼就能發(fā)現(xiàn)，也可用滲透法看出。內(nèi)在的裂紋可以用磁力探傷、超聲波

62、探傷或發(fā)滲透法看出。內(nèi)在的裂紋可以用磁力探傷、超聲波探傷或發(fā)聲裝置等來檢查。聲裝置等來檢查。（1）磷粉探傷磷粉探傷 （2）超聲波探傷）超聲波探傷 （3）渦流探傷法）渦流探傷法 （4）聲發(fā)射檢測）聲發(fā)射檢測 （5）顯微分析法）顯微分析法第四章第四章 機械加工表面質(zhì)量機械加工表面質(zhì)量 機械加工過程中產(chǎn)生的振動，也和其它的機械振動一樣，機械加工過程中產(chǎn)生的振動，也和其它的機械振動一樣，按其產(chǎn)生的原因可分為按其產(chǎn)生的原因可分為自由振動自由振動、強迫振動強迫振動和和自激振動自激振動三大三大類。類。4-5 機械加工中振動的基本概念機械加工中振動的基本概念一、振動對機械加工的影響一、振動對機械加工的影響l

63、振動會在工件加工表面出現(xiàn)振紋，降低了工件的加工精振動會在工件加工表面出現(xiàn)振紋，降低了工件的加工精度和表面質(zhì)量；度和表面質(zhì)量；l 振動會引起刀具崩刃打刀現(xiàn)象并加速刀具或砂輪的磨損；振動會引起刀具崩刃打刀現(xiàn)象并加速刀具或砂輪的磨損；l 振動使機床連接部分松動，影響運動副的工作性能，并振動使機床連接部分松動，影響運動副的工作性能，并導(dǎo)致機床喪失精度；導(dǎo)致機床喪失精度；l 強烈的振動及伴隨而來的噪聲，還會污染環(huán)境，危害操強烈的振動及伴隨而來的噪聲，還會污染環(huán)境，危害操作者的身心健康。為減小加工過程中的振動，有時不得不作者的身心健康。為減小加工過程中的振動，有時不得不降低切削用量，使機械加工生產(chǎn)率降低。

64、降低切削用量，使機械加工生產(chǎn)率降低。第四章第四章 機械加工表面質(zhì)量機械加工表面質(zhì)量機械加工振動機械加工振動自激振動自激振動自由振動自由振動強迫振動強迫振動當系統(tǒng)受到初始干擾力激勵破壞了其平衡狀態(tài)后，系統(tǒng)僅靠彈性恢復(fù)力來維持的振動稱為自由振動。由于總存在阻尼，自由振動將逐漸衰減。(占5%)系統(tǒng)在周期性激振力(干擾力)持續(xù)作用下產(chǎn)生的振動，稱為強迫振動。強迫振動的穩(wěn)態(tài)過程是諧振動，只要有激振力存在振動系統(tǒng)就不會被阻尼衰減掉。(占30%)在沒有周期性干擾力作用的情況下，由振動系統(tǒng)本身產(chǎn)生的交變力所激發(fā)和維持的振動，稱為自激振動。切削過程中產(chǎn)生的自激振動也稱為顫振。(占65%)4-5 機械加工中振動的

65、基本概念機械加工中振動的基本概念二、機械加工中振動的種類及其主要特點二、機械加工中振動的種類及其主要特點第四章第四章 機械加工表面質(zhì)量機械加工表面質(zhì)量按工藝系統(tǒng)的自由度數(shù)量分：按工藝系統(tǒng)的自由度數(shù)量分：l單自由度系統(tǒng)振動：用一個獨立坐標就可以確定的振動；單自由度系統(tǒng)振動：用一個獨立坐標就可以確定的振動；l多自由度系統(tǒng)振動：用多個獨立坐標才能確定的振動；多自由度系統(tǒng)振動：用多個獨立坐標才能確定的振動；4-5 機械加工中振動的基本概念機械加工中振動的基本概念二、機械加工中振動的種類及其主要特點二、機械加工中振動的種類及其主要特點第四章第四章 機械加工表面質(zhì)量機械加工表面質(zhì)量強迫振動的振源有來自機床

66、內(nèi)部的強迫振動的振源有來自機床內(nèi)部的機內(nèi)振源機內(nèi)振源和來自機床和來自機床外部的外部的機外振源機外振源兩大類。機外振源甚多，但它們都是通過地兩大類。機外振源甚多，但它們都是通過地基傳給機床的，可通過加設(shè)隔振地基來隔離?；鶄鹘o機床的，可通過加設(shè)隔振地基來隔離。4-6 機械加工中的強迫振動與抑制機械加工中的強迫振動與抑制一、強迫振動產(chǎn)生的原因一、強迫振動產(chǎn)生的原因強迫振動強迫振動的振源的振源 系統(tǒng)外部的周期性干擾力系統(tǒng)外部的周期性干擾力 旋轉(zhuǎn)零件的質(zhì)量偏心旋轉(zhuǎn)零件的質(zhì)量偏心 傳動機構(gòu)的缺陷傳動機構(gòu)的缺陷 切削過程的間隙特性切削過程的間隙特性 l 機床電機的振動機床電機的振動l 機床高速旋轉(zhuǎn)件不平衡引起的振動機床高速旋轉(zhuǎn)件不平衡引起的振動l 機床傳動機構(gòu)缺陷引起的振動，如齒機床傳動機構(gòu)缺陷引起的振動，如齒輪的側(cè)隙、皮帶張緊力的變化等輪的側(cè)隙、皮帶張緊力的變化等l 切削過程中的沖擊引起的振動切削過程中的沖擊引起的振動l 往復(fù)運動部件的慣性力引起的振動往復(fù)運動部件的慣性力引起的振動 第四章第四章 機械加工表面質(zhì)量機械加工表面質(zhì)量內(nèi)圓磨削振動系統(tǒng) a)模型示意圖 b）動力學(xué)模型 c）受力圖1、動力學(xué)