【正文】 （ ） （ ）其中：A 強迫振動的振幅， mm 振幅相對于力幅的相位角， radK 系統(tǒng)剛度， N/mm 系統(tǒng)在靜力作用下產(chǎn)生的靜位移， mm 頻率比振動頻率， rad/s振動系統(tǒng)無阻尼時的固有頻率， rad/sV 動態(tài)放大系數(shù)。齊次方程的通解為有阻尼的自由振動過程。內(nèi)部振源：各個電動機的振動，包括電動機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)不平衡引起的振動；機床回轉(zhuǎn)零件的不平衡，例如砂輪、皮帶輪和旋轉(zhuǎn)軸的不平衡引起的振動，運動傳遞過程 中引起的振動，如齒輪嚙合時的沖擊、皮帶輪圓度誤差及皮帶厚度不均引起的張力變化，滾動軸承的套圈和滾子尺寸及形狀誤差，使運動在傳遞過程中產(chǎn)生了振動；往復(fù)部件的沖擊；液壓傳動系統(tǒng)的壓力脈動；切削時的沖擊振動，切削負(fù)荷不均引起切削力的變化而導(dǎo)致的振動。機械加工過程中產(chǎn)生的振動，也和其他的機械振動一樣，按其產(chǎn)生的原因可分為自由震動、強迫振動和自激振動三大類。振動嚴(yán)重時，會產(chǎn)生崩刃現(xiàn)象，使加工過程無法進行下去。又由于大量等高微刃在加工表面留下極微細(xì)的切削痕跡，加上無火花磨削的滑擦、擠壓、拋光作用，所以可以得到很低的表面粗糙度。下面介紹細(xì)密磨削。 控制加工表面質(zhì)量的工藝途徑精密加工工藝的加工精度主要由高精度的機床保證。 控制加工表面質(zhì)量的工藝途徑用工具鋼淬硬自稱的鋼滾輪或鋼珠在零件上進行滾壓，使表層材料產(chǎn)生塑性流動，形成新的光潔表面。噴丸的結(jié)果在表面層產(chǎn)生很大的塑性變形，造成表面的冷作硬化和殘余壓應(yīng)力。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材料剝落，帶來不良的后果。國外研究通過計算機進行過程控制磨削和自適應(yīng)磨削等方法來減少磨削熱。 控制加工表面質(zhì)量的工藝途徑為了直接減少磨削熱的發(fā)生，降低磨削區(qū)的溫度，應(yīng)合理選擇磨削參數(shù)：減少砂輪速度和背吃刀量；適當(dāng)提高進給量和工件速度。已知： T1=8000C， T0=200C， ?=1210 6/0C， E=210 11N/mm，由式（ ）得表面層的熱伸長量：所以線膨脹系數(shù)?殘 1 ⑵ 由于表層金相組織的變化引起的應(yīng)力：表面層回火，表層組織由馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w，其密度增加，由 ?馬 增大到 ?珠，比容積由 V減小到 V△V ，因此表面層產(chǎn)生的收縮受到基體組織的阻礙，就產(chǎn)生了殘余拉應(yīng)力。滲碳、滲氮時如果工藝不當(dāng)，就會在表面層晶界面上析出脆性的碳化物、氮化物，當(dāng)磨削時在熱應(yīng)力作用下，就容易沿著這些組織發(fā)生脆性破壞，而出現(xiàn)網(wǎng)狀裂紋。磨削裂紋的產(chǎn)生 機械加工后的表面層物理機械性能圖 磨削裂紋機械加工后的表面層物理機械性能 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。 當(dāng)殘余拉應(yīng)力超過材料的強度極限時，零件表面就會出現(xiàn)裂紋。殘余應(yīng)力產(chǎn)生的原因 機械加工后的表面層物理機械性能影響殘余應(yīng)力的主要工藝因素：刀具的前角刀具的前角切削速度切削速度工件材料的性質(zhì)和冷卻潤滑液。磨削時表面層殘余應(yīng)力歲磨削條件不同而不同，圖 生的表面層殘余應(yīng)力。 由于不同的金相組織有不同的比容，表面層金相變化的結(jié)果將造成體積的變化。開始冷卻時，當(dāng)?shù)?1層冷到塑性溫度以下，體積收縮，但第 2層阻礙其收縮，第 1層中產(chǎn)生拉應(yīng)力，第 2層中的壓應(yīng)力增加。沿切削速度方向表面產(chǎn)生拉伸變形，晶粒被拉長，金屬密度會下降，即比容增大，而里層材料則阻礙這種變形，因而在表面層產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力，在里層則產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力。由于磨削區(qū)溫度高于馬氏體轉(zhuǎn)變溫度，低于相變溫度而使表面層馬氏體回火產(chǎn)生回火燒傷。影響磨削加工時金相組織變化的因素 機械加工后的表面層物理機械性能 工件材料為 低碳鋼 時不會發(fā)生相變； 高合金鋼 如軸承鋼、高速鋼、鎳鉻鋼等傳熱性特別差，在冷卻不充分時易出現(xiàn)磨削燒傷。 例如在磨削過程中由于采用過大的磨削用量，造成了很深的燒傷層，以后的無進給磨削中磨去了表面的燒傷色，而未能除去燒傷層，則留在工件上的燒傷層就會成為使用中的隱患。 這樣大的加熱速度，促使加工表面局部形成瞬時熱聚集現(xiàn)象，有很高溫升和很大的溫度梯度，出現(xiàn)金相組織的變化，強度和硬度下降，產(chǎn)生殘余應(yīng)力，甚至引起裂紋，這就是 磨削燒傷現(xiàn)象磨削燒傷現(xiàn)象 。影響冷作硬化的主要因素 機械加工后的表面層物理機械性能機械加工后表面層金相組織的變化 磨削加工時切削力比其它加工方法大數(shù)十倍，切削速度也非常高，所以功率消耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其它切削方法。影響冷作硬化的主要因素 機械加工后的表面層物理機械性能③ 切削用量 切削速度增大時，刀具與工件接觸時間短，塑性變形程度減少，同時會使溫度增高，有助于冷硬的回復(fù)，所以硬化層深度和硬度都有所減少。 因此對高溫下工作的零件，能保證疲勞強度的最佳表面層是沒有冷硬層或者只有極小（ 10~20μm）冷作硬化的表面層。 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織的恢復(fù)程度。機械加工后的表面粗糙度機械加工后表面層的冷作硬化 切削或磨削加工時，表面層金屬由于塑性變形使晶體間產(chǎn)生剪切滑移，晶格發(fā)生拉長、扭曲和破碎而得到強化。通常在磨削過程開始時采用較大的徑向進給量，以提高生產(chǎn)率，而在最后采用小徑向進給量或無徑向進給量磨削，以降低粗糙度值。② 砂輪的修整 砂輪的修整質(zhì)量越高，砂輪工作表面上的等高微刃 （圖 ） 就越多，因而磨出的工件表面粗糙度值也就愈低。 從物理因素看，大多數(shù)磨粒只有滑擦、耕犁作用。韌性越好的材料塑性變形越大，且容易出現(xiàn)積屑瘤與鱗刺，使粗糙度嚴(yán)重惡化。理論上的最大粗糙度 Rmax可由刀具形狀、進給量 f，按幾何關(guān)系求得。 零件表面層狀態(tài)對其使用性能有如此大的影響是因為：承受載荷應(yīng)力最大的表面層是金屬的邊界，機械加工后破壞了晶粒的完整性，從而降低了表面的某些機械性能。零件在應(yīng)力狀態(tài)下工作時，會產(chǎn)生 應(yīng)力腐蝕 ，若有裂紋，則更增加了應(yīng)力腐蝕的敏感性。而殘余拉應(yīng)力容易使已加工表面產(chǎn)生裂紋而降低疲勞強度。但冷硬層過深或過硬則容易產(chǎn)生裂紋，反而會降低疲勞強度。 鋼件對應(yīng)力集中敏感，鋼材的強度越高，表面粗糙度對疲勞強度的影響越大。原因： 冷硬提高了表面接觸點處的屈服強度，減少了進一步塑性變形的可能性，并減少了摩擦表面金屬的冷焊現(xiàn)象。前者決定干摩擦?xí)r的實際接觸面積，后者決定潤滑摩擦?xí)r的容油情況。 一對摩擦副在一定的工作條件下通常有一最佳粗糙度值，在確定機器零一對摩擦副在一定的工作條件下通常有一最佳粗糙度值，在確定機器零件的技術(shù)條件時應(yīng)該根據(jù)零件工作的情況及有關(guān)經(jīng)驗，規(guī)定合理的粗糙度。若載荷加重或潤滑條件惡化，磨損曲線將向上向右移動，最佳粗糙度值也隨之右移。機械加工后的表面質(zhì)量表面質(zhì)量對零件使用性能的影響對零件耐磨性的影響 在摩擦副的材料、熱處理情況和潤滑條件已經(jīng)確定的情況下， 零件的表面質(zhì)量對耐磨性能起決定零件的表面質(zhì)量對耐磨性能起決定性的作用。表面波度： 是介于加工精度（宏觀幾何形狀誤差 L3/H3＞ 1000）和表面粗糙度之間的一種帶有周期性的幾何形狀誤差，其波高與波長的比值在 40≤L2/H2≤1000的范圍。 主要討論機械加工表面質(zhì)量的含義、表面質(zhì)量對使用性能的影響、表面質(zhì)量產(chǎn)生的機理等。第七章 機械加工表面質(zhì)量 保證機器的使用性能和延長使用壽命，需提高機器零件的耐磨性、疲勞強度、抗蝕性、密封性、接觸剛度等性能，主要取決于零件的表面質(zhì)量。 旨在研究零件表面層在加工中的變化和機理，掌握機械加工中各種工藝因素對表面質(zhì)量的影響規(guī)律，控制加工中的各種影響因素，以滿足表面質(zhì)量的要求。有兩部分：⑴ 表面層的幾何形狀 表面粗糙度： 是指表面微觀幾何形狀誤差，其波高與波長的比值在 L1/H1＜ 40的范圍內(nèi)。表面層殘余應(yīng)力： 由于加工過程中