機械加工表面質(zhì)量加工培訓(xùn)講義-文庫吧在線文庫
【正文】 2－通道孔 3－砂輪中心孔 4－有徑向小孔的薄壁套 圖 開槽砂輪 a） 槽均勻分布 b） 槽均勻分布 第四節(jié) 提高表面層物理力學(xué)性能的加工方法 1．滾壓加工 滾壓加工是利用經(jīng)過淬火和精細研磨過的滾輪或滾珠，在常溫狀態(tài)下對金屬表面進行擠壓，使受壓點產(chǎn)生彈性和塑性變形，表層的凸起部分向下壓，凹下部分向上擠，逐漸將前工序留下的波峰壓平，降低了表面粗糙度；同時它還能使工件表面產(chǎn)生硬化層和殘余壓應(yīng)力。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。 影響磨削加工表面粗糙度的因素 ?粒度 ↓→Ra↓ ? 金剛石筆鋒利 ↑， 修正導(dǎo)程、徑向進給量 ↓→ Ra↓ ?磨粒等高性 ↑→Ra↓ ?硬度 ↑→鈍化磨粒脫落 ↓→ Ra↑ ?硬度 ↓→磨粒脫落 ↑→Ra↑ ?硬度合適、自勵性好 ↑→Ra↓ ?太硬、太軟、韌性、導(dǎo)熱性差↑→ Ra↓ 砂輪粒度 工件材料性質(zhì) 砂輪修正 磨削用量 砂輪硬度 ?砂輪 V↑→ Ra↓ ?ap、 工件 V↑→ 塑變 ↑→ Ra↑ ?粗磨 ap↑→生產(chǎn)率 ↑ ?精磨 ap↓→ Ra↓(ap=0光磨 ) 影響表面層物理力學(xué)性能的主要因素 表面物理力學(xué)性能 影響金相組織變化因素 影響顯微硬度因素 影響殘余應(yīng)力因素 ?塑變引起的冷硬 ?金相組織變化引起的硬度變化 ?冷塑性變形 ?熱塑性變形 ?金相組織變化 ?切削熱 1. 表面層的冷作硬化 （ 1） 表面層加工硬化的產(chǎn)生 定義： 機械加工時，工件表面層金屬受到切削力的作用產(chǎn)生強烈的塑性變形，使晶格扭曲，晶粒間產(chǎn)生剪切滑移，晶粒被拉長、纖維化甚至碎化，從而使表面層的強度和硬度增加，這種現(xiàn)象稱為加工硬化，又稱冷作硬化和強化。 工件的轉(zhuǎn)速增大，通過加工表面的磨粒數(shù)減少，因此表面粗糙度值增大 。 （ 2）切削速度的影響 加工塑性材料時，切削速度對表面粗糙度的影響（對積屑瘤和鱗刺的影響）見如 圖 441所示。 表面粗糙度值越小，表面缺陷越少，工件耐疲勞性越好；反之，加工表面越粗糙，表面的紋痕越深，紋底半徑越小，其抗疲勞破壞的能力越差。雖然只有極薄的一層（幾微米 ~幾十微米），但都錯綜復(fù)雜地影響著機械零件的精度、耐磨性、配合精度、抗腐蝕性和疲勞強度等，從而影響產(chǎn)品的使用性能和壽命，因此必須加以足夠的重視。 ?并非冷作硬化程度越高，耐磨性就越高。 （ 2）表面殘余應(yīng)力對零件耐腐蝕性能的影響 零件表面殘余壓應(yīng)力使零件表面緊密，腐蝕性物質(zhì)不易進入，可增強零件的耐腐蝕性，而表面殘余拉應(yīng)力則降低零件耐腐蝕性。 （ 3）進給量的影響 減小進給量 f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。因此，砂輪修整的質(zhì)量對磨削表面的粗糙度影響很大。這種應(yīng)力即為表面層的殘余應(yīng)力。 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)象稱為回火燒傷。如圖 為典型的滾壓加工示意圖。由于總存在阻尼， 自由振動將逐漸衰減，如圖 814a所示。 2）強迫振動的振動頻率與外界激振力的頻率相同，而與系統(tǒng)的固有頻率無關(guān)。靜剛度影響工件的幾何形狀及尺寸精度，動剛度影響工件的表面粗糙度。 自激振動的頻率接近于系統(tǒng) 的固有頻率，即顫振頻率取 決于振動系統(tǒng)的固有特性。 a） 前后兩轉(zhuǎn)的振紋沒有相位差（ ψ=0） 圖 4a b） 前后兩轉(zhuǎn)的振紋相位差為 ψ=π圖 4b c） 后一轉(zhuǎn)的振紋相位超前， 0ψπ圖 4c d） 后一轉(zhuǎn)的振紋相位滯后，即 0ψ π圖 4d 圖 4 再生顫振時振紋相位角與平均切削厚度的關(guān)系 a） ψ=0 b） ψ=π c） 0ψπ d） 0ψ π 2）重迭系數(shù)對再生顫振的影響 重 迭 系 數(shù) 前一次切削工件表面形成的波紋面寬度在相繼的后一次切削的有效寬度中所占的比例，用 μ表示。（ 削扁鏜桿試驗 ） 提高工藝系統(tǒng)抗振性 合理選擇切削用量 合理選擇刀具參數(shù) 采用變速切削 采用 減振裝置 合理調(diào)整主振模態(tài)剛度比及其組合 ?前角、主偏角 ↑→自振 ↓ ?后角 ↓→自振 ↓； 但太小時 →自振 ↑ 抑制再生顫振方法用于工藝系 統(tǒng)剛性較好的場合。 削扁鏜桿實驗 圖 10 削扁鏜桿鏜孔 取鏜桿 a= ， vc=40m/min， f=， ap =3mm， 鏜桿懸伸長度為 550mm。精加工前常有滲碳、滲氮及淬火工序。 ~320176。 圖 10所示為削扁鏜桿， x1是削扁鏜桿的小剛度主軸， x2是削扁鏜桿的大剛度主軸。 圖 6是兩個自由度振型耦合顫振動力學(xué)模型 刀具等效質(zhì)量為 m， 相互垂直的等效剛度系數(shù)分別為 k k2（ 設(shè) k1 k2） 剛度
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