第三節(jié)機(jī)械加工表面質(zhì)量1(完整版)
【正文】 出 W振入 時(shí) ， 刀架振動(dòng)系統(tǒng)將有持續(xù)的自激振動(dòng)產(chǎn)生 。 激勵(lì)工藝系統(tǒng)產(chǎn)生振動(dòng)運(yùn)動(dòng)的交變力是由 切削過(guò)程本身 產(chǎn)生的，而切削過(guò)程同時(shí)又受工藝系統(tǒng)的振動(dòng)的控制，工藝系統(tǒng)的振動(dòng)一旦停止，動(dòng)態(tài)切削力也就隨之消失。 Ⅱ ） 當(dāng) λ → 1時(shí)， η 會(huì)急劇增大，此現(xiàn)象稱為共振， ＜ λ ＜ ，在該區(qū)增大阻尼 →共振 ↓ Ⅲ ） 當(dāng) λ ＞＞ 1時(shí)， η →0， λ ＞ ，在該區(qū)增加振動(dòng)體的質(zhì)量，可減小振動(dòng)振幅。 (占 35%) 在沒(méi)有周期性干擾力作用的情 況下，由振動(dòng)系統(tǒng)本身產(chǎn)生的 交變力所激發(fā)和維持的振動(dòng)， 稱為自激振動(dòng)。珠丸的直徑一般為 ~4mm， 對(duì)于尺寸較小、表面粗糙度值較小的工件，采用直徑較小的珠丸。這種現(xiàn)象 稱為退火燒傷。（密度小，比容大） 圖 切削熱在表層金屬產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力的示意圖 （ 2）磨削裂紋的產(chǎn)生 （ 3）影響表面殘余應(yīng)力的主要因素 三、表面層金相組織變化與磨削燒傷 淬火燒傷 回火燒傷 退火燒傷 磨削時(shí)工件表面溫度超過(guò)相變臨界 溫度 Ac3時(shí)，則馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。 ?砂輪太硬，使表面粗糙度增大； ?砂輪選得太軟，使表面粗糙度值增大。 ?工件轉(zhuǎn)速對(duì)表面粗糙度值的影響剛好與砂輪轉(zhuǎn)速的影響相反。 ? 脆性材料：加工脆性材料時(shí)，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(diǎn)，使表面粗糙。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。 機(jī)械加工后的零件表面實(shí)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。 這是因?yàn)檫^(guò)分的冷作硬化，將引起金屬組織過(guò)度“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，使零件加速磨損。 表面質(zhì)量對(duì)零件使用性能還有其它方面的影響： 如減小表面粗糙度可提高零件的接觸剛度、密封性和測(cè)量精度；對(duì)滑動(dòng)零件，可降低其摩擦系數(shù)，從而減少發(fā)熱和功率損失。 圖 4－ 41 加工塑性材料時(shí)切削速度對(duì)表面粗糙度的影響 影響切削加工表面粗糙度的因素 刀具幾何形狀 刀具材料、刃磨質(zhì)量 切削用量 工件材料 ?殘留面積 ↓ →Ra↓ ?前角 ↑→ Ra↓ ?后角 ↑→摩擦 ↓→Ra↓ ?刃傾角會(huì)影響實(shí)際工作前角 ? v↑→ Ra↓ ?f↑→ Ra↑ ?ap對(duì) Ra影響不大，太小會(huì)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(qiáng)度 ↑→ Ra↓ ?刃磨質(zhì)量 ↑→ Ra↓ ?冷卻、潤(rùn)滑 ↑→ Ra↓ （二）磨削加工表面粗糙度 磨削中影響粗糙度的幾何因素 磨粒在砂輪上的分布越均勻、磨粒越細(xì)，刃口的等高性越好。 圖 4－ 47 砂輪上的磨粒 磨削中影響粗糙度的物理因素 （ 1）磨削用量 ? 砂輪的轉(zhuǎn)速 ↑ →材料塑性變形 ↓ → 表面粗糙度值 ↓ ； ?磨削深度 ↑、 工件速度 ↑ → 塑性變形 ↑ →表面粗糙度值 ↑ ； 為提高磨削效率，通常在開(kāi)始磨削時(shí)采用較大的徑向進(jìn)給量，而在磨削后期采用較小的徑向進(jìn)給量或無(wú)進(jìn)給量磨削，以減小表面粗糙度值。 （ 1）表面層殘余應(yīng)力的產(chǎn)生 1） 冷態(tài)塑變 工件表面受到擠壓與摩擦，表層產(chǎn)生伸長(zhǎng)塑 變，基體仍處于彈性變形狀態(tài)。 磨削時(shí)，當(dāng)工件表面層溫度超過(guò) 相變臨界溫度 Ac3時(shí)，則馬氏體轉(zhuǎn)變 為奧氏體。 圖 滾壓加工原理 2. 噴丸強(qiáng)化 噴丸強(qiáng)化是利用大量快速運(yùn)動(dòng)的珠丸打擊被加工工件表面，使工件表面產(chǎn)生冷硬層和壓縮殘余應(yīng)力，如圖 813所示為珠丸擠壓工件表面的狀態(tài) , 可顯著提高零件的疲勞強(qiáng)度。 (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(dòng)，稱為強(qiáng)迫 振動(dòng)。 3） 強(qiáng)迫振動(dòng)的幅值既與激振力的幅值有關(guān)，又與工藝系統(tǒng)的特性有關(guān)。 三、機(jī)械加工中的自激振動(dòng)與控制 1．自激振動(dòng)的產(chǎn)生及特征 在實(shí)際加工過(guò)程中，由于偶然的外界干擾（如工件材料硬度不均、加工余量有變化等），會(huì)使切削力發(fā)生變化，從而使工藝系統(tǒng)產(chǎn)生自由振動(dòng)。 這與自由振動(dòng)相似，而與強(qiáng) 迫振動(dòng)根本不同 E A1 A0 A2 A E E+ f自 =f固 取決于一周期獲得的能量 取決于切削過(guò)程本身 2．產(chǎn)生自激振動(dòng)的條件 圖 2 單自由度機(jī)械加工振動(dòng)模型 a） 振動(dòng)模型 b） 力與位移的關(guān)系圖 （ 1） 當(dāng) W振出 W振入 時(shí) ， 由于刀架振動(dòng)系統(tǒng)吸收的能量小于消耗的能
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