【文章內(nèi)容簡介】 磨削工件表面質量的影響。本次實驗目的之一是測量表面質量，而機械加工中工件表面質量的主要衡量標準是表面粗糙度，測量表面粗糙度的方法在測工件表面質量上是很廣泛的，所以評價工件表面質量的好壞的有效方法是準確的測量工件表面粗糙度。表面粗糙度的測量方法有很多種。本文分別從接觸式測量和非接觸式測量來介紹表面質量測量的幾種方法。表面粗糙度是指加工表面具有的兩波峰或兩波谷之間的距離。表面粗糙度等級如圖41：圖41作為衡量表面質量的主要依據(jù)，被加工零件的表面粗糙度對于產(chǎn)品使用性能和壽命來說尤為重要，尤其對在高溫，高速和高壓條件下工作的機械零件影響更大。因此，在零件加工、使用中必須對表面粗糙度予以控制，提高零件生產(chǎn)時的表面質量，保證產(chǎn)品質量。所以表面粗糙度的測量方法的研究至關重要。隨著對加工零件表面質量的要求越來越高，零件表面粗糙度的精確測量顯得尤其的重要。 比較法比較法車間生產(chǎn)最簡單便于操作的辦法，是一種將被測表面和標準的工件比較樣塊進行分析比較，直接用眼睛或者借助顯微鏡、放大鏡更細微的觀察比較；當然也可以用比較簡單的過程像用手觸摸，手指甲劃過表面來判斷工件表面粗糙度，同樣這種方法相對來說只能得到一個模糊的粗糙度范圍。因此，比較法一般用于相對于比較樣塊能明顯目測的工件。這里有一個大致標準Ra μm，被加工的零件表面粗糙度可以直接與標準樣塊進行目測比較。當目測的方法不能達到目的時，傳統(tǒng)方法是用手指甲以合適的速度分別在被測工件和標準樣塊劃過，憑手感判斷。根據(jù)經(jīng)驗，表面粗糙度與手指移動速度的關系如表41：表41手指移動速度表面微觀不平間距≤不適合≈25mm/s～ 比較顯微鏡（25~50倍）～放大鏡（5~10倍） 針描法針描法又被叫做觸針法，是利用表面粗糙度測量儀的測針在被測表面上進行測量，這種儀器用一種金剛石觸針按照一定的速度在工件表面輕輕移動，工件表面的不平整會引起觸針的上下移動，測量儀把測針移動的值經(jīng)過一些轉換（一般經(jīng)過電信號轉換）后，再經(jīng)儀器的放大和運算，可以得到被測工件表面粗糙度Ra值和其評定參數(shù)。測針式表面粗糙度測量方法在機械加工零件表面質量測量上非常常見。當然由其原理可知，測針針尖半徑對被測零件的輪廓是有影響的，針尖半徑為零時，工件表面粗糙度測得值就和實際值相等，所以測針針尖半徑越小，測得工件表面粗糙度就越準確，但是有個新的問題就是極小的針尖會對工件表面造成劃傷，因此觸針式表面粗糙度測量方法在超高精表面的測量中并不適用。目前適用最廣泛的一類觸針式測量儀是電動輪廓儀，這種機械是通過傳感器把測針的上下移動轉換成電信號，對電信號處理過后在一起上直接顯示粗糙度值。如圖42即為其中一種觸針式粗糙度測量儀。圖42 觸針式粗糙度測量儀 光切法光切法是采用光切顯微鏡利用光切原理對表面粗糙度進行測量的方法。這種方法相對來說比較繁瑣，先通過目鏡觀察表面粗糙度的輪廓圖像，再通過測量裝置測出Rz和Ry。它主要是針對參數(shù)Rz，也可以直接根據(jù)測量描繪的輪廓圖像，得到Ra值，但是這種方式在實際測量中并不常用，不僅是因為操作步驟繁復的原因，～80μm之間，超出這個范圍就無法得到清晰的輪廓圖像。 表面質量測量方法選擇 本次空心球型超硬砂輪磨削表面質量分析實驗研究將采用針描法來進行表面質量分析。表面粗糙度的測定采用針描法，使用德國Ｈｏｍｍｅｌｗｅｒｋｅ公司制造的集成化表面粗糙度儀T8000,測得的表面質量粗糙度參數(shù)為Ra. 在本文的研究中，采用德國霍梅爾有限公司研制的粗糙度儀Ｔ８０００在垂直于磨削方向上測量被工件表面粗糙度Ra，如圖43。圖43 實驗用T8000型粗糙度測量儀 測量原理本測量系統(tǒng)是基于電感式位移傳感原理進行工作的。測針在被測工件表面上移動，而被測工件表面不平整所帶來測針上下位移值會使線圈和鐵片之間距離改變一些，這些位移量會使線圈產(chǎn)生感應電流，隨之電流線圈產(chǎn)生的感應電壓會有變化。電壓的變化經(jīng)過傳感器、采集器處理之后形成與位移量一致的電信號，然后通過系統(tǒng)的進一步分析處理，測量儀器最終輸出相對應的粗糙度值。 磨削方式 外圓磨削的機床一般分為萬能和普通外圓磨床（如圖51），還有無心外圓磨床。外圓磨床的產(chǎn)生主要是適應1730年代左右縫紉機、自行車槍械等零件處理后的加工。當時這類天然的磨料砂輪磨床構成比較簡單明了，剛度較低，對工人的操作水平要求很大。外圓磨削可以分為4種方式。（1）縱磨法 工件作圓周進給運動，同時工作臺作往復直線進給運動。縱磨法適應性強，加工零件的精度，表面粗糙度很好。但相對其它方法生產(chǎn)率低下。適用于細長軸等單件小批量生產(chǎn)。 （2）橫磨法 砂輪以較低速度作橫向進給運動，到余量全部被磨去。橫磨的工件與砂輪之間容易發(fā)生工件燒傷變形，退火。因為兩者之間接觸的面積大，產(chǎn)生熱量多切不易發(fā)散。橫磨法適用于大批量生產(chǎn)，所以生產(chǎn)效率更好。（3）深磨法 磨削時，采用小的縱向進給量大的吃刀量，從而通過一次走刀的工部將磨削余量全部去除。深磨法的砂輪應該被修成成錐形或臺階形，是為了避免切削力集中、砂輪磨鈍。深磨法適用于大批量、剛度高的短軸生產(chǎn)中。 （4）綜合磨法 粗磨采用橫磨法，再用橫磨法將工件進行縱磨。這種方法綜合縱磨法和橫磨法的優(yōu)點，適用于磨削余量大的工件。 圖51 內(nèi)圓磨削有普通內(nèi)圓磨床、萬能內(nèi)圓磨床、無心內(nèi)圓磨床，對于有些形狀不規(guī)則，重量大的加工零件，可用行星內(nèi)圓磨床進行磨削。其中萬能內(nèi)圓磨床應用較為廣泛。如圖52。內(nèi)圓磨削采用的砂輪直徑比外圓磨削較小，砂輪轉速受到限制，磨削速度較低，所以磨削工件表面質量相對較低。砂輪在內(nèi)圓磨削時與工件內(nèi)圓相互摩擦，磨削熱和磨削力更大，砂輪易于磨鈍，被加工工件容易燒傷變形。同時，砂輪軸的直徑尺寸小，剛性差，磨削時容易彎曲和振動，對于加工質量有較大影響。切削液很難進入磨削工作區(qū)，磨削的排出比較困難。雖然內(nèi)圓磨削比起外圓磨削加工有著不小的差距，但也是一種常用的磨削加工方式。 圖52 平面磨削平面磨床主要分臥軸平面磨床、立軸矩臺平面磨床、雙端面磨床。臥軸平面磨床是臥式的砂輪主軸，工作臺是電磁吸盤，磨削效率較高。立軸平面磨床的主軸與工作臺垂直，利用砂輪斷面磨削，砂輪在高速旋轉的同時作垂直方向上的進給運動。根據(jù)砂輪工作面不同，可以把平面磨削分為端面磨削、圓周磨削、混合磨削三種方式。端面磨削是利用砂輪的端面作為磨削工具，如立軸平面磨床。這種方式對于磨削精度要求低的工件來說很實用。因為這種磨削方式的特點是彎曲變形少，剛度好，適于磨削用量大的工件。圓周磨削是利用砂輪的圓周面進行磨削，像前面介紹的臥軸平面磨床就是這種磨削方式。圓周磨削有利于減少磨削熱，對于工件磨削質量有很好的影響?；旌夏ハ魇峭瑫r采用上敘兩種方式進行磨削。圖53是M7120平面磨床。 圖53