機(jī)械加工表面質(zhì)量第三章(編輯修改稿)
2025-02-26 12:05 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 （ 2）砂輪材料 可分為氧化物、碳化物和高硬磨料。一般剛類零件用剛玉砂輪磨削，鑄鐵、硬質(zhì)合金用碳化物砂輪磨削，金剛石砂輪可獲得極小的表面粗糙度，但成本較高。（ 3）冷卻潤(rùn)滑液 能減小磨削熱，減小塑性變形，防止磨削燒傷，減小表面粗糙度。（ 4）砂輪的粒度 粒度越細(xì)，單位面積磨粒越多，加工表面刻痕越密，表面粗糙度越小。（ 5）砂輪的修整 修整的導(dǎo)程和切深越小，修出的砂輪越光滑，磨削刃等高性越好，表面粗糙度就越小。磨削時(shí)影響表面粗糙度的因素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(jìn)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(lì)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↓?工件 V↑→ 塑變 ↑→ Ra↑?粗磨 ap↑→ 生產(chǎn)率 ↑?精磨 ap↓→ Ra↓(a p=0光磨 ) 第三節(jié) 影響表面物理力學(xué)性能的因素 機(jī)械加工中，工件由于受切削力、切削熱的作用，其表面層的物理力學(xué)性能會(huì)產(chǎn)生很大的變化，造成與基體材料的性能的差異，這些差異主要表現(xiàn)為表面層的金相組織和顯微鏡硬度的變化和表面層中出現(xiàn)的殘余應(yīng)力。一、加工表面的冷作硬化定義 加工表面的冷作硬化是由于切削力的作用而產(chǎn)生塑性變形，加工表面層晶格間剪切滑移，晶格嚴(yán)重扭曲、拉長(zhǎng)、纖維化及破碎，引起表面層的強(qiáng)度和硬度都得到提高的一種現(xiàn)象。 表達(dá)方式其中 N— 硬化程度 H— 表面層的顯微硬度 h— 冷硬層深度 距表面深度h顯微硬度H0H表面層冷作硬化的取決因素 產(chǎn)生塑性變形的力、變形速度及變形時(shí)的溫度（ 1） 切削力越大，塑性變形越大，硬化程度越大； （ 2）變形速度快，塑性變形不充分，硬化程度小； （ 3）變形時(shí)的溫度不僅影響塑性變形程度，還會(huì)影響變形后金相組織的恢復(fù)。影響表面層冷作硬化的主要因素（１）刀具 減小前角、增大刃口圓角和后刀面的磨損量，冷硬層的深度和硬度都會(huì)增大。（ 2）切削用量 影響較大的因素是切削速度和進(jìn)給量 。? 當(dāng)切削速度大時(shí)刀具與工件的接觸時(shí)間短，擠壓時(shí)間短，塑性變形小，同時(shí)切削速度使溫度升高有助于冷硬的恢復(fù)，硬化程度也小；? 進(jìn)給量增大時(shí)，切削力增大，塑性變形增大，硬化現(xiàn)象增大。（ 3）工件材料硬度越小，塑性越大，切削后的硬化現(xiàn)象就越嚴(yán)重。小結(jié)⑴ 刀具幾何形狀的影響 切削刃 rε↑、前角 ↓、后面磨損量 VB↑→ 表層金屬的塑變加劇 → 冷硬 ↑⑵ 切削用量的影響 切削速度 v↑→ 塑變 ↓→ 冷硬 ↓f↑→ 切削力 ↑→ 塑變 ↑→ 冷硬 ↑⑶ 工件材料性能的影響 材料塑性 ↑→ 冷硬 ↑二、加工表面的金相組織變化 磨削燒傷現(xiàn)象 切削加工時(shí)，加工所消耗的能量絕大部分轉(zhuǎn)化為熱能，使工件表面溫度升高。對(duì)一般切削加工，切削熱大部分被切屑帶走，加工表面溫度較低，影響不嚴(yán)重。但對(duì)于磨削加工，切削區(qū)的溫度可達(dá)1000176。C ，約 70%以上的熱量傳給工件，使工件表面層金相組織發(fā)生變化。此時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生極大的表面殘余拉應(yīng)力，甚至裂紋，這就是磨削燒傷現(xiàn)象。 燒傷色 工件表面會(huì)出現(xiàn)瞬時(shí)高溫條件下的不同顏色（黃、褐、紫、青）的氧化膜，即燒傷色。不同的燒傷色可以表明工件表面層受到了不同溫度和不同燒傷程度的影響?；鼗馃齻?:磨削區(qū)溫度超過(guò)馬氏體轉(zhuǎn)變溫度 (中碳鋼 250～300℃), 而未超過(guò)相變臨界溫度 (碳鋼約為 720℃), 馬氏體變成索氏體或屈氏體。淬火燒傷 :磨削區(qū)溫度超過(guò)相變溫度 ,又有冷卻液作用 ,表面最外層出現(xiàn)二次淬火馬氏體 (硬度更高 ),次表層為回火組織。退火燒傷 :磨削區(qū)溫度超過(guò)相變溫度 ,無(wú)冷卻液作用，干磨時(shí)很容易出現(xiàn)。三種燒傷中，退火燒傷最嚴(yán)重。二、加工表面的金相組織變化減小表面層燒傷的具體措施 影響磨削燒傷的主要因素是磨削區(qū)的溫度，因此可通過(guò)降低表面層的溫度減輕表面層的燒傷。具體措施如下：（ 1）合理選擇砂輪 針對(duì)不同材料選擇不同材料的砂輪，一般選擇粒度小、自勵(lì)性強(qiáng)的砂輪。（ 2）增大磨削刃間距 可使工件與砂輪間斷接觸，減小熱損傷程度。 如圖 312 ，利用開槽砂輪，不僅可使零件表面無(wú)損傷，還可提高砂輪的耐用度十倍以上。（ 3）正確選擇磨削用量 降低砂輪速度、減小磨削切深、增大工件縱向進(jìn)給量。但降低砂輪速度影響生產(chǎn)率，可通過(guò)提高砂輪速度的同時(shí)，提高工件的速度。 如圖 313所示 。（ 4）提高冷卻效果 1）使用內(nèi)冷卻砂輪， 如圖 314； 2)采用高壓大流量冷卻； 3）加裝空氣擋板， 如圖 315。 圖 開槽砂輪 a） 槽均勻分布 b）槽均勻分布 圖 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三、加工表面的殘余應(yīng)力其產(chǎn)生原因有以下幾個(gè)方面：冷塑性變形的影響 切削力作用下，已加工表面產(chǎn)生強(qiáng)烈的塑性變形，表面體積發(fā)生變化，此時(shí)基體仍處于彈性變形狀態(tài)。 當(dāng)切削力去除后，基體金屬趨于復(fù)原，但已產(chǎn)生塑性變形的表層恢復(fù)不到原狀，在 表面層產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力 ，里層產(chǎn)生拉應(yīng)力。熱塑性變形的影響 切削加工中，表面層溫度較高，產(chǎn)生熱膨脹，基體溫度較低，表層產(chǎn)生壓應(yīng)力，里層產(chǎn)生拉應(yīng)力。 切削加工結(jié)束后，表層溫度下降快，里層慢，表層受里層阻止產(chǎn)生拉應(yīng)力，里層產(chǎn)生壓應(yīng)力。 溫度越高，熱塑性變形越大，表層殘余拉應(yīng)力越大，有時(shí)出現(xiàn)磨削裂紋。 金相組織變化的影響 切削時(shí)高溫產(chǎn)生相變
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