【正文】 。 表面質(zhì)量的檢查 控制加工表面質(zhì)量的途徑 第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量 2. 冷作硬化的測定 3）測量顯微硬度法 a、 HV值法：用機(jī)械拋光或電拋光逐層去除冷硬層，測量其顯微硬度，直至與基體相同為止，從去除的厚度可得到硬化深度。如果晶粒破碎或晶格扭曲變形時，則干涉圈變成實線；如果晶格參數(shù)有變化， 則干涉圈將產(chǎn)生位移，同時強(qiáng)度減弱，可用膠片記錄其結(jié)果。 采用表面強(qiáng)化工藝 控制加工表面質(zhì)量的途徑 第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量 1. 表面粗糙度的測定（比較法，光切法，干涉法，針描法） 2. 冷作硬化的測定 1）金相法 將試件的側(cè)面制成金相磨片，腐蝕后放大 200— 1000倍，即可從其金相組織判斷硬化深度及程度。 但是采用強(qiáng)化工藝時應(yīng)注意不要造成過度硬化 ， 過度硬化會使表面層完全失去塑性性質(zhì)甚至引起顯微裂紋和材料剝落 ， 帶來不良的后果 。 采用適當(dāng)?shù)木庸づc光整加工方法作為終加工工序 控制加工表面質(zhì)量的途徑 第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量 對于承受高應(yīng)力 、 交變載荷的零件 ， 可以采用噴丸 、 滾壓 、 輾光等表面強(qiáng)化工藝使表面層產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力和冷作硬化并降低表面粗糙度 ， 同時消除磨削等工序的殘余拉應(yīng)力 ，因此可大大提高疲勞強(qiáng)度及抗應(yīng)力腐蝕性能 。 如果加工余量合適 ， 還可以去除磨削加工的變質(zhì)層 。 控制加工工藝參數(shù) 控制加工表面質(zhì)量的途徑 第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量 超精加工 、 珩磨等都是利用磨條以一定的壓力壓在工件的被加工表面上 ， 并做相對運動以降低工件表面粗糙度和提高精度的工藝方法 ， 一般用于粗糙度為 Ra。 以磨削為例，生產(chǎn)中比較可行的辦法是通過試驗來確定磨削參數(shù)：先按初步選定的磨削參數(shù)試磨，檢查工件表面熱損傷情況，據(jù)此調(diào)整磨削參數(shù)直至最后確定下來?？刂票砻尜|(zhì)量常會增加加工成本，影響加工效率，所以對于一般零件宜采用正常的加工工藝保證表面質(zhì)量，就不必再提出過高要求。 提高表面質(zhì)量的工藝途徑大致可以分為兩類：一類是用低效率、高成本的加工方法，尋求各工藝參數(shù)的優(yōu)化組合，以 減小表面粗糙度 ；另一類是著重改善工件表面的物理力學(xué)性能，以 提高其表面質(zhì)量 。 第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量 影響表層力學(xué)物理性能的工藝因素及其改進(jìn)的工藝措施 表面層強(qiáng)化工藝 常用的冷壓強(qiáng)化工藝方法 第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量 影響表層力學(xué)物理性能的工藝因素及其改進(jìn)的工藝措施 表面層強(qiáng)化工藝 典型的滾柱滾壓加工 第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量 對零件使用性能危害甚大的殘余拉應(yīng)力、磨削燒傷和磨削裂紋均起因于磨削熱，所以如何降低磨削熱并減少其影響是生產(chǎn)上的一項重要問題。 4. 影響表面殘余應(yīng)力的主要因素 影響表層力學(xué)物理性能的工藝因素及其改進(jìn)的工藝措施 表面層金屬的殘余應(yīng)力 第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量 影響表層力學(xué)物理性能的工藝因素及其改進(jìn)的工藝措施 表面層強(qiáng)化工藝 這里所說的表面強(qiáng)化工藝是指 通過冷壓加工方法使表面層金屬發(fā)生冷態(tài)塑性變形，以降低表面粗糙度，提高表面硬度，并在表面層產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力。切削加工時起主要作用的往往是冷態(tài)塑性變形，表面層常產(chǎn)生殘余壓縮應(yīng)力。磨削合碳量高的淬火鋼時，由于其晶界脆弱，也容易產(chǎn)生磨削裂紋。 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。 在磨削過程中，當(dāng)工件表面層產(chǎn)生的殘余應(yīng)力超過工件材料的強(qiáng)度極限時，工件表面就會產(chǎn)生裂紋。表面層體積膨脹 時因受到基體的限制產(chǎn)生拉應(yīng)力；反之，產(chǎn)生壓應(yīng)力。切削后，表層產(chǎn)生殘余壓 應(yīng)力，而在里層產(chǎn)生殘余拉伸應(yīng)力。 第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量 金相組織法 第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量 磨削燒傷檢測儀 磁彈儀利用巴克豪森效應(yīng)檢測表面磨削缺陷和熱處理燒傷 第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量 1) 砂輪轉(zhuǎn)速 ↑ → 磨削燒傷 ↑ 2) 徑向進(jìn)給量 fp↑→ 磨削燒傷 ↑ 3) 軸向進(jìn)給量 fa↑→磨削燒傷 ↓ 4) 工件速度 vw ↑→磨削燒傷 ↓ 1)磨削時，砂輪表面上磨粒的切削刃口鋒利 ↑→ 磨削力 ↓→ 磨削區(qū)的溫度 ↓ 2)磨削導(dǎo)熱性差的材料 (耐熱鋼、軸承鋼、不銹鋼 )↓→ 磨削燒傷 ↑ 3)應(yīng)合理選擇砂輪的硬度、結(jié)合劑和組織 → 磨削燒傷↓ 磨削用量 砂輪與 工件材料 4. 改善加工表面金相組織的工藝途徑 影響表層力學(xué)物理性能的工藝因素及其改進(jìn)的工藝措施 表面層金屬的金相組織變化 第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量 采用內(nèi)冷卻法 → 磨削燒傷 ↓ 改善冷卻條件 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 4. 改善加工表面金相組織的工藝途徑 影響表層力學(xué)物理性能的工藝因素及其改進(jìn)的工藝措施 表面層金屬的金相組織變化 第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量 間斷磨削 → 受熱 ↓→ 磨削燒傷 ↓ 采用開槽砂輪 開槽砂輪 4. 改善加工表面金相組織的工藝途徑 影響表層力學(xué)物理性能的工藝因素及其改進(jìn)的工藝措施 表面層金屬的金相組織變化 第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量 1. 殘余應(yīng)力的定義 定義： 機(jī)械加工中工件表面層組織發(fā)生變化時，在表面層及其與基體材料的交界處會產(chǎn)生互相平衡的彈性力，這種應(yīng)力即為表面層的 殘余應(yīng)力 。 （ 3）金相組織法： 通過一定的方法觀察和檢查表層金屬金相組織的變化來評定燒傷的情況。用觀色法所能鑒別的燒傷，其溫度多在 500℃ 以上。 影響表層力學(xué)物理性能的工藝因素及其改進(jìn)的工藝措施 表面層金屬的金相組織變化 第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量 距表層距離 Ⅰ ： 二次淬火層 Ⅱ ： 高溫回火層 Ⅲ ： 低溫回火層 Ⅳ ： 正常組織 2. 磨削燒傷的三種形式 影響表層力學(xué)物理性能的工藝因素及其改進(jìn)的工藝措施 表面層金屬的金相組織變化 第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量 3. 評定燒傷的方法 影響表層力學(xué)物理性能的工藝因素及其改進(jìn)的工藝措施 表面層金屬的金相組織變化 （ 1）觀色法 ：此法立足于不同性質(zhì)的燒傷組織具有不同的光學(xué)性質(zhì)（反射、干涉等），因而會在工件表面上呈現(xiàn)出不同的色彩。其硬度比原來的回火馬氏體高，但很薄，其下為硬度較低的回火索氏體和屈氏體。 磨削時工件表面溫度超過相變臨界溫度 Ac3時，則馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。這種現(xiàn)象稱為 退火燒傷 。若此時無冷卻液，表層金屬空冷冷卻比較緩慢而形成退火組織。 淬火鋼在磨削時，由于磨削條件不同，產(chǎn)生的磨削燒傷有三種形式。 影響冷作硬化的主要因素 影響表層力學(xué)物理性能的工藝因素及其改進(jìn)的工藝措施 加工表面層的冷作硬化 第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量 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↑→溫度升高，冷硬恢復(fù)； 刀具、工件接觸時間短，塑變 ↓→冷硬 ↓ f↑→切削力 ↑→塑變 ↑→冷硬 ↑ f 較小 → 刀具刃口圓角在加工表面單位長度 上的擠壓次數(shù)增多 ↑→ 冷硬 ↑ ⑶ 工件材料性能的影響 材料塑性 ↑→冷硬 ↑ 影響冷作硬化的主要因素 影響表層力學(xué)物理性能的工藝因素及其改進(jìn)的工藝措施 加工表面層的冷作硬化 第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量 切削加工中，由于切削熱的作用，在工件的加工區(qū)及其鄰近區(qū)域產(chǎn)生了一定的溫升。 冷作硬化的評定 影響表層力學(xué)物理性能的工藝因素及其改進(jìn)的工藝措施 加工表面層的冷作硬化 第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量 表面層冷作硬化的程度決定于 產(chǎn)生塑性變形的力 、 變形速度 及 變形時的溫度 。 由于在加工過程中表層金屬同時受到變形和熱的作用 ， 加工后表層金屬的最后性質(zhì)取決于強(qiáng)化和弱化綜合作用的結(jié)果 。 冷作硬化的概念 影響表層力學(xué)物理性能的工藝因素及其改進(jìn)的工藝措施 加工表面層的冷作硬化 第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量 弱化： 被冷作硬化的金屬處于高能位的不穩(wěn)定狀態(tài) ， 只要一有可能 ， 金屬的不穩(wěn)定狀態(tài)就要向比較穩(wěn)定的狀態(tài)轉(zhuǎn)化 ， 這種現(xiàn)象稱為弱化 。 由于磨削加工時所產(chǎn)生的塑性變形和切削熱比刀刃切削時更嚴(yán)重，因而磨削加工后加工表面層上述三項物理機(jī)械性能的變化會很大。因此，這些加工方法均被稱為零件表面的光整加工技術(shù)。 這些加工方法的主要作用是降低表面粗糙度，而加工精度則主要由前面工序保證。 磨削中影響粗糙度的因素 (4)工件材料 表面粗糙度影響的工藝參數(shù)及其改善的工藝措施 磨削加工表面粗糙度 第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量 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 ) 表面粗糙度影響的工藝參數(shù)及其改善的工藝措施 磨削加工表面粗糙度 第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量 表面粗糙度影響的工藝參數(shù)及其改善的工藝措施 超精研、研磨、珩磨和拋光加工的表面粗糙度 超精研、研磨、珩磨和拋光加工，一般只規(guī)定加工時的壓強(qiáng)。 為提高磨削效率，通常在開始磨削時采用較大的徑向進(jìn)給量，而在磨削后期采用較小的徑向進(jìn)給量或無進(jìn)給量磨削，以減小表面粗糙度值。工件的速度增大，通過加工表面的磨粒數(shù)減少，因此表面粗糙度值增大。 表面粗糙度影響的工藝參數(shù)及其改善的工藝措施 磨削加工表面粗糙度 (1)砂輪的磨粒 (2)砂輪修整 第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量 ? 砂輪轉(zhuǎn)速 越高，單位時間內(nèi)通過被磨表面的磨粒數(shù)越多，表面粗糙度值就越小。 磨削中影響粗糙度的因素 砂輪修整 除了使砂輪具有正確的幾何形狀外，更重要的是使砂輪工作表面形成排列整齊而又銳利的微刃。 表面粗糙度影響的工藝參數(shù)及其改善的工藝措施 磨削加工表面粗糙度 第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量 磨削加工后表面粗糙度 磨粒在工件上的刻痕 表面粗糙度影響的工藝參數(shù)及其改善的工藝措施 磨削加工表面粗糙度 第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量 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。 磨削加工后表面粗糙度的形成 磨削速度比一般切削速度高得多，且磨粒大多數(shù)是負(fù)前角，切削刃又不銳利，大多數(shù)磨粒在磨削過程中只是對被加工表面擠壓，沒有切削作用。為降低加工表面的粗糙度，則必須采取相應(yīng)措施防止加工過程中產(chǎn)生高頻振動。 ③ 進(jìn)給量的影響 減小 進(jìn)給量 f固然可以減小表面粗糙度值，但進(jìn)給量過小，表面粗糙度會有增大的趨勢。切削速度越高，塑性變形越不充分，表面粗糙度值越??；選擇低速寬刀精切和高速精切，可以