【正文】 波紋和引起燒傷。 越小，修出的微刃越多，等高性越好，粗糙度值低。 與這兩者有密切關(guān)系 鋁、銅合金等軟材料易堵塞砂輪，比較難磨。 (2)與工件材質(zhì)有關(guān)的因素 包括材料的硬度、塑性、導(dǎo)熱性等。 除了從上述幾個(gè)方面考慮采取措施外，還可從加工方法上著手改善，如用 研磨、珩磨、超精加工、拋光 等。采用切削液可以降低磨削區(qū)溫度，減少燒傷，沖去脫落的砂粒和切屑，以免劃傷工件，從而降低表面粗糙度度值。 減少加工表面的表面粗糙度的其它方法 ? 由于受到切削力和切削熱的作用，表層金屬的力學(xué)物理性能會發(fā)生很大的變化。 影響零件表面層物理力學(xué)性能的因素及其改善措施 加工表面除受力變形外，還受到機(jī)械加工中產(chǎn)生的切削熱的影響。 一、表面層的加工硬化 1．加工硬化的產(chǎn)生 硬化 軟化 ? 機(jī)械加工過程中，工件表面后金屬受切削力作用，產(chǎn)生強(qiáng)烈的塑性變形、使金屬的晶格扭曲，晶粒被拉長、纖維化甚至破碎而引起的表面層的強(qiáng)度和硬度增加，塑性降低，物理性能（如密度、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性等）也有所變化。 因此，金屬在加工過程中最后的加工硬化，取決于硬化速度與軟化速度的比率。 這種現(xiàn)象稱為 磨削燒傷 。對于一般切削加工而言，溫度還不會上升到如此程度。 1)如果工件表面層溫度未超過相變溫度。 2)當(dāng)工件表面層溫度超過相變溫度，如果這時(shí)有充分的切削液，則表面層將急冷形成二次淬火馬氏體，硬度比回火馬氏體高，但很薄，只有幾微米厚。 3)當(dāng)工件表面層溫度超過相變溫度，則馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體、如果這時(shí)無切削液，則表面硬度急劇下降，工件表層被退火，這種現(xiàn)象稱為 退火燒傷 。 磨淬火鋼時(shí)，在工件表面層上形成的瞬時(shí)高溫將使表面金屬產(chǎn)生以下三種金相組織變化： 影響磨削燒傷的因素及其改善措施 盡可能減少磨削熱的產(chǎn)生； 改善冷卻條件，盡量使產(chǎn)生的熱量少傳入工件。 為減輕燒傷而同時(shí)又保持高的生產(chǎn)率、一般選用較大的工件速度和較小的磨削深度。 (1)合理選擇磨削用量 但： 磨削深度 ↓， 生產(chǎn)率 ↓； 工件縱向進(jìn)給量和工件速度 ↑， 表面粗糙度值 ↑。 解決辦法： (2)工件材料 工件材料對磨削區(qū)溫度的影響主要取決于它的硬度、強(qiáng)度、韌性和熱導(dǎo)性。 ?在磨削時(shí)易產(chǎn)生燒傷 軟砂輪較好 ，對于硬度太高的砂輪，鈍化砂粒不易脫落，容易產(chǎn)生燒傷。 砂輪結(jié)合劑最好采用具有一定彈性的材料， 如樹脂、橡膠等。 (4)冷卻條件 磨削時(shí)，一般冷卻效果較差，由于高速旋轉(zhuǎn)的砂輪表面上產(chǎn)生強(qiáng)大氣流層，實(shí)際上沒有多少切削液能進(jìn)入磨削區(qū)。 ??? 三、表面層的殘余應(yīng)力 (1)冷態(tài)塑性變形引起的殘余應(yīng)力 (2)熱態(tài)塑性變形引起的殘余應(yīng)力 (3)金相組織變化引起的殘余應(yīng)力 （一）表面層殘余應(yīng)力及其產(chǎn)生的原因 表面層殘余應(yīng)力 機(jī)械加工中工件表面層組織發(fā)生變化時(shí)，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。 表面層殘余應(yīng)力產(chǎn)生的原因 ???(1)冷態(tài)塑性變形引起的殘余應(yīng)力 當(dāng)?shù)毒邚谋患庸け砻嫔先コ饘贂r(shí)，由于后刀面的擠、壓和摩擦作用，加大了表面層伸長的塑性變形，表面層的伸長變形受到基體金屬的限制，也在表面層產(chǎn)生了殘余壓應(yīng)力。表面層金屬比容增大，體積膨脹，與它相連的里層金屬的阻止其體積膨脹； 里層產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力 表面層產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力 結(jié)果： (2)熱態(tài)塑性變形引起的殘余應(yīng)力 磨削溫度越高，熱塑性變形越大，殘余拉應(yīng)力也越大，有時(shí)甚至產(chǎn)生裂紋。因?yàn)椴煌慕饘俳M織，它們的密度不同，因而引起的殘余應(yīng)力。 (一 )零件破壞形式和最終工序的選擇 一般來說， 零件表面殘余應(yīng)力的數(shù)值及性質(zhì)主要取決于零件最終工序加工方法的選擇 。 從提高零件抵抗疲勞破壞的角度考慮，最終工序應(yīng)選擇能在加工表面產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力的加工方法。 滑動(dòng)磨損機(jī)理 粘接磨損 擴(kuò)散磨損 化學(xué)磨損 ???? 從提高零件抵抗滑動(dòng)摩擦引起的磨損考慮，最終工序應(yīng)選擇能在加工表面產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力的加工方法。 滑動(dòng)摩擦工作應(yīng)力分布如圖所示。 改善措施 3．滾動(dòng)磨損 指的是兩個(gè)零件作相對滾動(dòng)，滾動(dòng)面將逐漸磨損的現(xiàn)象。 滾動(dòng)磨損的決定性因素 是表面層下深 h處的最大拉應(yīng)力。 (二 )表面強(qiáng)化工藝 由前述可知，表面質(zhì)量尤其是表面層的物理力學(xué)性能，對零件的使用性能及壽命影響很大，如果最終工序不能保證零件表面獲得預(yù)期的表面質(zhì)量要求，則可在工藝過程中增設(shè)表面強(qiáng)化工序，以改善表面性能。這種方法工藝簡單、成本低廉，應(yīng)用廣泛。珠丸可以是鑄鐵或砂石，鋼丸更好。 珠丸 (直徑為～ 4mm) 高速 (35～ 50 m/s)打擊被加工零件表面 使表面產(chǎn)生冷硬層和殘余壓應(yīng)力 方法概要 噴九加工主要用于強(qiáng)化形狀復(fù)雜的零件，如齒輪、連桿、曲軸等。 應(yīng)用 噴九加工主要用于強(qiáng)化形狀復(fù)雜的零件，如齒輪、連桿、曲軸等。 2．滾壓加工 利用淬硬的滾壓工具 (滾輪或滾珠 )在常溫下對工件表面施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形，工件表面上原有的波峰被填充到相鄰的波谷中，以減小表面粗糙度值，并使表面產(chǎn)生冷硬層和殘余壓應(yīng)力，從而提高零件的承裁能力和疲勞強(qiáng)度。 功效 表面層硬度一般可提高 20％ ～ 40％； 表面層金屬的耐疲勞強(qiáng)度可提高 30％ ～ 50％。 液體磨料強(qiáng)化是利用液體和磨料的混合物強(qiáng)化工件表面的方法。加工后的工件表面層具有 殘余壓應(yīng)力，提高了工件的耐磨性、抗蝕性和疲勞強(qiáng)度。 應(yīng)用 167。 1．自由振動(dòng) 在切削過程中，加工材料硬度不均或工件表面有缺陷，都會引起自由振動(dòng)，但由于阻尼作用，振動(dòng)將迅速減弱，因而對機(jī)械加工影響不大。 由于系統(tǒng)中總存在阻尼 特點(diǎn) ?產(chǎn)生原因 本節(jié)主要討論機(jī)械加工過程中強(qiáng)迫振動(dòng)和自激振動(dòng)的規(guī)律 。 外界 ? 在 — 定條件下，由 振動(dòng)系統(tǒng)本身 產(chǎn)生的交變力激發(fā)和維持的一種穩(wěn)定的周期性振動(dòng)稱為自激振動(dòng)。 (2)影響生產(chǎn)率 為了避免發(fā)生振動(dòng)或減小振動(dòng)，有時(shí)不得不降低切削用量，從而限制和影響生產(chǎn)率的提高。 (4)振動(dòng)噪聲污染工作環(huán)境 由于高頻振動(dòng)會發(fā)出刺耳的尖叫聲，造成噪聲污染，危害操作者的身心健康。 1．強(qiáng)迫振動(dòng)產(chǎn)生的原因 強(qiáng)迫振動(dòng)是由于機(jī)床外部和內(nèi)部振源的激振力所引發(fā)的振動(dòng)。 (2)高速回轉(zhuǎn)零件的質(zhì)量不平衡引起的振動(dòng) 如砂輪、齒輪、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子、帶輪、聯(lián)鈾器等旋轉(zhuǎn)件不平衡產(chǎn)生離心力而引起強(qiáng)迫振動(dòng)。 (4)切削過程的間歇性 ???????????強(qiáng)迫振動(dòng)的特征 ? 1）干擾力：強(qiáng)迫振動(dòng)是在外界周期性干擾力作用下產(chǎn)生的，但振動(dòng)本身并不能引起干擾力的變化。 三、自激振動(dòng) 切削加工時(shí)，在沒有周期性外力作用的情況下，有時(shí) 刀具與工件之間 也可能產(chǎn)生強(qiáng)烈的相對振動(dòng)，并在工件的加工表面上殘留明顯的、有規(guī)律的振紋。 沒有周期性外力，激發(fā)自激振動(dòng)的交變力是怎樣產(chǎn)生的？ 自激振動(dòng)的特性 1)自激振動(dòng)的頻率等于或接近系統(tǒng)的固有頻率 ，即由系統(tǒng)本身的參數(shù)所決定。 3)自激振動(dòng)能否產(chǎn)生和維持取決于每個(gè)振動(dòng)周期內(nèi)攝入和消耗的能量。如果吸收能量大于消耗能量，則振動(dòng)會不斷加強(qiáng)；如果吸收能量小于消耗能量．則振動(dòng)將不斷衰減而被抑制。 1．再生原理 2．振型耦合原理 3．負(fù)摩擦原理 4. 切削力滯后原理 ???下面扼要介紹幾種比較公認(rèn)的學(xué)說。當(dāng)工件轉(zhuǎn)至下一轉(zhuǎn)時(shí)，由于切 削到重疊部分的振紋使切削厚度發(fā)生變化，從而引起切削力的周期改變，使刀具產(chǎn)生振動(dòng)，在加工表面留下新的振紋；這個(gè)振紋又影響到下一轉(zhuǎn)的切削，從而引起持續(xù)的再生顫振。 設(shè)砂輪寬度為 B，工件進(jìn)給量為 f，工件前后相鄰兩轉(zhuǎn)的磨削區(qū)有重疊部分，其大小用重疊系數(shù)表示： 正交切削時(shí)： 重疊系數(shù)越小，越不容易產(chǎn)生再生顫振 第四章 機(jī)械加工表面質(zhì)量 第四章 機(jī)械加工表面質(zhì)量 概 述 掌握機(jī)械加工中各種工藝因素對表面質(zhì)量影響的規(guī)律，并應(yīng)用這些規(guī)律控制加工過程，以達(dá)到提高加工表面質(zhì)量、提高產(chǎn)品性能的目的。產(chǎn)品的工作性能，尤其是它的可靠性、耐久性等，在很大程度上取決于其主要零件的表面質(zhì)量。 機(jī)械加工表面質(zhì)量對零件使用性能的影響 一、機(jī)械加工表面質(zhì)量的概念 1．表面的幾何特征 2．表面層物理力學(xué)、化學(xué)性能 (1)表面粗糙度 (2)表面波度 (3)紋理方向 (1)表面層加工硬化 (冷作硬化 )。 (3)表面層產(chǎn)生殘余應(yīng)力。按偏離程度有宏觀和微觀 之分。 ???波距與波高 L/H1000時(shí)，屬于宏觀幾何形狀誤差； L/H50時(shí)，屬于微觀形狀誤差，稱作表面粗糙度； L/H=50～ 1000時(shí)，稱作表面波度； 紋理方向 是指表面刀紋的方向，取決于表面形成所采用的機(jī)械加工方法。 傷痕 是指在加工表面?zhèn)€別位置出現(xiàn)的缺陷，如沙眼、氣孔、裂痕等。 冷硬層深度 h 硬化程度 N ???硬化程度： %1 0 00?? HHN其中： H—— 加工后表面層的顯微硬度 H0—— 材料原有的顯微硬度 (2)表面層金相組織變化 (3)表面層產(chǎn)生殘余應(yīng)力 指的是加工中， 由于切削熱的作用引起表層金屬金相組織發(fā)生變化的現(xiàn)象。 指的是加工中， 由于切削變形和切削熱的作用，表層金屬晶格發(fā)生不同程度的塑性變形或產(chǎn)生金相組織的變化，使表層金屬產(chǎn)生殘余應(yīng)力 。 二、加工表面質(zhì)量對機(jī)器零件使用性能的影晌 1．表面質(zhì)量對零件耐磨性的影響 第一階段 初期磨損階段 第二階段 正常磨損階段 第三階段 急劇磨損階段 零件的磨損可分為三個(gè)階段 ??? 不是表面粗糙度值越小越耐磨，在一定工作條件下，摩擦副表面總是存在一個(gè)最佳表面粗糙度值，表面粗糙度 Ra值約為 ～ 。 表面紋理方向?qū)δ湍バ缘挠绊? 表面紋理方向影響金屬表面的 實(shí)際接觸面積 和 潤滑液的存留情況 。 過度的加工硬化會使金屬組織疏松，甚至出現(xiàn)疲勞裂紋和產(chǎn)生剝落現(xiàn)象，從而使耐磨性下降。一般能提高耐磨性 ～ 1倍。因此，對于重要零件表面如連桿、曲軸等，應(yīng)進(jìn)行光整加工，減小表面粗糙度值，提高其疲勞強(qiáng)度。但加工硬化程度過大，反而易產(chǎn)生裂紋，故加工硬化程度應(yīng)控制在一定范圍內(nèi)。 表面殘余應(yīng)力對疲勞強(qiáng)度的影響 影響極大 ???表面粗糙度的影響 表面層的加工硬化對疲勞強(qiáng)度影響 3．表面質(zhì)量對零件耐腐蝕性的影響 殘余壓應(yīng)力使零件表面緊密，腐蝕性物質(zhì)不易進(jìn)入，可增強(qiáng)零件的耐腐蝕性； 表面粗糙度的影響 表面粗糙度值越大，越容易積聚腐蝕性物質(zhì)； 波谷越深，滲透與腐蝕作用越強(qiáng)烈。 相配零件間的配合關(guān)系是用過盈量或間隙值來表示的。 對過盈配合而言，裝配時(shí)配合表面的波峰被擠平，減小實(shí)際過盈量，降低了連接強(qiáng)度，影響了配合的可靠性。 影響表面粗糙度的工藝因素及其改善措施 表面粗糙度的形成和影響因素 幾何因素 物理因素 兩方面 一、切削加工表面粗糙度 切削殘留面積的高度 金相組織 金相組織越大，粗糙度也越大； 切削液的選用及刀具刃磨質(zhì)量 ?????????? 圖 p102 機(jī)械加工中，表面粗糙度形成的原因大致可歸納為幾何因素和物理力學(xué)因素兩個(gè)方面。 故對中碳鋼和低碳鋼材料的工件，為改善切削性能，減小表面粗糙度，常在粗加工或精加工前安排正火或調(diào)質(zhì)處理。 （ 2）切削速度的影響 加工塑性材料時(shí)，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。 （ 4）其它因素的影響 此外，合理使用冷卻潤滑液，適當(dāng)增大刀具的前角，提高刀具的刃磨質(zhì)量等，均能有效地減小表面粗糙度值。 加工塑性材料時(shí)