【正文】 轉(zhuǎn)移原始誤差對(duì)加工的影響 73 （ 4）分化或均化原始誤差 分化 —— 分組加工，以利于調(diào)刀 均化 —— 研磨 74 題 7： 加工一批小軸，其直徑要求為 ，加工后尺寸接近正態(tài)分布，測(cè)量得一批工件直徑尺寸的算術(shù)平均值 ，均方根差 。試計(jì)算不合格品率，并分析不合格品產(chǎn)生的可能原因，指出減少不合格品的措施。 mm 18 0 ?? mm ?x mm ??可解得： 不合格品率為 % 可能原因及相應(yīng)措施： 1. 對(duì)刀不準(zhǔn) —— 需準(zhǔn)確調(diào)刀 2. 消除系統(tǒng)誤差；減少不可修復(fù)廢品 2. 工序能力差 —— 需減小 σ 改善工藝條件 .： 75 機(jī)械加工表面質(zhì)量的影響因素及其控制 由前已知： 表面 （ 微觀 ） 形貌 表面層物理機(jī)械 性能 （ 加工變質(zhì)層 ） 機(jī)械加工表面質(zhì)量 表面粗糙度 表面波紋度 塑性變形引起的冷作硬化 切（磨）削熱引起的金相組織變化 力（熱）產(chǎn)生的殘余應(yīng)力 輪廓算術(shù)平均偏差 Ra 微觀不平度 10點(diǎn)高度 Rz 直線波紋度平均波幅 Wz 圓周波紋度平均波幅 Wz 76 切削加工表面的形成過程 切削層金屬經(jīng)過第 Ⅰ 、 Ⅱ 變形區(qū)后形成了切屑，經(jīng)過第 Ⅲ變形區(qū)則形成了已加工表面。 分流點(diǎn) O以下的金屬經(jīng)嚴(yán)重的 擠壓摩擦產(chǎn)生塑變 ， 脫離后刀面后 ， 因深處基體的的彈性變形產(chǎn)生彈性恢復(fù) Δh， 并留在加工表面上 。 刀具刃口鈍圓半徑 rn 后刀面磨損寬度 VB 使第 Ⅲ 區(qū)變形復(fù)雜化 在 VB 和 CD段與后刀面接觸而使 塑變加劇 ， 甚至可引起表層的非晶質(zhì)化 、 纖維化及加工硬化 。 77 機(jī)械加工表面粗糙度 及其降低的工藝措施 一、切削加工 刀具 操作者 環(huán)境 冷卻潤滑 工件 機(jī)床 夾具 切削用量 材料 表面粗糙度 幾何角度 安裝情況 材料 組織 剛性 精度 剛性 精度 功率 運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性 剛性 切削速度 進(jìn)給量 背吃刀量 種類 用量 供給方式 質(zhì)量 振動(dòng) 溫度 技術(shù)水平 精神狀態(tài) 78 H H )0(cotcot ε39。rr??? rfH ?? )0(8 εε2?? rrfH① 理論粗糙度 （ 1）切削加工表面粗糙度的成因 79 ② 積屑瘤的影響 積屑瘤對(duì)表面質(zhì)量的影響 ΔhD 過切量造成深淺、寬窄不均的犁溝，增大了表面粗糙度 積屑瘤周期性生成與脫落 碎片鑲嵌在已加工表面上，影響工件的表面質(zhì)量 高硬度積屑瘤脫落 造成刀具的粘結(jié)磨損，增大了加工表面粗糙度 80 ③ 鱗刺的影響 切削加工表面在切削速度方向產(chǎn)生的魚鱗片狀毛刺 其特點(diǎn)是晶粒與基體材料的晶粒相互交錯(cuò)，無分界線 鱗刺的產(chǎn)生條件 刀具材料 高速鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷刀具 工件材料 低（中）碳鋼、鉻鋼、不銹鋼、鋁合金、紫銅 等塑性金屬 切削條件 切削速度 vc 中等，甚至很低 時(shí) 鱗刺對(duì)表面質(zhì)量的影響 增大了表面粗糙度值，成為塑性金屬材料精加工的一大障礙 81 ④ 切削機(jī)理的變化 單元切屑周期性斷裂向切削表面以下深入，在加工表面上留下 擠裂 痕跡 —— 波浪形 崩碎 切屑形成過程中 ， 從主切削刃處開始的裂紋在接近主應(yīng)力方向斜著向下延伸 ，發(fā)生斷裂 ， 造成加工表面的凸凹不平 切削刃兩側(cè)的工件材料被擠壓后因沒有側(cè)面的約束力而產(chǎn)生 隆起 ，也會(huì)使表面粗糙度值加大 82 ⑤ 切削顫振 機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)精度不高、導(dǎo)軌形狀誤差引起的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)跳動(dòng)，材料不均勻及切屑不連續(xù)等造成切削力波動(dòng)，均會(huì)使刀具與工件間的相對(duì)位置產(chǎn)生變化，從而使切削厚度、寬度發(fā)生變化。 這些變化的不穩(wěn)定因素會(huì)引起加工系統(tǒng)的自激振動(dòng)，使相對(duì)位置變化的振幅加大，導(dǎo)致背吃刀量變化，造成表面粗糙度值加大。 ⑥ 切削刃損壞及 刀具邊界磨損 83 （ 2）切削加工表面粗糙度的控制 改善工件材料的切削性能 調(diào)質(zhì)后加工，降低塑性，提高硬度，可抑制積屑瘤和鱗刺 選擇合理的切削速度，避開積屑瘤生長區(qū) 減少 f ，減小 Rmax，避免刀屑粘結(jié)，抑制積屑瘤和鱗刺生長 采用有效的冷卻潤滑液，減小摩擦，抑制積屑瘤和鱗刺生長 避免工藝系統(tǒng)的振動(dòng) 工件方面 切削條件 刀具方面 合理選擇刀具角度，適當(dāng)減小 κr、 κ?r 或增大 rε，以減小 Rmax 增大 γο ，使塑性變形減小，以利于抑制積屑瘤和鱗刺 采用寬刃刀具，或帶直線修光刃的刀具 提高刃磨質(zhì)量，減小刀面粗糙度，磨損超值要及時(shí)換刀 減小刀具和工件之間的摩擦系數(shù)，控制粘結(jié)、積屑瘤、鱗刺 84 二、磨削加工 ? 適當(dāng)加大砂輪粒度號(hào)，增大砂輪單位面積的砂粒數(shù) m ? 適當(dāng)提高砂輪速度 vc 或降低工件速度 vw ，即增大 vc/ vw 比值，減少塑變 ? 合理使用直徑較大的砂輪（加大 Rt） ? 加大砂輪寬度 B，減小軸向進(jìn)給量 fa，使 B/fa 比值增大 ? 減小徑向進(jìn)給量 fr 或磨削深度 ap（甚至無進(jìn)給光磨） ? 提高砂輪修整質(zhì)量，保持 鋒利度和微刃口等高性 ? 金剛石砂輪電解在線修銳 ELID (ELectrolytic Inprocess Dressing ) ? 選擇合適的砂輪硬度、磨削液及其澆注方法 減小磨削表面粗糙度值的措施 85 三、超精研、研磨、珩磨及拋光 加工用參數(shù)為壓強(qiáng) ，不是磨削背吃刀量（磨削深度） 自為基準(zhǔn)加工 ，主要是降低表面粗糙度，很難提高加工精度；只有用精密定型研磨工具時(shí)，才能提高工件的形狀精度；不需要機(jī)床有非常精確的成形運(yùn)動(dòng)； 加工余量是前序公差的幾分之一 ，原理上講只要等于上序的 Rz 特點(diǎn)： 超精研 影響加工表面粗糙度的因素 主要是 磨條壓強(qiáng)和切削角 ，還有 磨條的振頻 、 振幅 ， 工作速度 ， 磨條粒度 ， 磨條縱向進(jìn)給量 ， 冷卻液等 。 加工表面粗糙度可達(dá) Rz 86 研磨 濕式研 加研磨劑（磨粒加煤油、機(jī) 油、油酸等），以滾動(dòng)切削 為主， Rz 干式研 磨粒固定在研具上，滑 動(dòng)切削， Rz 拋光研 濕式研后進(jìn)行。磨粒硬度低， 細(xì)小，加上研磨劑的化學(xué)作 用，可使表面粗糙度進(jìn)一步 降低 87 主要用于加工內(nèi)孔表面，可達(dá) Rz ～ ，甚至 Rz 珩磨 也可用于外圓表面的加工 88 用軟研具打光已精加工過的表面，去除前序留下的痕跡；或?yàn)楂@得光亮美觀的表面，提高疲勞強(qiáng)度。 機(jī)械拋光 用帆布、毛氈或皮帶，加入磨料（氧化鉻、 氧化鐵等）也可用配制的拋光研磨膏，在打 磨過程中去除金屬層 液體拋光 用含磨料的磨削液高速噴磨，擊平凸峰 拋光 此外，還有電解拋光、化學(xué)拋光等非傳統(tǒng)加工方法。 89 加工表面變質(zhì)層 1. 冷作硬化 （ 1）冷作硬化的產(chǎn)生及其影響 冷作硬化是經(jīng)過切削或磨削加工所造成的表面硬化現(xiàn)象。 經(jīng)過上述幾次變形 ， 使得金屬晶格發(fā)生扭曲 ， 晶粒被拉長 、破碎 ， 使位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)困難 ， 阻礙了金屬的進(jìn)一步塑變 ， 而使金屬強(qiáng)化 ， 硬度顯著提高 。 加工時(shí)切削層及其以下層的金屬塑性變形 受刀具刃口鈍圓的擠壓產(chǎn)生附加塑性變形 基體材料的彈性恢復(fù)，使已加工表面與刀 具后刀面接觸摩擦而再次產(chǎn)生變形 受力變形 冷作硬化使表面的耐磨性提高 ， 脆性增加 ， 沖擊韌性降低 ，也給后續(xù)加工帶來困難 ， 增加刀具磨損 ， 減少刀具壽命 。 90 切削溫度的影響 當(dāng)切削溫度低于相變點(diǎn)時(shí)，表層將被弱化， 硬度將降低；若溫度高于時(shí)將產(chǎn)生相變。 加工表面的硬度將是這些強(qiáng)化、弱化及相變綜合作用的結(jié)果： 當(dāng)塑性變形為主時(shí)，表面要產(chǎn)生硬化； 當(dāng)切削溫度起主導(dǎo)作用時(shí)，要由相變情況而定。 加工硬化通常用硬化程度 Δ H 和硬化層深度 Δhd 來衡量 : 硬化程度 Δ H 為 式中 H0— 基體的顯微硬度 ， HV H — 硬化層顯微硬度， HV %1000??? HHH硬化層深度 Δhd 是指加工硬化層深入基體的距離，以 μm計(jì) 表 91 （ 2）影響加工硬化的因素及控制措施 材料硬度越低，塑性增大， ΔH 和 Δhd越大 使用性能好的切削液，可改善工件的切削加工性 工件方面 切削條件 刀具方面 選擇較大的 γο ， 減少切削變形，使 ΔH 和 Δhd均減小 選擇較大的 αο，減少后刀面的摩擦，使加工硬化減小 減小刃口鈍圓半徑 rn，減小擠壓摩擦，使硬化層深度減小 適當(dāng)控制后刀面磨損 VB 提高刃磨質(zhì)量，減小硬化 合理選擇切削用量，可減輕加工硬化 選較高的切削速度 vc 和較小的 f 切削深度的影響不大 92 2. 殘余應(yīng)力 3. （ 1）機(jī)械加工中殘余應(yīng)力的產(chǎn)生 ① 局部高溫塑性變形 使表層產(chǎn)生殘余 拉應(yīng)力 ， ② 嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)裂紋 ② 局部冷態(tài)塑性變形 切削時(shí)，表層產(chǎn)生拉伸冷 ③ 態(tài)塑變形，將使表層產(chǎn)生 ④ 殘余 拉應(yīng)力 ；反之，產(chǎn)生 ⑤ 殘余 壓應(yīng)力 ③ 局部金相組織變化 馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌M織 ， 表 層體積欲減小 ， 受到基體拉 伸 ， 產(chǎn)生殘余 拉應(yīng)力 93 由正變?yōu)樨?fù)時(shí)，可使表層殘余拉應(yīng)力逐漸減?。? 前角為較大負(fù)值且切削用量合適時(shí)，可得殘余壓應(yīng)力 VB值增大，切削溫度升高，使加工表面呈殘余拉應(yīng)力，同時(shí)使殘余拉應(yīng)力層深度加大 塑性越大，切削加工后產(chǎn)生的殘余拉應(yīng)力越大 脆性材料的加工表面易產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力 vc增大，熱應(yīng)力為主，使殘余應(yīng)力增大，但深度減小 f 增加，殘余拉應(yīng)力增大，但壓應(yīng)力將向里層移動(dòng) αp 對(duì)殘余應(yīng)力的影響不顯著 （ 2）影響殘余應(yīng)力的因素及控制措施 刀具前角 γ0 刀具后刀面磨損 工件材料 切削條件 94 3. 磨削燒傷與裂紋及其控制措施 磨削工件時(shí)，當(dāng)工件表面層溫度達(dá)到或超過金屬材料的相變溫度時(shí)，表層金屬材料的金相組織將發(fā)生變化，表層顯微硬度也相應(yīng)變化，并伴隨有殘余應(yīng)力產(chǎn)生，甚至出現(xiàn)微裂紋，同時(shí)出現(xiàn)彩色氧化膜，這種現(xiàn)象稱磨削燒傷。 （