第四章 機(jī)械加工質(zhì)量及其控制PPT課件

第四章機(jī)械加工質(zhì)量及其控制,本章提要,機(jī)器零件的加工質(zhì)量是整臺(tái)機(jī)器質(zhì)量的基礎(chǔ)。機(jī)器零件的加工質(zhì)量一般用機(jī)械加工精度和加工表面質(zhì)量?jī)蓚€(gè)重要指標(biāo)表示，它的高低將直接影響整臺(tái)機(jī)器的使用性能和壽命。,內(nèi)容提綱,4.1,4.2,4.3,4.4,概述機(jī)械加工精度的影響因素及控制加工誤差的綜合分析機(jī)械加工表面質(zhì)量的影響因素及控制機(jī)械加工過(guò)程中的振動(dòng)及控制,4.5,第一節(jié)概述,機(jī)械加工質(zhì)量包括幾何參數(shù)方面的質(zhì)量和表面物理機(jī)械參數(shù)方面的質(zhì)量。其中幾何參數(shù)方面的尺寸精度、宏觀幾何精度和位置精度屬于機(jī)械加工精度范疇，而表面物理機(jī)械參數(shù)方面的質(zhì)量和微觀幾何形狀精度屬于機(jī)械加工表面質(zhì)量范疇。,隨著機(jī)器速度、負(fù)載的增高以及自動(dòng)化生產(chǎn)的需要，對(duì)機(jī)器性能的要求也不斷提高，因此保證機(jī)器零件具有更高的加工精度也越顯得重要。我們?cè)趯?shí)際生產(chǎn)中經(jīng)常遇到和需要解決的工藝問(wèn)題，多數(shù)也是加工精度問(wèn)題。研究機(jī)械加工精度的目的是研究加工系統(tǒng)中各種誤差的物理實(shí)質(zhì)，掌握其變化的基本規(guī)律，分析工藝系統(tǒng)中各種誤差與加工精度之間的關(guān)系，尋求提高加工精度的途徑，以保征零件的機(jī)械加工質(zhì)量。零件的機(jī)械加工表面質(zhì)量決定了機(jī)器的使用性能和延長(zhǎng)使用壽命。機(jī)械加工表面質(zhì)量是以機(jī)械零件的加工表面和表面層作為分析和研究對(duì)象的。,第一節(jié)概述,加工精度是指零件加工后的實(shí)際幾何參數(shù)（尺寸、形狀和位置）與理想幾何參數(shù)的符合程度。（1）零件的尺寸精度：加工后零件的實(shí)際尺寸與零件理想尺寸相符的程度。（2）零件的形狀精度：加工后零件的實(shí)際形狀與零件理想形狀相符的程度。（3）零件的位置精度：加工后零件的實(shí)際位置與零件理想位置相符的程度。,第一節(jié)概述,一、機(jī)械加工精度,（一）機(jī)械加工精度的概念,加工誤差：實(shí)際加工不可能做得與理想零件完全一致，總會(huì)有大小不同的偏差，零件加工后的實(shí)際幾何參數(shù)對(duì)理想幾何參數(shù)的偏離程度，稱為加工誤差。加工誤差的大小表示了加工精度的高低。生產(chǎn)實(shí)際中用控制加工誤差的方法來(lái)保證加工精度。加工精度和加工誤差是從兩種觀點(diǎn)來(lái)評(píng)定零件幾何參數(shù)，所謂保證和提高加工精度問(wèn)題就是限制和降低加工誤差問(wèn)題。,第一節(jié)概述,一、機(jī)械加工精度,（一）機(jī)械加工精度的概念,獲得工件尺寸精度的方法有：試切法、調(diào)整法、定尺寸刀具法、自動(dòng)控制法,1)試切法：調(diào)整試切測(cè)量計(jì)算調(diào)整，這樣反復(fù)幾次直到試切尺寸符合要求為止。主要影響因素:測(cè)量精度，微進(jìn)給機(jī)構(gòu)的準(zhǔn)確性，刀具的切削性能；可達(dá)到很高的精度。,第一節(jié)概述,一、機(jī)械加工精度,（二）加工精度的獲得方法,獲得工件尺寸精度的方法有：試切法、調(diào)整法、定尺寸刀具法、自動(dòng)控制法,第一節(jié)概述,一、機(jī)械加工精度,（二）加工精度的獲得方法,2)調(diào)整法：首先調(diào)整好刀具與工件的相對(duì)位置,并要求在一批零件的加工過(guò)程中保持這個(gè)位置不變。如多刀機(jī)床,六角自動(dòng)車床等。影響因素與試切法相同，有調(diào)整精度和調(diào)整裝置的剛度等。,4)自動(dòng)控制法:將測(cè)量、調(diào)整和切削等機(jī)構(gòu)組成一個(gè)自動(dòng)加工系統(tǒng)，工件達(dá)到尺寸后，系統(tǒng)自動(dòng)停止加工。,第一節(jié)概述,一、機(jī)械加工精度,（二）加工精度的獲得方法,3)定尺寸刀具法:用刀具尺寸來(lái)保證工件尺寸。,第一節(jié)概述,機(jī)械加工后的零件表面實(shí)際上不是理想的光滑表面，它存在著不同程度的表面粗糙度、冷硬、裂紋等表面缺陷。雖然只有極薄的一層（幾微米幾十微米），但都錯(cuò)綜復(fù)雜地影響著機(jī)械零件的耐磨性、抗腐蝕性、配合質(zhì)量和疲勞強(qiáng)度等，從而影響產(chǎn)品的使用性能和壽命，因此必須加以足夠的重視。,二、機(jī)械加工表面質(zhì)量,（一）表面質(zhì)量的概念,加工表面層沿深度變化示意圖,殘余拉應(yīng)力()；殘余壓應(yīng)力(),第一節(jié)概述,二、機(jī)械加工表面質(zhì)量,（一）表面質(zhì)量的概念,零件表面質(zhì)量,表面粗糙度,表面波度,表面物理力學(xué)性能的變化,表面微觀幾何形狀誤差,表面層冷作硬化,表面層殘余應(yīng)力,表面層金相組織的變化,機(jī)械加工表面質(zhì)量是指經(jīng)過(guò)機(jī)械加工后零件表面層所產(chǎn)生的物理機(jī)械性能的變化以及表面層微觀幾何形狀誤差，又稱為表面完整性，主要包括表面層微觀幾何形狀和表面層物理機(jī)械性能。,第一節(jié)概述,二、機(jī)械加工表面質(zhì)量,（一）表面質(zhì)量的概念,表面粗糙度：表面微觀幾何形狀誤差，其波長(zhǎng)與波高的比值在L1/H140的范圍內(nèi)，波距1.33，一級(jí)，工藝能力足夠，可以允許一定的波動(dòng)1.33Cp1.00，二級(jí)，工藝能力勉強(qiáng)，必須密切注意1.00Cp0.67，三級(jí)，工藝能力不足，可能出少量不合格品0.67Cp，四級(jí)，工藝能力不行，必須加以改進(jìn),第三節(jié)加工誤差的綜合分析,二、加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析法,1.分布曲線法,工藝能力：工藝范圍與實(shí)際加工誤差之比：,【例題】檢查一批在臥式鏜床上精鏜后的活塞銷孔直徑。圖紙規(guī)定尺寸與公差為28，抽查件數(shù)n100，分組數(shù)k6。測(cè)量尺寸、分組間隔、頻數(shù)和頻率見(jiàn)左表。求實(shí)際分布曲線圖、工藝能力及合格率，分析出現(xiàn)廢品的原因并提出改進(jìn)意見(jiàn)。表活塞銷孔直徑測(cè)量結(jié)果,解：以組中值xj代替組內(nèi)零件實(shí)際值，繪制實(shí)際分布曲線圖。分散范圍=最大孔徑一最小孔徑28.0427.9920.012mm；樣本平均值（又稱尺寸分散范圍中心即平均孔徑）：,公差范圍中心常值系統(tǒng)誤差,分布曲線法的實(shí)例,第三節(jié)加工誤差的綜合分析,第三節(jié)加工誤差的綜合分析,二、加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析法,1.分布曲線法,均方根誤差/樣本標(biāo)準(zhǔn)差工藝能力系數(shù)，二級(jí)工藝能力；廢品率：由，查表4-3可得F0.3253；所以實(shí)測(cè)結(jié)果分析：部分工件的尺寸超出了公差范圍，有1747的廢品（實(shí)際分布曲線圖中陰影部分；這批工件的分散范圍0.012mm比公差帶0.015mm小，也就是說(shuō)實(shí)際加工能力比圖紙要求的要高：Cp1.11，即6。只是由于有系統(tǒng)0.0054的存在而產(chǎn)生廢品。如果能設(shè)法將分散中心調(diào)整到公差范圍中心，工件就完全合格。具體的調(diào)整方法是將鏜刀的伸出量調(diào)短些，以減少鏜刀受力變形產(chǎn)生的加工誤差。,分布曲線法的實(shí)例,第三節(jié)加工誤差的綜合分析,二、加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析法,1.分布曲線法,第三節(jié)加工誤差的綜合分析,二、加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析法,1.分布曲線法,例在兩臺(tái)相同自動(dòng)車床上加工1000件圓柱銷的外圓，直徑要求110.02，第一臺(tái)加工500件，尺寸按正態(tài)分布，平均值：x1=11.005，1=0.04，第二臺(tái)加工500件，尺寸也按正態(tài)分布，其平均值x2=11.015，2=0.0025，試分析哪臺(tái)機(jī)床的加工精度高，比較兩臺(tái)機(jī)床的廢品率。,1)依題意畫(huà)圖。2)比較機(jī)床精度61=60.04=0.2462=60.0025=0.015，故第二臺(tái)精度高。3）求第一臺(tái)的廢品率由圖可知，第一臺(tái)機(jī)床加工的圓柱銷，其直徑全部落在公差帶內(nèi)，故無(wú)廢品。,第三節(jié)加工誤差的綜合分析,二、加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析法,1.分布曲線法,例在兩臺(tái)相同自動(dòng)車床上加工1000件圓柱銷的外圓，直徑要求110.02，第一臺(tái)加工500件，尺寸按正態(tài)分布，平均值：x1=11.005，1=0.04，第二臺(tái)加工500件，尺寸也按正態(tài)分布，其平均值x2=11.015，2=0.0025，試分析哪臺(tái)機(jī)床的加工精度高，比較兩臺(tái)機(jī)床的廢品率。,4）求第二臺(tái)的廢品率第二臺(tái)機(jī)床加工的圓柱銷，有部分落在公差帶外，成為可修復(fù)費(fèi)品。由：，查表4-3可以求出：(2)=0.4772故廢品率=0.5-0.4772=2.28%,從圖可以看出，第二臺(tái)機(jī)床產(chǎn)生的廢品主要原因是刀具調(diào)整不當(dāng)，使得一批工件尺寸分布中心偏大于公差帶中心，從而產(chǎn)生可修廢品。改進(jìn)的辦法是對(duì)第二臺(tái)機(jī)床的車刀重新調(diào)整，使之再進(jìn)刀=(11.015-11)/2=0.0075mm為宜。,第三節(jié)加工誤差的綜合分析,二、加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析法,沒(méi)有考慮加工順序，無(wú)法分清變值系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差；必須待全部工件加工完畢后才能進(jìn)行測(cè)量和處理數(shù)據(jù)，不能暴露出在加工過(guò)程進(jìn)行中誤差變化的規(guī)律。,第三節(jié)加工誤差的綜合分析,二、加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析法,1.分布曲線法,分布曲線法的缺陷：,第三節(jié)加工誤差的綜合分析,二、加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析法,2.點(diǎn)圖法,點(diǎn)圖法：按加工的先后順序作出尺寸的變化圖，以暴露整個(gè)加工過(guò)程中誤差變化的全貌。具體方法：按工件的加工順序定期測(cè)量工件的尺寸，以其序號(hào)為橫坐標(biāo)，以量得的尺寸為縱坐標(biāo)。,第三節(jié)加工誤差的綜合分析,二、加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析法,2.點(diǎn)圖法,作法：按工件的加工順序定期測(cè)量工件的尺寸，以其序號(hào)為橫坐標(biāo)，以量得的尺寸為縱坐標(biāo)，則可得到左圖所示的點(diǎn)圖。,點(diǎn)圖法的作用：,第三節(jié)加工誤差的綜合分析,二、加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析法,2.點(diǎn)圖法,工序分析從點(diǎn)圖中分解出系統(tǒng)性誤差和隨機(jī)性誤差并尋找誤差的根源。前者可用點(diǎn)圖的順序平均數(shù)法，后者可用相關(guān)分析法?？刂萍庸べ|(zhì)量工藝驗(yàn)證為了確定準(zhǔn)備投產(chǎn)的工藝能否保證加工質(zhì)量要求或?qū)ΜF(xiàn)行的工藝進(jìn)行定期、不定期的檢查，查明工藝能力和工藝的穩(wěn)定性。,“車工怕細(xì)長(zhǎng)”采用反向走刀（進(jìn)給）切削改變進(jìn)給方向使細(xì)長(zhǎng)軸在加工過(guò)程中受拉力。用大進(jìn)給量和大主偏角（9093o）車刀在卡盤一端車出一個(gè)縮頸：消除坯料本身彎曲而在卡盤強(qiáng)制夾持下引起的軸線彎斜的影響。,第二節(jié)機(jī)械加工精度的影響因素及控制,四、保證和提高加工精度的途徑,（一）直接消除和減少誤差法,誤差補(bǔ)償是指人為地制造出一種新的或者利用原有的一種原始誤差去抵消另一種原始誤差。例如預(yù)加載荷精加工磨床床身導(dǎo)軌；用校正機(jī)構(gòu)提高絲桿車床傳動(dòng)鏈精度。,橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)、操縱箱等部件,第二節(jié)機(jī)械加工精度的影響因素及控制,四、保證和提高加工精度的途徑,（二）誤差補(bǔ)償法,配重,第二節(jié)機(jī)械加工精度的影響因素及控制,四、保證和提高加工精度的途徑,（二）誤差補(bǔ)償法,誤差轉(zhuǎn)移法的實(shí)質(zhì)是將工藝系統(tǒng)的幾何誤差、受力變形和熱變形等轉(zhuǎn)移到不影響加工精度的方向去。,由于轉(zhuǎn)塔在使用中經(jīng)常不斷地轉(zhuǎn)來(lái)轉(zhuǎn)去，要長(zhǎng)期保證六個(gè)位置的定位精度是很困難的，所以在一般轉(zhuǎn)塔車床的刀具調(diào)整中，都把刀刃的切削基面放在垂直平面內(nèi)，在生產(chǎn)中成為“立刀”安裝法。轉(zhuǎn)塔的轉(zhuǎn)位誤差就處于Z的方向上，產(chǎn)生的加工誤差y就可以忽略不計(jì)。,第二節(jié)機(jī)械加工精度的影響因素及控制,四、保證和提高加工精度的途徑,（三）誤差轉(zhuǎn)移法,第二節(jié)機(jī)械加工精度的影響因素及控制,四、保證和提高加工精度的途徑,（三）誤差轉(zhuǎn)移法,誤差平均法是利用有密切聯(lián)系的表面之間的相互比較和相互修正，或者利用互為基準(zhǔn)進(jìn)行加工，以達(dá)到很高的加工精度。采用誤差平均法可以最大限度地排除機(jī)床誤差的影響。例如，研磨配合精度要求很高的軸和孔，常用對(duì)研的方法，利用誤差相互比較、相互消除來(lái)達(dá)到。所謂對(duì)研，就是配偶件的軸和孔互為研具相對(duì)研磨。在研磨前有一定的研磨量，其本身的尺寸精度要求不高，在研磨過(guò)程中，配合表面相對(duì)研擦和磨損的過(guò)程，就是兩者的誤差相互比較和相互修正的過(guò)程。再如，三塊一組的標(biāo)準(zhǔn)平板，是利用相互對(duì)研、配刮的方法加工出來(lái)的。因?yàn)槿齻€(gè)表面能夠分別兩兩密合，只有在都是精確的平面的條件下才有可能。另外還有直尺、角度規(guī)、多棱體、標(biāo)準(zhǔn)絲杠等高精度量具和工具，都是利用誤差平均法制造出來(lái)的。,第二節(jié)機(jī)械加工精度的影響因素及控制,四、保證和提高加工精度的途徑,（四）誤差平均法,在加工和裝配中，有些精度問(wèn)題牽涉到很多零部件間的相互關(guān)系，相當(dāng)復(fù)雜。如果單純地提高零件精度來(lái)滿足設(shè)計(jì)要求，有時(shí)不僅困難，甚至不可能達(dá)到。此時(shí)，若采用就地加工法，就可解決這種難題。例如，就地加工法的要點(diǎn)是要保證部件什么樣的位置關(guān)系，就在這樣的位置關(guān)系上利用一個(gè)部件裝上刀具去加工另一個(gè)部件，又稱“自干自”。,第二節(jié)機(jī)械加工精度的影響因素及控制,四、保證和提高加工精度的途徑,（五）“就地加工”法,例如轉(zhuǎn)塔車床加工轉(zhuǎn)塔上的六個(gè)刀架安裝孔,轉(zhuǎn)塔上六個(gè)安裝刀具的孔，其軸心線必須保證與機(jī)床主軸旋轉(zhuǎn)中心線重合，而六個(gè)平面又必須與旋轉(zhuǎn)中心線垂直。如果單獨(dú)加工轉(zhuǎn)塔上的這些孔和平面，裝配時(shí)要達(dá)到上述要求是困難的，因?yàn)槠渲邪撕軓?fù)雜的尺寸鏈關(guān)系。因而在實(shí)際生產(chǎn)中采用了就地加工法，即在裝配之前，這些重要表面不進(jìn)行精加工，等轉(zhuǎn)塔裝配到機(jī)床上以后，再在自身機(jī)床上對(duì)這些空和平面進(jìn)行精加工。具體方法是在機(jī)床主軸上裝上鏜刀桿和能做徑向進(jìn)給的小刀架，對(duì)這些表面進(jìn)行精加工，便能達(dá)到所需要的精度。,第二節(jié)機(jī)械加工精度的影響因素及控制,四、保證和提高加工精度的途徑,（五）“就地加工”法,對(duì)變值系統(tǒng)性誤差必須采用可變補(bǔ)償?shù)姆椒?，即所謂的積極控制方法。有三種形式：主動(dòng)測(cè)量：加工過(guò)程中隨時(shí)測(cè)量，隨時(shí)進(jìn)行誤差補(bǔ)償。偶件自動(dòng)配磨：以互配件中的一件作為基準(zhǔn)去控制另一件的加工精度。積極控制起決定性作用的加工條件：例如精密螺紋磨床的自動(dòng)恒溫控制。,第二節(jié)機(jī)械加工精度的影響因素及控制,四、保證和提高加工精度的途徑,（六）控制誤差法,第四節(jié)機(jī)械加工表面質(zhì)量的影響因素及控制,一、表面粗糙度的影響因素,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。,粗糙度的測(cè)量方法？,1、切削加工后的表面粗糙度,(樣板比較法，光切法，干涉法，觸針?lè)ǖ?,刀尖圓弧半徑r主偏角kr、副偏角kr進(jìn)給量f,第四節(jié)機(jī)械加工表面質(zhì)量的影響因素及控制,一、表面粗糙度的影響因素,1、切削加工后的表面粗糙度,(2)物理力學(xué)因素,被加工材料的性能塑性變形的影響切削過(guò)程中刀具的刃口圓角及后刀面對(duì)工件擠壓與摩擦而產(chǎn)生塑性變形。與切削機(jī)理有關(guān)的物理因素刀瘤和鱗刺的影響,第四節(jié)機(jī)械加工表面質(zhì)量的影響因素及控制,一、表面粗糙度的影響因素,1、切削加工后的表面粗糙度,(2)物理力學(xué)因素,第四節(jié)機(jī)械加工表面質(zhì)量的影響因素及控制,一、表面粗糙度的影響因素,1、切削加工后的表面粗糙度,鱗刺的產(chǎn)生：切屑在前刀面上的摩擦和冷焊作用造成周期性的停留，代替刀具推擠切削層，造成切削層和工件之間出現(xiàn)撕裂現(xiàn)象。,(2)物理力學(xué)因素,第四節(jié)機(jī)械加工表面質(zhì)量的影響因素及控制,一、表面粗糙度的影響因素,1、切削加工后的表面粗糙度,韌性材料：工件材料韌性愈好，金屬塑性變形愈大，加工表面愈粗糙。故對(duì)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。脆性材料：加工粗糙度接近理論值。加工脆性材料時(shí)，其切削呈碎粒狀，由于切屑的崩碎而在加工表面留下許多麻點(diǎn)，使表面粗糙。,第四節(jié)機(jī)械加工表面質(zhì)量的影響因素及控制,一、表面粗糙度的影響因素,1、切削加工后的表面粗糙度,加工塑性材料時(shí)，切削速度對(duì)表面粗糙度的影響如圖所示。積屑瘤和鱗刺僅在低速時(shí)產(chǎn)生。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，可以得到較小的表面粗糙度。,加工塑性材料時(shí)切削速度對(duì)表面粗糙度的影響實(shí)線只考慮塑性變形的影響虛線考慮刀瘤和鱗刺的影響,第四節(jié)機(jī)械加工表面質(zhì)量的影響因素及控制,一、表面粗糙度的影響因素,1、切削加工后的表面粗糙度,合理使用冷卻潤(rùn)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。,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(guò)小，表面粗糙度會(huì)有增大的趨勢(shì)。,第四節(jié)機(jī)械加工表面質(zhì)量的影響因素及控制,一、表面粗糙度的影響因素,1、切削加工后的表面粗糙度,第四節(jié)機(jī)械加工表面質(zhì)量的影響因素及控制,一、表面粗糙度的影響因素,工件的磨削表面是由砂輪上大量磨粒刻劃出無(wú)數(shù)極細(xì)的刻痕形成的，工件單位面積上通過(guò)的砂粒數(shù)越多，則刻痕越多，刻痕的等高性越好，表面粗糙度值越小。,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(guò)程中只是對(duì)被加工表面擠壓，沒(méi)有切削作用。加工表面在多次擠壓下出現(xiàn)溝槽與隆起，又由于磨削時(shí)的高溫更加劇了塑性變形，故表面粗糙度值增大。,第四節(jié)機(jī)械加工表面質(zhì)量的影響因素及控制,一、表面粗糙度的影響因素,2、磨削加工后的表面粗糙度,(1)砂輪的磨粒,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。則砂輪單位面積上參加磨削的磨粒越多，磨削表面上的刻痕就越細(xì)密均勻，表面粗糙度值就越小。,(2)砂輪修整,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。因此，砂輪修整的質(zhì)量對(duì)磨削表面的粗糙度影響很大。,第四節(jié)機(jī)械加工表面質(zhì)量的影響因素及控制,一、表面粗糙度的影響因素,2、磨削加工后的表面粗糙度,砂輪轉(zhuǎn)速越高，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)被磨表面的磨粒數(shù)越多，表面粗糙度值就越小。工件速度對(duì)表面粗糙度值的影響剛好與砂輪轉(zhuǎn)速的影響相反。工件的速度增大，通過(guò)加工表面的磨粒數(shù)減少，因此表面粗糙度值增大。砂輪的縱向進(jìn)給量小于砂輪的寬度時(shí)，工件表面將被重疊切削，而被磨次數(shù)越多，工件表面粗糙度值就越小。為提高磨削效率，通常在開(kāi)始磨削時(shí)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(wú)進(jìn)給量磨削，以減小表面粗糙度值。,(3)磨削用量,第四節(jié)機(jī)械加工表面質(zhì)量的影響因素及控制,一、表面粗糙度的影響因素,2、磨削加工后的表面粗糙度,(4)工件材料,太硬易使磨粒磨鈍Ra；太軟容易堵塞砂輪Ra；韌性太大，熱導(dǎo)率差會(huì)使磨粒早期崩落Ra。,第四節(jié)機(jī)械加工表面質(zhì)量的影響因素及控制,一、表面粗糙度的影響因素,2、磨削加工后的表面粗糙度,第四節(jié)機(jī)械加工表面質(zhì)量的影響因素及控制,一、表面粗糙度的影響因素,在切削加工中，工件由于受到切削力和切削熱的作用，使表面層金屬的物理機(jī)械性能產(chǎn)生變化，最主要的變化是表面層冷作硬化、金相組織的變化和殘余應(yīng)力的產(chǎn)生。由于磨削加工時(shí)所產(chǎn)生的塑性變形和切削熱比刀刃切削時(shí)更嚴(yán)重，因而磨削加工后加工表面層上述三項(xiàng)物理機(jī)械性能的變化會(huì)很大。,第四節(jié)機(jī)械加工表面質(zhì)量的影響因素及控制,二、表面層物理機(jī)械性能的影響因素,影響表面層物理力學(xué)性能的主要因素,表面物理力學(xué)性能,影響金相組織變化因素,影響顯微硬度因素,影響殘余應(yīng)力因素,塑變引起的冷硬金相組織變化引起的硬度變化,冷塑性變形熱塑性變形金相組織變化,切削熱,冷作硬化金相組織變化殘余應(yīng)力,表現(xiàn)形式,第四節(jié)機(jī)械加工表面質(zhì)量的影響因素及控制,二、表面層物理機(jī)械性能的影響因素,切削或磨削加工中，表面層金屬由于塑性變形使晶格扭曲、畸變，晶粒間產(chǎn)生剪切滑移,晶粒被拉長(zhǎng)和纖維化，甚至破碎，引起材料的強(qiáng)化（使表面層金屬的硬度和強(qiáng)度提高），這種現(xiàn)象稱為加工硬化，又稱冷作硬化或強(qiáng)化。,第四節(jié)機(jī)械加工表面質(zhì)量的影響因素及控制,二、表面層物理機(jī)械性能的影響因素,1、工件表面層的冷作硬化,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。弱化作用的大小取決于溫度的高低、熱作用時(shí)間的長(zhǎng)短和表層金屬的強(qiáng)化程度。由于在加工過(guò)程中表層金屬同時(shí)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。,第四節(jié)機(jī)械加工表面質(zhì)量的影響因素及控制,二、表面層物理機(jī)械性能的影響因素,1、工件表面層的冷作硬化,衡量表面層加工硬化程度的指標(biāo)有下列三項(xiàng)：1）表面層的顯微硬度H；2）硬化層深度h；3）硬化程度NN=(H-H0)/H0100式中H0工件原表面層的顯微硬度。,第四節(jié)機(jī)械加工表面質(zhì)量的影響因素及控制,二、表面層物理機(jī)械性能的影響因素,1、工件表面層的冷作硬化,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(shí)的溫度。力越大，塑性變形越大，則硬化程度越大；速度越大，塑性變形越不充分，則硬化程度越??；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)程度。,第四節(jié)機(jī)械加工表面質(zhì)量的影響因素及控制,二、表面層物理機(jī)械性能的影響因素,1、工件表面層的冷作硬化,刀具幾何形狀的影響,切削刃r、前角、后面磨損量VB表層金屬的塑變加劇冷硬,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(shí)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(zhǎng)度上的擠壓次數(shù)增多冷硬,工件材料性能的影響,材料塑性冷硬,第四節(jié)機(jī)械加工表面質(zhì)量的影響因素及控制,二、表面層物理機(jī)械性能的影響因素,1、工件表面層的冷作硬化,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。定義：磨削加工時(shí)，表面層有很高的溫度，當(dāng)溫度達(dá)到相變臨界點(diǎn)時(shí)，表層金屬就發(fā)生金相組織變化，強(qiáng)度和硬度降低、產(chǎn)生殘余應(yīng)力、甚至出現(xiàn)微觀裂紋，這種現(xiàn)象稱為磨削燒傷。淬火鋼在磨削時(shí)，由于磨削條件不同，產(chǎn)生的磨削燒傷有三種形式。,第四節(jié)機(jī)械加工表面質(zhì)量的影響因素及控制,二、表面層物理機(jī)械性能的影響因素,2、工件表面層的金相組織變化與磨削燒傷,淬火燒傷,回火燒傷,退火燒傷,磨削時(shí)，當(dāng)工件表面層溫度超過(guò)相變臨界溫度Ac3時(shí)，則馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。若此時(shí)無(wú)冷卻液，表層金屬空冷冷卻比較緩慢而形成退火組織。硬度和強(qiáng)度均大幅度下降。這種現(xiàn)象稱為退火燒傷。,磨削時(shí)，如果工件表面層溫度只是超過(guò)原來(lái)的回火溫度，則表層原來(lái)的回火馬氏體組織將產(chǎn)生回火現(xiàn)象而轉(zhuǎn)變?yōu)橛捕容^低的回火組織（索氏體或屈氏體），這種現(xiàn)象稱為回火燒傷。,磨削時(shí)工件表面溫度超過(guò)相變臨界溫度Ac3時(shí)，則馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。在冷卻液作用下，工件最外層金屬會(huì)出現(xiàn)二次淬火馬氏體組織。其硬度比原來(lái)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。由于二次淬火層極薄，表面層總的硬度是降低的，這種現(xiàn)象稱為淬火燒傷。,第四節(jié)機(jī)械加工表面質(zhì)量的影響因素及控制,二、表面層物理機(jī)械性能的影響因素,2、工件表面層的金相組織變化與磨削燒傷,第四節(jié)機(jī)械加工表面質(zhì)量的影響因素及控制,二、表面層物理機(jī)械性能的影響因素,2、工件表面層的金相組織變化與磨削燒傷,磨削燒傷色,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(shí)，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,第四節(jié)機(jī)械加工表面質(zhì)量的影響因素及控制,二、表面層物理機(jī)械性能的影響因素,2、工件表面層的金相組織變化與磨削燒傷,采用內(nèi)冷卻法磨削燒傷,改善冷卻條件,第四節(jié)機(jī)械加工表面質(zhì)量的影響因素及控制,二、表面層物理機(jī)械性能的影響因素,2、工件表面層的金相組織變化與磨削燒傷,加裝空氣擋板減輕高速旋轉(zhuǎn)的砂輪表面的高壓附著氣流的作用,第四節(jié)機(jī)械加工表面質(zhì)量的影響因素及控制,二、表面層物理機(jī)械性能的影響因素,2、工件表面層的金相組織變化與磨削燒傷,改善冷卻條件,采用開(kāi)槽砂輪間斷磨削受熱磨削燒傷,第四節(jié)機(jī)械加工表面質(zhì)量的影響因素及控制,二、表面層物理機(jī)械性能的影響因素,2、工件表面層的金相組織變化與磨削燒傷,改善冷卻條件,定義：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(huì)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。,殘余拉應(yīng)力()；殘余壓應(yīng)力(),第四節(jié)機(jī)械加工表面質(zhì)量的影響因素及控制,二、表面層物理機(jī)械性能的影響因素,3、工件表面層的殘余應(yīng)力,機(jī)械加工后工件表面層的殘余應(yīng)力是冷態(tài)塑性變形、熱態(tài)塑性變形和金相組織變化的綜合結(jié)果。切削加工時(shí)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)