機(jī)械加工表面質(zhì)量4

1、第三章 表面質(zhì)量第一節(jié) 表面質(zhì)量的基本概念第二節(jié) 影響表面粗糙度的因素第三節(jié) 影響表面物理機(jī)械性能的因素第四節(jié) 機(jī)械加工中的振動(dòng)第五節(jié) 控制表面質(zhì)量的工藝途徑第一節(jié)表表面質(zhì)質(zhì)量的基基本概念念一、概述述機(jī)械加工工方法所所獲得的的零件表表面，實(shí)實(shí)際上都都不是理理想的光光滑表面面。隨著著加工方方法和加加工條件件的不同同，表面面上總是是殘留下下不同程程度的粗粗糙度、表面層層殘余應(yīng)應(yīng)力（內(nèi)內(nèi)應(yīng)力）、表面面層冷作作硬化以以及表面面層金相相組織的的變化等等缺陷。產(chǎn)品的工工作性能能，尤其其是可靠靠性、耐耐久性等等在很大大程度上上取決于于零件的的表面質(zhì)質(zhì)量。機(jī)機(jī)器的損損壞除少少數(shù)屬設(shè)設(shè)計(jì)不當(dāng)當(dāng)或使用用不當(dāng)外外，

2、大多多數(shù)是由由于磨損損、腐蝕蝕和疲勞勞所致。零件表面面質(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特征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表面質(zhì)量量的含義義（內(nèi)容容）1表面面粗糙度度與波度度L/H1000稱為宏觀觀幾何形形狀誤差差；L/H=501000，稱為波紋紋度；L/H50，稱為微觀觀幾何形形狀誤差差，亦稱稱表面粗粗糙度。一、概述述（1）表表面粗糙糙度：表面的微微觀幾何何形狀誤誤差；（2）波波度：介于宏觀觀幾何形形狀誤差差與表面面粗糙度度之間的的周期性性幾何形形狀誤差差。Ra-在取樣樣長度L內(nèi)輪廓廓偏距絕絕對值的的算術(shù)平平均值。Rz-在取樣樣長度內(nèi)內(nèi)5個(gè)最最大的

3、輪輪廓峰高高的平均均值與5個(gè)最大大的輪廓廓谷深的的平均值值之和。Ry-在取樣樣長度L內(nèi)輪廓廓峰頂線線和輪廓廓谷底線線之間的的距離。2表面面層材料料的物理理力學(xué)性性能(1)表表面層層的冷作作硬化機(jī)械加工工過程中中表面層層金屬產(chǎn)產(chǎn)生強(qiáng)烈烈的塑性性變形，使晶格格扭曲、畸變，晶粒間間產(chǎn)生剪剪切滑移移，晶粒粒被拉長長，這些些都會(huì)使使表面層層金屬的的硬度增增加，塑塑性減小小，統(tǒng)稱稱為冷作作硬化。(2)表表面層層殘余應(yīng)應(yīng)力機(jī)械加工工過程中中由于切切削變形形和切削削熱等因因素的作作用在工工件表面面層材料料中產(chǎn)生生的內(nèi)應(yīng)應(yīng)力，稱稱為表面面層殘余余應(yīng)力。(3)表表面層層金相組組織變化化機(jī)械加工工過程中中，在工工件

4、的加加工區(qū)域域，溫度度會(huì)急劇劇升高，當(dāng)溫度度升高到到超過工工件材料料金相組組織變化化的臨界界點(diǎn)時(shí)，就會(huì)發(fā)發(fā)生金相相組織變變化。一、概述述表面完整整性隨著科學(xué)學(xué)技術(shù)的的發(fā)展，對產(chǎn)品品的使用用性能要要求越來來越高，一些重重要零件件需在高高溫、高高壓、高高速的條條件下工工作，表表面層的的任何缺缺陷直接接影響零零件的工工作性能能，因此此在研究究表面質(zhì)質(zhì)量的領(lǐng)領(lǐng)域中提提出了“表面完完整性”的概念念，主要要有：二、表面面質(zhì)量對對零件使使用性能能的影響響1、表面面質(zhì)量對對零件耐耐磨性的的影響2、表面面質(zhì)量對對零件疲疲勞強(qiáng)度度的影響響3、表面面質(zhì)量對對零件配配合精度度的影響響4、表面面質(zhì)量對對零件耐耐腐蝕性性

5、能的影影響5、其他他影響二、表面面質(zhì)量對對零件使使用性能能的影響響1、表面質(zhì)質(zhì)量對零零件耐磨磨性的影影響（1）零件磨磨損的形形成：零件相相對運(yùn)動(dòng)動(dòng)時(shí)，相相互接觸觸的凸峰峰處就會(huì)會(huì)產(chǎn)生彈彈性變形形、塑性性變形及及剪切等等現(xiàn)象，產(chǎn)生了了表面的的磨損。（2）影響零件件耐磨性性的因素素主要有有：摩擦副的的材料、潤滑條條件、零零件的表表面質(zhì)量量（3）零件的的磨損過過程分為為：圖3-2 初期磨損正常磨損 急劇磨損實(shí)際接觸面積只占名義接觸面積的一小部分，實(shí)際接觸部分的壓強(qiáng)增大，破壞了潤滑油膜而形成局部的干摩擦，使其擠裂、破碎、切斷等作用增強(qiáng)，磨損增大。磨損緩慢，零件的正常工作階段緊密接觸的兩個(gè)表面金屬分子間

6、產(chǎn)生較大的親和力，超過了潤滑油膜存在的臨界值，造成潤滑條件惡化 ，磨損加劇。圖3-2 磨損損過程的的基本規(guī)規(guī)律圖（4）表表面質(zhì)量量對零件件耐磨性性的影響響表面粗糙度A、與初期磨損量有一最佳值B、表面粗糙度的輪廓形狀及加工紋路方向影響實(shí)際接觸面積與潤滑油的存留情況而影響耐磨性表面層的冷作硬化可減少摩擦副接觸部分的彈性和塑性變形，減小磨損；當(dāng)硬化過度時(shí)，磨損會(huì)加劇，表面甚至?xí)a(chǎn)生脫落現(xiàn)象。表面層金相組織的變化改變了基體材料的原有硬度，也會(huì)直接影響零件的耐磨性（1）表面粗糙糙度在交變載載荷作用用下，零零件表面面的粗糙糙度、劃劃痕和裂裂紋等缺缺陷容易易引起應(yīng)應(yīng)力集中中，產(chǎn)生生和發(fā)展展成疲勞勞裂紋，造成

7、疲疲勞破壞壞。試驗(yàn)驗(yàn)表明：承受交交變載荷荷的零件件，減小小表面粗粗糙度可可提高疲疲勞強(qiáng)度度30-40%；加工紋路路對疲勞勞強(qiáng)度的的影響更更大，若若刀痕與與受力方方向垂直直，則疲疲勞強(qiáng)度度降低。材料晶粒粒越細(xì)，質(zhì)地越越致密，應(yīng)力集集中越明明顯，表表面粗糙糙度對疲疲勞強(qiáng)度度影響也也越嚴(yán)重重。一般般而言，鋼件對對應(yīng)力集集中敏感感程度大大，鑄鐵鐵件則相相反。2、表面面質(zhì)量對對零件疲疲勞強(qiáng)度度的影響響（2）表面層的的殘余應(yīng)應(yīng)力表層的殘殘余壓應(yīng)應(yīng)力能部部分抵消消工件載載荷施加加的拉應(yīng)應(yīng)力，延延緩疲勞勞裂紋的的擴(kuò)展，故可提提高疲勞勞強(qiáng)度；反之拉應(yīng)應(yīng)力加劇劇疲勞裂裂紋產(chǎn)生生，降低低疲勞強(qiáng)強(qiáng)度。（3）表面層層的

8、冷作作硬化冷作硬化化層能阻阻止已有有裂紋的的擴(kuò)展和和防止新新的裂紋紋產(chǎn)生，故可提提高疲勞勞強(qiáng)度。但若過硬硬，則使使表層過過脆，易易產(chǎn)生裂裂紋降低低疲勞強(qiáng)強(qiáng)度。2、表面面質(zhì)量對對零件疲疲勞強(qiáng)度度的影響響3、表面面質(zhì)量對對零件配配合精度度的影響響（1）表面粗粗糙度對對間隙配配合的零零件表面面影響若表面粗粗糙度過過大，初初期磨損損量就大大，配合合間隙增增大，甚甚至改變變原有的的配合性性質(zhì)，特特別是對對于尺寸寸小、精精度要求求高的零零件。（2）表面粗粗糙度對對過盈配配合的零零件表面面影響若表面粗粗糙度過過大，裝裝配時(shí)配配合表面面的凸峰峰受擠壓壓，使實(shí)實(shí)際過盈盈量比預(yù)預(yù)定的小小，影響響配合的的可靠性性。

9、（3）表面的的殘余應(yīng)應(yīng)力對零零件配合合精度的的影響殘余應(yīng)力力經(jīng)過一一段時(shí)間間后會(huì)引引起工件件變形，影響工工件的尺尺寸和形形狀精度度，勢必必影響配配合零件件的配合合性質(zhì)。（4）表面的的加工硬硬化對零零件配合合精度的的影響若硬化嚴(yán)嚴(yán)重，將將可能造造成表層層金屬與與內(nèi)部金金屬脫離離，破壞壞配合的的性質(zhì)和和精度。4、表面面質(zhì)量對對零件耐耐腐蝕性性能的影影響零件在潮潮濕空氣氣或腐蝕蝕性的介介質(zhì)中工工作時(shí)會(huì)會(huì)發(fā)生化化學(xué)腐蝕蝕或電化化學(xué)腐蝕蝕。化學(xué)腐蝕蝕由由于在粗粗糙表面面的凹谷谷處容易易集聚腐腐蝕性的的介質(zhì)所所造成。電化學(xué)腐腐蝕由由于兩兩種不同同金屬材材料接觸觸時(shí)，在在表面微微小凸峰峰間會(huì)產(chǎn)產(chǎn)生微電電離作

10、用用，造成成零件腐腐蝕。由此可見見：（1）提高零零件的表表面粗糙糙度可以以提高零零件的耐耐腐蝕性性能；（2）表面層層的殘余余壓應(yīng)力力有利于于阻礙表表面裂紋紋的產(chǎn)生生和擴(kuò)展展，提高高零件的的抗腐蝕蝕能力，反之拉拉應(yīng)力降降低耐腐腐蝕性；（3）一定程程度的硬硬化，可可減小裂裂紋，有有利于提提高耐腐腐蝕性。5、其他他影響對密封性性的影響響一般而言言，減小小表面粗粗糙度，可提高高零、部部件的密密封性能能；對接觸剛剛度的影影響減小表面面粗糙度度，提高高零部件件的接觸觸剛度。對抗沖擊擊性的影影響工件表面面層的冷冷作硬化化可降低低其抗沖沖擊的能能力。金屬與周周圍介質(zhì)質(zhì)發(fā)生氧氧化作用用而引起起的腐蝕蝕叫做化化學(xué)

11、腐蝕蝕；金屬和電電解質(zhì)溶溶液接觸觸時(shí)，由由于微電電池和大大電池作作用而發(fā)發(fā)生的腐腐蝕叫做做電化學(xué)學(xué)腐蝕?；瘜W(xué)腐蝕蝕時(shí)沒有有電流產(chǎn)產(chǎn)生，電電化學(xué)腐腐蝕時(shí)，介質(zhì)與與金屬的的作用的的總反應(yīng)應(yīng)分成兩兩個(gè)在相相當(dāng)程度度上獨(dú)立立地進(jìn)行行的過程程（陽極極過程與與陰極過過程）。在大多多數(shù)實(shí)際際情況下下，電化化學(xué)腐蝕蝕常常以以陽極和和陰極過過程在不不同地區(qū)區(qū)局部地地進(jìn)行為為特征。主要的鋼鋼鐵的腐腐蝕是電電化學(xué)腐腐蝕鋼鐵在潮潮濕空氣氣里，其其表面因因吸附作作用而覆覆蓋一層層極薄的的水膜、水微弱弱電離產(chǎn)產(chǎn)生少量量H+和和OH-，同時(shí)時(shí)由于空空氣中CO2的的溶解，水里H+增多多;這樣樣表面就就形成了了一層電電解質(zhì)溶溶

12、液薄膜膜，它跟跟鋼鐵里里的鐵和和雜質(zhì)或或碳就形形成了無無數(shù)微小小原電池池表面粗糙糙度值耐磨磨性，但有一一定限度度1.對耐磨性性影響表面粗糙糙度值 耐耐疲勞勞性適當(dāng)硬化化可提高高耐疲勞勞性表面壓應(yīng)應(yīng)力有利利于提高高耐疲勞性性表面粗糙糙度值耐蝕蝕性表面壓應(yīng)應(yīng)力：有有利于提提高耐蝕蝕性表面粗糙糙度值 配配合質(zhì)量量2.對零件疲疲勞強(qiáng)度度的影響響3.對零件抗抗耐蝕性性能的影影響4.對零件配配合性質(zhì)質(zhì)的影響響紋理形式式與方向向：圓弧弧狀、凹凹坑狀較較好適當(dāng)硬化化可提高高耐磨性性小結(jié)第二節(jié)影影響表表面粗糙糙度的因因素一、切削削加工中中影響表表面粗糙糙度的因因素1、刀具的的幾何形形狀（1）殘留面面積的概概念圖

13、3-5殘留面積積越大，已加工工表面越越粗糙。殘留面面積形狀狀完全取取決于刀刀具的幾幾何形狀狀。尖刀切削削時(shí):帶圓角半半徑的刀刀切削時(shí)時(shí):（2）改善可可通通過減小小刀具的的主偏角角、副偏偏角及增增大刀尖尖的圓弧弧半徑來來減小殘殘余面積積。2、工件件材料的的性質(zhì)材料對粗糙度的影響采取措施脆性材料工件抗拉強(qiáng)度低，切屑成碎粒狀。加工時(shí)，因切屑的崩碎而留下麻點(diǎn)，工件表面粗糙。可通過降低切削用量和使用煤油切削液減輕崩碎，減小表面粗糙度。塑性材料切削時(shí)，刀具前刀面對切屑的擠壓作用，迫使切屑與工件分離，產(chǎn)生撕裂，增大了表面粗糙度。塑性越好，切屑與工件越不易分離，加工愈粗糙?？赏ㄟ^熱處理減小表面粗糙度。如對于中

14、碳鋼和低碳鋼材料，可在加工前進(jìn)行調(diào)制或正火處理。3、切削削用量（1）切削速度度v如圖示，一般情情況，v越大，加加工表面面塑性變變形越小小，粗糙糙度越小小。但對塑性材材料，中中低速易易產(chǎn)生積積屑瘤或或鱗刺，粗糙度度變大。例如：鉸孔時(shí)時(shí)，用用手動(dòng)鉸鉸刀或高高速機(jī)動(dòng)動(dòng)鉸削。（2）背吃刀刀量一般情況況，切深深對表面面粗糙度度無影響響。但背背吃刀量量過小，工件將將在刀尖尖圓弧下下擠壓過過去，刀刀刃易打打轉(zhuǎn)，形形成附加加的塑性性變形，使表面面粗糙。例如：精加工工時(shí)，切切深過小小，表面面粗糙度度反而變變大。加工塑性性材料時(shí)時(shí)切削速速度對表表面粗糙糙度的影影響（3）進(jìn)給量量減小進(jìn)給給量可減減小殘留留面積的的高

15、度，可減小小表面粗粗糙度。（4）切削液液切削液能能減小切切屑、工工件與刀刀具間的的摩擦，降低切切削溫度度，減小小切削中中的塑性性變形，并抑制制積屑瘤瘤或鱗刺刺，故可可減小表表面粗糙糙度。若若在切削削液中加加入硫、磷、氯氯等效果果更加。（5）工藝系系統(tǒng)中的的振動(dòng)振動(dòng)引起起工件與與刀具之之間的相相對位置置發(fā)生變變化，致致使表面面粗糙度度變大。3、切削削用量影響切削削加工表表面粗糙糙度的因因素刀具幾何何形狀刀具材料料、刃磨磨質(zhì)量切削用量量工件材料料殘留面積 Ra前角 Ra主偏角和副偏角Ra刃傾角會(huì)影響實(shí)際工作前角 v Raf Raap對Ra影響不大，太小會(huì)打滑，劃傷已加工表面材料塑性 Ra常用正火、

16、調(diào)質(zhì)處理脆性材料 Ra，刀具材料強(qiáng)度 Ra刃磨質(zhì)量 Ra冷卻、潤滑 Ra影響切削削加工表表面粗糙糙度的因因素二、磨削削加工中中影響表表面粗糙糙度的因因素1、磨削加加工與切切削的不不同點(diǎn)（1）幾何因因素砂輪的磨磨削刃形形狀與分分布很不不均勻、不規(guī)則則，且隨隨著工作作表面的的修正和和磨粒磨磨耗不斷斷改變，工件的的加工表表面是砂砂輪微刃刃切削刻刻劃出無無數(shù)溝槽槽形成的的。單位位面積上上刻痕越越多，深深度越均均勻，表表面粗糙糙度越小小。磨粒粒大多為為負(fù)前角角，單位位切削力力大，溫溫度高。（2）物理因因素工作時(shí)，磨削過過程常分分為：滑滑擦、刻刻劃和切切削三個(gè)個(gè)階段。大多磨磨粒在加加工表面面只是擠擠壓而過

17、過，并未未切削，多次擠擠壓反復(fù)復(fù)出現(xiàn)塑塑性變形形。同時(shí)時(shí)，磨削削熱也加加劇塑性性變形，致使表表面粗糙糙度變大大。(3)砂輪的磨磨削速度度高常引起被被磨表面面燒傷、工件變變形和產(chǎn)產(chǎn)生裂紋紋；徑向向切削力力大，引引起工藝藝系統(tǒng)彈彈性變形形和振動(dòng)動(dòng)。2、磨削時(shí)時(shí)影響表表面粗糙糙度的因因素如下下磨削用量量的影響響（1）砂輪速速度速度越大大，單位位時(shí)間通通過磨削削區(qū)的磨磨粒數(shù)和和單位體體積上的的磨削次次數(shù)越大大，有利利于減小小表面粗粗糙度。同時(shí)，磨削表表面的塑塑性變形形也來不不及傳播播，材料料也來不不及變形形，表面面粗糙度度越小。（2）磨削深深度深度越小小，工件件塑性變變形越小小，表面面粗糙度度越小。（

18、3）工件速速度工件速度度越低，每一刃刃口切削削厚度越越小，塑塑性變形形越小，表面粗粗糙度越越小。但但速度過過低，工工件與砂砂輪接觸觸時(shí)間過過長，會(huì)會(huì)有燒傷傷的可能能。（4）光磨次次數(shù)通常磨削削時(shí)，開開始用較較大切深深提高生生產(chǎn)率，最后用用小切深深或無進(jìn)進(jìn)給磨削削（光磨磨），提提高表面面粗糙度度。其他影響響（1）砂輪硬硬度和工工件材料料良好的“自勵(lì)性性”即磨磨粒磨鈍鈍后能及及時(shí)脫落落，露出出新的磨磨粒，能能磨出光光滑的表表面，且且能防止止磨削燒燒傷。工工件材料料韌性越越好，塑塑性變形形越大，則表面面粗糙度度越大。（2）砂輪材材料可分為氧氧化物、碳化物物和高硬硬磨料。一般剛剛類零件件用剛玉玉砂輪磨

19、磨削，鑄鑄鐵、硬硬質(zhì)合金金用碳化化物砂輪輪磨削，金剛石石砂輪可可獲得極極小的表表面粗糙糙度，但但成本較較高。（3）冷卻潤潤滑液能減小磨磨削熱，減小塑塑性變形形，防止止磨削燒燒傷，減減小表面面粗糙度度。（4）砂輪的的粒度粒度越細(xì)細(xì)，單位位面積磨磨粒越多多，加工工表面刻刻痕越密密，表面面粗糙度度越小。（5）砂輪的的修整修整的導(dǎo)導(dǎo)程和切切深越小小，修出出的砂輪輪越光滑滑，磨削削刃等高高性越好好，表面面粗糙度度就越小小。2、磨削時(shí)時(shí)影響表表面粗糙糙度的因因素影響磨削削加工表表面粗糙糙度的因因素粒度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

20、適、自勵(lì)性好Ra 太硬、太軟、韌性、導(dǎo)熱性差 Ra影響磨削削加工表表面粗糙糙度的因因素砂輪粒度度工件材料料性質(zhì)砂輪修正正磨削用量量砂輪硬度度砂輪V Ra工件V 塑變 Ra粗磨ap生產(chǎn)率精磨ap Ra(ap=0光磨) 第三節(jié)影影響響表面物物理力學(xué)學(xué)性能的的因素機(jī)械加工工中，工工件由于于受切削削力、切切削熱的的作用，其表面面層的物物理力學(xué)學(xué)性能會(huì)會(huì)產(chǎn)生很很大的變變化，造造成與基基體材料料的性能能的差異異，這些些差異主主要表現(xiàn)現(xiàn)為表面面層的金金相組織織和顯微微鏡硬度度的變化化和表面面層中出出現(xiàn)的殘殘余應(yīng)力力。一、加工工表面的的冷作硬硬化1、定義加工表面面的冷作作硬化是是由于切切削力的的作用而而產(chǎn)生塑

21、塑性變形形，加工工表面層層晶格間間剪切滑滑移，晶晶格嚴(yán)重重扭曲、拉長、纖維化化及破碎碎，引起起表面層層的強(qiáng)度度和硬度度都得到到提高的的一種現(xiàn)現(xiàn)象。2、表達(dá)方方式其中N硬化程度度H表面層的的顯微硬硬度h冷硬層深深度距表面深深度h顯微硬度度H0H3、表面層層冷作硬硬化的取取決因素素產(chǎn)生塑性性變形的的力、變變形速度度及變形形時(shí)的溫溫度（1）切削力越越大，塑塑性變形形越大，硬化程程度越大大；（2）變形速速度快，塑性變變形不充充分，硬硬化程度度?。唬?）變形時(shí)時(shí)的溫度度不僅影影響塑性性變形程程度，還還會(huì)影響響變形后后金相組組織的恢恢復(fù)。4、影響表表面層冷冷作硬化化的主要要因素（）刀刀具減減小前前角、增增

22、大刃口口圓角和和后刀面面的磨損損量，冷冷硬層的的深度和和硬度都都會(huì)增大大。（2）切削用用量影響較大大的因素素是切削削速度和和進(jìn)給量量。當(dāng)切削速速度大時(shí)時(shí)刀具與與工件的的接觸時(shí)時(shí)間短，擠壓時(shí)時(shí)間短，塑性變變形小，同時(shí)切切削速度度使溫度度升高有有助于冷冷硬的恢恢復(fù)，硬硬化程度度也??；進(jìn)給量增增大時(shí)，切削力力增大，塑性變變形增大大，硬化化現(xiàn)象增增大。（3）工件材材料硬度度越小，塑性越越大，切切削后的的硬化現(xiàn)現(xiàn)象就越越嚴(yán)重。小結(jié)刀具幾幾何形狀狀的影響響切削刃 r、前角、后面磨損量VB 表層金屬的塑變加劇冷硬切削用用量的影影響 切削速度v塑變冷硬 f切削力塑變冷硬工件材材料性能能的影響響 材料塑性冷硬二

23、、加工工表面的的金相組組織變化化1、磨削燒燒傷現(xiàn)象象切削加工工時(shí)，加加工所消消耗的能能量絕大大部分轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為熱熱能，使使工件表表面溫度度升高。對一般般切削加加工，切切削熱大大部分被被切屑帶帶走，加加工表面面溫度較較低，影影響不嚴(yán)嚴(yán)重。但但對于磨磨削加工工，切削削區(qū)的溫溫度可達(dá)達(dá)1000C，約70%以上的熱熱量傳給給工件，使工件件表面層層金相組組織發(fā)生生變化。此時(shí)，將會(huì)產(chǎn)產(chǎn)生極大大的表面面殘余拉拉應(yīng)力，甚至裂裂紋，這這就是磨磨削燒傷傷現(xiàn)象。2、燒傷色色工件表面面會(huì)出現(xiàn)現(xiàn)瞬時(shí)高高溫條件件下的不不同顏色色（黃、褐、紫紫、青）的氧化化膜，即即燒傷色色。不同同的燒傷傷色可以以表明工工件表面面層受到到了不同

24、同溫度和和不同燒燒傷程度度的影響響。回火燒傷傷:磨削區(qū)溫溫度超過過馬氏體體轉(zhuǎn)變溫溫度(中碳鋼250300),而未超過過相變臨臨界溫度度(碳鋼約為為720),馬氏體變變成索氏氏體或屈屈氏體。淬火燒傷傷:磨削區(qū)溫溫度超過過相變溫溫度,又有冷卻卻液作用用,表面最外外層出現(xiàn)現(xiàn)二次淬淬火馬氏氏體(硬度更高高),次表層為為回火組組織。退火燒傷傷:磨削區(qū)溫溫度超過過相變溫溫度,無冷卻液液作用，干磨時(shí)時(shí)很容易易出現(xiàn)。三種燒傷傷中，退退火燒傷傷最嚴(yán)重重。二、加工工表面的的金相組組織變化化3、減小表表面層燒燒傷的具具體措施施影響磨削削燒傷的的主要因因素是磨磨削區(qū)的的溫度，因此可可通過降降低表面面層的溫溫度減輕輕表

25、面層層的燒傷傷。具體體措施如如下：（1）合理選選擇砂輪輪針對不同同材料選選擇不同同材料的的砂輪，一般選選擇粒度度小、自自勵(lì)性強(qiáng)強(qiáng)的砂輪輪。（2）增大磨磨削刃間間距可使工件件與砂輪輪間斷接接觸，減減小熱損損傷程度度。如圖3-12，利用開開槽砂輪輪，不僅僅可使零零件表面面無損傷傷，還可可提高砂砂輪的耐耐用度十十倍以上上。（3）正確選選擇磨削削用量降低砂輪輪速度、減小磨磨削切深深、增大大工件縱縱向進(jìn)給給量。但但降低砂砂輪速度度影響生生產(chǎn)率，可通過過提高砂砂輪速度度的同時(shí)時(shí)，提高高工件的的速度。如圖3-13所示。（4）提高冷冷卻效果果1）使用內(nèi)內(nèi)冷卻砂砂輪，如圖3-14；2)采用高壓壓大流量量冷卻；3

26、）加裝空空氣擋板板，如圖3-15。圖開開槽砂砂輪a）槽均勻分分布b）槽均勻分分布圖內(nèi)內(nèi)冷卻卻裝置1錐形蓋蓋2通道孔孔3砂輪中中心孔4有徑向向小孔的的薄壁套套三、加工工表面的的殘余應(yīng)應(yīng)力其產(chǎn)生原原因有以以下幾個(gè)個(gè)方面：1、冷塑性性變形的的影響切削力作作用下，已加工工表面產(chǎn)產(chǎn)生強(qiáng)烈烈的塑性性變形，表面體體積發(fā)生生變化，此時(shí)基基體仍處處于彈性性變形狀狀態(tài)。當(dāng)切削力力去除后后，基體體金屬趨趨于復(fù)原原，但已已產(chǎn)生塑塑性變形形的表層層恢復(fù)不不到原狀狀，在表面層產(chǎn)產(chǎn)生殘余余壓應(yīng)力力，里層產(chǎn)產(chǎn)生拉應(yīng)應(yīng)力。2、熱塑性性變形的的影響切削加工工中，表表面層溫溫度較高高，產(chǎn)生生熱膨脹脹，基體體溫度較較低，表表層產(chǎn)生生

27、壓應(yīng)力力，里層層產(chǎn)生拉拉應(yīng)力。切削加工工結(jié)束后后，表層層溫度下下降快，里層慢慢，表層層受里層層阻止產(chǎn)產(chǎn)生拉應(yīng)應(yīng)力，里里層產(chǎn)生生壓應(yīng)力力。溫度越高高，熱塑塑性變形形越大，表層殘殘余拉應(yīng)應(yīng)力越大大，有時(shí)時(shí)出現(xiàn)磨磨削裂紋紋。3、金相組組織變化化的影響響切削時(shí)高高溫產(chǎn)生生相變，由于不不同的金金相組織織有不同同的比重重，使表表層體積積發(fā)生變變化。當(dāng)當(dāng)表層體體積膨脹脹時(shí)，受受基體限限制，產(chǎn)產(chǎn)生壓應(yīng)應(yīng)力。反反之，產(chǎn)產(chǎn)生拉應(yīng)應(yīng)力。例如：以以淬火鋼鋼磨削為為例，淬淬火鋼基基體組織織為馬氏氏體，磨磨削后，表面層層回火轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變成托托式體或或索式體體，密度度增大而而體積減減小?？傊?，加加工后表表層的殘殘余應(yīng)力力是三個(gè)個(gè)

28、方面的的綜合結(jié)結(jié)果。在在一定條條件下，其中一一種或兩兩種原因因起主導(dǎo)導(dǎo)作用。如切削削熱不高高時(shí)，以以冷塑變變?yōu)橹?，此時(shí)產(chǎn)產(chǎn)生殘余余壓應(yīng)力力。而而磨削時(shí)時(shí)，相變變和熱塑塑變占主主導(dǎo)，表表層產(chǎn)生生殘余拉拉應(yīng)力。第四節(jié)機(jī)機(jī)械加加工中的的振動(dòng)切削加工工中，工工藝系統(tǒng)統(tǒng)常會(huì)產(chǎn)產(chǎn)生振動(dòng)動(dòng)，使工工藝系統(tǒng)統(tǒng)的各種種成形運(yùn)運(yùn)動(dòng)受到到干擾和和破壞，它不僅僅嚴(yán)重地地惡化加加工表面面質(zhì)量，縮短刀刀具和機(jī)機(jī)床的工工作壽命命，降低低生產(chǎn)效效率，而而且還發(fā)發(fā)出刺耳耳的噪聲聲，影響響工人健健康。隨隨著生產(chǎn)產(chǎn)的不斷斷發(fā)展，對加工工后零件件的表面面要求愈愈來愈高高。如精精密加工工和超精精密加工工已要求求達(dá)到0.5和0.1微米。表

29、表面不允允許出現(xiàn)現(xiàn)波紋。金屬加工工中的振振動(dòng)主要要有三種種類型：自由振振動(dòng)、強(qiáng)強(qiáng)迫振動(dòng)動(dòng)和自激激振動(dòng)。影響加工工表面粗粗糙度，振動(dòng)頻頻率較低低時(shí)會(huì)產(chǎn)產(chǎn)生波度度影響生產(chǎn)產(chǎn)效率加速刀具具磨損，易引起起崩刃影響機(jī)床床、夾具具的使用用壽命產(chǎn)生噪聲聲污染，危害操操作者健健康機(jī)械加工過程中振動(dòng)的危害第四節(jié)機(jī)機(jī)械加加工中的的振動(dòng)機(jī)械加工工中振動(dòng)動(dòng)的種類類及其主主要特點(diǎn)點(diǎn)機(jī)械加工工振動(dòng)自激振動(dòng)自由振動(dòng)強(qiáng)迫振動(dòng)當(dāng)系統(tǒng)受受到初始始干擾力力激勵(lì)破破壞了其平平衡狀態(tài)態(tài)后，系系統(tǒng)僅靠靠彈性恢復(fù)復(fù)力來維維持的振振動(dòng)稱為為自由振動(dòng)動(dòng)。由于于總存在在阻尼，自由振動(dòng)動(dòng)將逐漸漸衰減。(占5%)系統(tǒng)在周周期性激激振力(干擾力)持續(xù)

30、作用下下產(chǎn)生的的振動(dòng)，稱為強(qiáng)強(qiáng)迫振動(dòng)。強(qiáng)強(qiáng)迫振動(dòng)動(dòng)的穩(wěn)態(tài)態(tài)過程是是諧振動(dòng)，只只要有激激振力存存在振動(dòng)動(dòng)系統(tǒng)就不會(huì)會(huì)被阻尼尼衰減掉掉。(占35%)在沒有周周期性干干擾力作作用的情情況下，由由振動(dòng)系系統(tǒng)本身身產(chǎn)生的的交變力所所激發(fā)和和維持的的振動(dòng)，稱為自激激振動(dòng)。切削過過程中產(chǎn)產(chǎn)生的自激激振動(dòng)也也稱為顫顫振。(占65%)一、強(qiáng)迫迫振動(dòng)1、定義強(qiáng)迫振動(dòng)動(dòng)是工藝藝系統(tǒng)在在外界周周期性干干擾力作作用下所所產(chǎn)生的的振動(dòng)。2、強(qiáng)迫振振動(dòng)產(chǎn)生生的原因因（1）內(nèi)部原原因1）離心慣慣性力引引起的振振動(dòng)，如如：電動(dòng)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子子、皮帶帶輪、砂砂輪等不不平衡產(chǎn)產(chǎn)生離心心力。2）傳動(dòng)機(jī)機(jī)構(gòu)的缺缺陷，如如往復(fù)運(yùn)運(yùn)動(dòng)換向向時(shí)的

31、沖沖擊、軸軸承滾動(dòng)動(dòng)體尺寸寸的不均均勻等。3）切削過過程中的的間歇特特性，如如銑削加加工、斷斷續(xù)表面面的加工工等。（2）外部原原因1）臨近設(shè)設(shè)備和通通道運(yùn)輸輸設(shè)備，如空氣氣壓縮機(jī)機(jī)、鍛錘錘、鏟車車等會(huì)引引起振動(dòng)動(dòng)。2）樓板、土壤和和建筑物物承載結(jié)結(jié)構(gòu)的簡簡諧特性性，通過過地基傳傳給機(jī)床床，導(dǎo)致致振動(dòng)產(chǎn)產(chǎn)生。頻率特征征：與干擾力力的頻率率相同，或是干干擾力頻頻率整倍倍數(shù)；幅值特征征：與干擾力力幅值、工藝系系統(tǒng)動(dòng)態(tài)態(tài)特性有有關(guān)。當(dāng)當(dāng)干擾力力頻率接接近或等等于工藝藝系統(tǒng)某某一固有有頻率時(shí)時(shí)，產(chǎn)生生共振；相角特征征：強(qiáng)迫振動(dòng)動(dòng)位移的的變化在在相位上上滯后干干擾力一一個(gè)角，其值值與系統(tǒng)統(tǒng)的動(dòng)態(tài)態(tài)特性及及

32、干擾力力頻率有有關(guān)。3、強(qiáng)迫振動(dòng)的特征4、減少強(qiáng)強(qiáng)迫振動(dòng)動(dòng)的途徑徑減小激振振力對轉(zhuǎn)速在在600r/min以上的零零件進(jìn)行行平衡，以減少少回轉(zhuǎn)零零件的離離心力；對齒輪傳傳動(dòng)應(yīng)提提高齒輪輪的基節(jié)節(jié)和齒形形精度以以及安裝裝精度，以減少少或消除除傳動(dòng)過過程中沖沖擊；對帶傳動(dòng)動(dòng)，采用用較完善善的帶接接頭，使使其連接接后的剛剛度和厚厚度變化化最小。避免激振振力的頻頻率與系系統(tǒng)的固固有頻率率接近，防止共共振可更換電電動(dòng)機(jī)的的轉(zhuǎn)速或或改變主主軸的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速來避避開共振振區(qū)；用提高接接觸面精精度、減減小結(jié)合合面的粗粗糙度、消除間間隙、提提高接觸觸剛度來來提高系系統(tǒng)的剛剛度和固固有頻率率；采取隔振振措施使機(jī)床的的電動(dòng)

33、機(jī)機(jī)與床身身采用柔柔性聯(lián)接接以隔離離電動(dòng)機(jī)機(jī)本身的的振動(dòng)；把液壓部部分與機(jī)機(jī)床分開開；采用液壓壓緩沖裝裝置以減減少工作作部件換換向時(shí)的的沖擊；采用厚橡橡皮、木木材等將將機(jī)床與與地基隔隔離，用用防振溝溝隔開設(shè)設(shè)備的基基礎(chǔ)和地地面的聯(lián)聯(lián)系，以以防止周周圍的振振源通過過地面和和基礎(chǔ)傳傳給機(jī)床床。采用消振振措施增加阻尼尼，安裝裝消振器器。二、機(jī)機(jī)械加工工過程中中自激振振動(dòng)在沒有周周期性外外力作用用下，由由系統(tǒng)內(nèi)內(nèi)部激發(fā)發(fā)反饋產(chǎn)產(chǎn)生的周周期性振振動(dòng)。自激振動(dòng)動(dòng)過程可可用傳遞遞函數(shù)概概念說明明。自激振動(dòng)動(dòng)是一種種不衰減減振動(dòng)；自激振動(dòng)動(dòng)的頻率率等于或或接近于于系統(tǒng)的的固有頻頻率；自激振動(dòng)動(dòng)能否產(chǎn)產(chǎn)生及振振

34、幅的大大小取決決于振動(dòng)動(dòng)系統(tǒng)在在每一個(gè)個(gè)周期內(nèi)內(nèi)獲得和和消耗的的能量對對比情況況。自激振動(dòng)系統(tǒng)能量關(guān)系A(chǔ)BC能量EQEE0振幅電動(dòng)機(jī)(能源)交變切削力F(t)振動(dòng)位移X(t)自激振動(dòng)閉環(huán)系統(tǒng)機(jī)床振動(dòng)系統(tǒng)（彈性環(huán)節(jié)）調(diào)節(jié)系統(tǒng)（切削過程）自激振動(dòng)的特征自激振動(dòng)的概念第四節(jié)機(jī)機(jī)械加加工過程程中的振振動(dòng)三、自自激振動(dòng)動(dòng)的激振機(jī)理理由于切削削厚度變變化效應(yīng)應(yīng)（簡稱稱再生效效應(yīng)）而而引起的的自激振振動(dòng)稱為為再生型型切削顫顫振。1再生生原理 自由正交切削 再生型顫振的產(chǎn)生過程 再生型型切削顫顫振產(chǎn)生生條件三、自自激振動(dòng)動(dòng)的激振機(jī)理理0時(shí)，W0，這這表示每每振動(dòng)一一個(gè)周期期，振動(dòng)動(dòng)系統(tǒng)就就能從外外界得到到一部

35、分分能量，滿足產(chǎn)產(chǎn)生振動(dòng)動(dòng)的條件件，系統(tǒng)統(tǒng)就將有有再生型型顫振產(chǎn)產(chǎn)生；2時(shí)時(shí)，W0，振振動(dòng)系統(tǒng)統(tǒng)每振動(dòng)動(dòng)一個(gè)周周期，振振動(dòng)系統(tǒng)統(tǒng)將損失失一部分分能量，不滿足足產(chǎn)生振振動(dòng)的條條件，系系統(tǒng)不會(huì)會(huì)有再生生型顫振振產(chǎn)生。再生型型切削顫顫振產(chǎn)生生條件a）b）c）系統(tǒng)無能能量獲得得；d）y(t)滯后于y(t-T)，即0，此時(shí)切切出比切切入半周周期中的的平均切切削厚度度大，切切出時(shí)切切削力所所作正功功（獲得得能量）大于切切入時(shí)所所作負(fù)功功，系統(tǒng)統(tǒng)有能量量獲得，產(chǎn)生自自激振動(dòng)動(dòng)。再生自激振動(dòng)原理圖f切入切出y(t-T)y(t)a）b）切入切出fc）f切入切出d）切入切出fy(t)y(t-T)y(t-T)y(t

36、-T)y(t)y(t)再生型型切削顫顫振產(chǎn)生生條件振型耦合合原理：將車床刀刀架簡化化為兩自自由度振振動(dòng)系統(tǒng)統(tǒng)，等效效質(zhì)量m用相互垂垂直的等等效剛度度分別為為k1、k2兩組彈簧簧支撐（設(shè)x1為低剛度度主軸）車床刀架振型耦合模型Fmabcdx1x1x2x2k2k112X自激振動(dòng)動(dòng)的產(chǎn)生生：k1=k2，x1與x2無相位差差,軌跡為直直線，無無能量輸輸入k1k2，x1超前x2，軌跡dcba為一橢圓圓，切入入半周期期內(nèi)的平平均切削削厚度比比切出半半周期內(nèi)內(nèi)的大，系統(tǒng)無無能量輸輸入k1k2，x1滯后于x2，軌跡為一一順時(shí)針針方向橢橢圓，即即：abcd。此時(shí)，切切入半周周期內(nèi)的的平均切切削厚度度比切出出半周

37、期期內(nèi)的小小，有能能量獲得得，振動(dòng)能夠夠維持。三、自自激振動(dòng)動(dòng)的激振機(jī)理理2振型型耦合原原理3、抑制自自激振動(dòng)動(dòng)的途徑徑（1）合理選選擇切削削用量1）切削速速度一般般在30-70m/min范圍內(nèi)容容易產(chǎn)生生自激振振動(dòng)。2）盡量采采用較大大的進(jìn)給給量以避避免自激激振動(dòng)。3）一般采采用較小小的被吃吃刀量會(huì)會(huì)減小振振動(dòng)。（2）合理選選擇刀具具的幾何何參數(shù)選用較大大的前角角、主偏偏角和較較小后角角、刀尖尖圓角半半徑可減減小自激激振動(dòng)。（3）提高工工藝系統(tǒng)統(tǒng)本身的的抗振性性（4）采用各各種減振振器第四節(jié)機(jī)機(jī)械加加工過程程中的振振動(dòng)第五節(jié)控控制表表面質(zhì)量量的工藝藝途徑提高加工工表面質(zhì)質(zhì)量的加加工方法法有兩

38、大大類：低效率、高成本本的工藝藝措施，尋求各各工藝參參數(shù)的最最佳組合合，以降降低表面面粗糙度度著重改善善表面的的物理力力學(xué)性能能，提高高工件的的表面質(zhì)質(zhì)量1降低低表面粗粗糙度的的加工方方法超精密切切削和低低粗糙度度磨削對于超精精密切削削：主要要是在機(jī)機(jī)床和刀刀具上下下功夫主軸和導(dǎo)導(dǎo)軌選擇擇液體靜靜壓式或或空氣靜靜壓式；控制主軸軸回轉(zhuǎn)精精度在0.1m范圍內(nèi)；機(jī)床上要要有微進(jìn)進(jìn)裝置，進(jìn)刀量量可達(dá)0.1m；機(jī)床裝在在恒溫室室中，并并有隔振振措施；刀具非常常鋒利，能夠切切除0.1m的表面層層；刀具應(yīng)具具有足夠夠的耐磨磨性；刀具刃口口要求極極其光滑滑，不能能有任何何附著物物和微觀觀缺陷；1降低低表面粗粗糙度的的加工方方法超精密切切削和低低粗