影響機(jī)械加工表面質(zhì)量的因素及采取的措施畢業(yè)論文

1、 畢業(yè)論文 標(biāo) 題：影響機(jī)械加工表面質(zhì)量的因素及 提高加工表面質(zhì)量的措施 學(xué)生姓名：何利萍 系 部：機(jī)電工程系 專 業(yè)：機(jī)電一體化 班 級(jí)：高機(jī)電1101班 指導(dǎo)教師：楊國先老師湖南省汽車工程職業(yè)學(xué)院教務(wù)處制目錄摘要4關(guān)鍵詞41.概 述51.1基本概念51.1.1加工表面質(zhì)量51.1.2機(jī)械加工61.1.3表面冷作硬化62.1加工過程對(duì)表面質(zhì)量的影響72.1.1工藝系統(tǒng)的振動(dòng)對(duì)表面質(zhì)量的影響72.1.2刀具幾何參數(shù)、材料和刃磨質(zhì)量對(duì)表面質(zhì)量的影響82.1.3工件材料對(duì)表面質(zhì)量的影響92.1.4切削條件對(duì)表面質(zhì)量的影響92.1.5磨削加工對(duì)表面質(zhì)量的影響102.1.6工件表面物理機(jī)械性能對(duì)表面質(zhì)

2、量的影響112.2使用過程中影響表面質(zhì)量的因素142.2.1耐磨性對(duì)表面質(zhì)量的影響142.2.2疲勞強(qiáng)度對(duì)表面質(zhì)量的影響142.2.3耐蝕性對(duì)表面質(zhì)量的影響143機(jī)械加工表面質(zhì)量對(duì)零件使用性能的影響153.1表面質(zhì)量對(duì)零件耐磨性的影響153.2表面質(zhì)量對(duì)零件疲勞強(qiáng)度的影響153.3表面質(zhì)量對(duì)零件耐腐蝕性能的影響163.4表面質(zhì)量對(duì)零件間配合性質(zhì)的影響163.5表面質(zhì)量對(duì)零件其他性能的影響164.提高機(jī)械加工表面質(zhì)量的措施175結(jié)論196參考文獻(xiàn)207致謝21摘要： 機(jī)械零件的加工質(zhì)量 , 除加工精度外, 表面質(zhì)量也是極其重要的一個(gè)方面。此論文介紹了機(jī)械加工表面質(zhì)量的含義及其對(duì)機(jī)器使用性能的影響

3、，探討了影響表面粗糙度的因素和影響加工表面層物理機(jī)械性能的因素，目的就是為了掌握機(jī)械加工中各個(gè)工藝對(duì)加工表面質(zhì)量影響的規(guī)律,以便利用這些規(guī)律來控制加工過程,最終達(dá)到改善產(chǎn)品質(zhì)量增強(qiáng)產(chǎn)品使用性能的目的。關(guān)鍵詞：機(jī)械加工 表面質(zhì)量 影響因素 1.概 述 1.1基本概念 1.1.1加工表面質(zhì)量 加工表面質(zhì)量：機(jī)械零件在加工后的表面層狀態(tài)。其加工后的表面質(zhì)量直接影響被加工工件的物理、化學(xué)及力學(xué)性能。加工表面質(zhì)量應(yīng)包括：（1）加工表面粗糙度。是指加工表面的較小間距和微小峰谷的微觀幾何形狀誤差。它主要是由于切削加工過程中的刀痕、分離時(shí)的塑性變形、刀具與被加工表面的摩擦、工藝系統(tǒng)的高頻振動(dòng)等原因造成的。（2

4、）表面層的物理機(jī)械性能變化。表面層的材料在加工時(shí)，物理機(jī)械性能變化主要有以下三個(gè)方面的內(nèi)容：表面層的冷作硬化。工件在機(jī)械加工過程中，表面層金屬產(chǎn)生強(qiáng)烈的塑性變化，使表層的強(qiáng)度和硬度都有所提高，這種現(xiàn)象稱表面冷作硬化；表面層殘余應(yīng)力。在切削加工過程中，由于切削變形和切削熱的影響，在加工表面會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力，如果殘余應(yīng)力超過材料的屈服強(qiáng)度，就會(huì)產(chǎn)生表面裂紋，表面的微觀裂紋將給零件帶來嚴(yán)重的隱患；表面層金相組織的變化工件表面經(jīng)磨削精加工時(shí)，磨削產(chǎn)生的高溫，一般可達(dá)8001000 ,高的磨削溫度會(huì)燒壞工作表面，使淬火鋼件表面退火，引起表層金屬發(fā)生相變,將大大降低表面層的物理機(jī)械性能。 （3）表面波度。它

5、是介于形狀誤差和表面粗糙度之間的周期性幾何形狀誤差。它主要由加工過程中工藝系統(tǒng)的低頻振動(dòng)引起的。 （4）紋理方向。是指表面刀紋的方向，它取決于表面形成過程中所采取的機(jī)械加工方法。 1.1.2機(jī)械加工機(jī)械加工：廣意的機(jī)械加工就是凡能用機(jī)械手段制造產(chǎn)品的過程；狹意的是用車床、銑床、鉆床、磨床、沖壓機(jī)、壓鑄機(jī)機(jī)等專用機(jī)械設(shè)備制作零件的過程。 1.1.3表面冷作硬化冷作硬化：機(jī)械加工過程中因切削力作用產(chǎn)生的塑性變形，使晶格扭曲、畸變，晶粒間產(chǎn)生剪切滑移，晶粒被拉長和纖維化，甚至破碎，這些都會(huì)使表面層金屬的硬度和強(qiáng)度提高，這種現(xiàn)象稱為冷作硬化（或稱為強(qiáng)化）。2.影響工件表面質(zhì)量的因素 2.1加工過程對(duì)表

6、面質(zhì)量的影響 2.1.1工藝系統(tǒng)的振動(dòng)對(duì)表面質(zhì)量的影響在機(jī)械加工過程中工藝系統(tǒng)有時(shí)會(huì)發(fā)生振動(dòng)，即在刀具的切削刃與工件上正在切削的表面之間除了名義上的切削運(yùn)動(dòng)之外，還會(huì)出現(xiàn)一種周期性的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。振動(dòng)使工藝系統(tǒng)的各種成形運(yùn)動(dòng)受到干擾和破壞，使加工表面出現(xiàn)振紋，增大表面粗糙度值，惡化加工表面質(zhì)量。機(jī)械振動(dòng)的類型分為自由振動(dòng) 、受迫振動(dòng)和自激振動(dòng)三類。自由振動(dòng)占比重很小，它往往是由切削力的忽然變化或者其他外界力的沖擊等原因所引起的，這種振動(dòng)一般可以迅速衰減，所以對(duì)機(jī)械加工過程的影響較小。而受迫振動(dòng)和自激振動(dòng)都是不能自然衰減而且危害較大的振動(dòng)。 1、受迫振動(dòng) （1）受迫振動(dòng)產(chǎn)生的原因。受迫振動(dòng)是由于系統(tǒng)

7、在周期性的激振力（干擾力）持續(xù)作用下所產(chǎn)生的振動(dòng)。周期性的激振力可以是系統(tǒng)外部和內(nèi)部振源所引起的。例如，系統(tǒng)外部周期性的激振力有 ：系統(tǒng)附近其他機(jī)床和機(jī)器的振動(dòng)，通過地基傳給正在進(jìn)行加工的機(jī)床 激起工藝系統(tǒng)的振動(dòng)。系統(tǒng)內(nèi)部周期性的激振力有：高速回轉(zhuǎn)零件（如砂輪、齒輪）質(zhì)量不平衡引起的離心力，往復(fù)運(yùn)動(dòng)部件的慣性力和斷續(xù)切削（如銑削）的沖擊力等引起的振動(dòng)。 （2）受迫振動(dòng)的特性。受迫振動(dòng)的穩(wěn)態(tài)過程是簡(jiǎn)諧振動(dòng)。當(dāng)交變激振力消除后， 振動(dòng)就停止。受迫振動(dòng)的振動(dòng)頻率與外界激振力的頻率相同，而與系統(tǒng)的固有頻率無關(guān)。受迫振動(dòng)的幅值既與激振力的幅值有關(guān)，又與工藝系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性有關(guān)。 2、自激振動(dòng)。自激振動(dòng)產(chǎn)生

8、的原因。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(duì)振動(dòng)，并在工件的加工表面上殘留下明顯的、有規(guī)律的振紋，這種由振動(dòng)系統(tǒng)本身產(chǎn)生的交變力激發(fā)和維持的振動(dòng)稱為自激振動(dòng)，也稱為顫振。關(guān)于切削過程中產(chǎn)生顫振的原因，由于機(jī)理復(fù)雜雖然各國學(xué)者進(jìn)行了長期的研究，也取得不少成果，但至今尚無一種理論能解釋各種情況下產(chǎn)生顫振的原理。比較具有代表性的學(xué)說有：負(fù)摩擦激振學(xué)說，再生顫振學(xué)說和坐標(biāo)聯(lián)系學(xué)說（又稱振型偶合顫振原理）等。自激振動(dòng)的特性。顫振也是一種不衰減的振動(dòng)，但只要切削加工一旦停止，顫振立刻就隨之消失，這也是區(qū)別顫振和受迫振動(dòng)的標(biāo)志之一。顫振的頻率等于或接近系統(tǒng)的固有頻

9、率。顫振能否產(chǎn)生和維持取決于每個(gè)振動(dòng)周期內(nèi)輸入和消耗的能量。 2.1.2刀具幾何參數(shù)、材料和刃磨質(zhì)量對(duì)表面質(zhì)量的影響 1、刀具幾何參數(shù) 刀具的幾何參數(shù)中對(duì)表面粗糙度影響最大主要是主偏角、副偏角、刀尖圓弧半徑。刀類圓弧半徑r、主偏角 k和副偏角k均影響殘留面積的大小。減小主偏角，刀具強(qiáng)度高、散熱條件好，特別是使殘留面積高度rmax減小，表面粗糙度值小。增大主偏角，使背向力減小，易于斷屑。過小的副偏角，會(huì)增加副后刀面與已加工表面間的摩擦，引起振動(dòng)，使表面粗糙度差，所以應(yīng)該在不影響摩擦和振動(dòng)的條件下，應(yīng)選取較小的副偏角。 2、刀具材料 在切削條件相同時(shí)，刀具材料硬度越高，表面粗糙度值越小。立方氮化硼

10、或金剛石刀具切削所獲表面粗糙度值小于硬質(zhì)合金刀具，而硬質(zhì)合金刀具所獲的表面粗糙度值又小于高速鋼刀具。 3、刃磨質(zhì)量 實(shí)踐表明, 在切削條件相同時(shí),硬質(zhì)合金刀具加工的表面粗糙度值低于高速鋼刀具，而金剛石、立方氮化硼刀具又優(yōu)于硬質(zhì)合金，但由于金剛石與鐵族材料親和力大，故不宜用來加工鐵族材料。用金鋼石車刀加工因不易形成積屑瘤, 故可獲得粗糙度很低的表面。在同樣條件下，另外，刀具的前、后刀面、切削刃本身的粗糙度直接影響加工表面的粗糙度，因此，提高刀具的刃磨質(zhì)量，使刀具前后刀面、切削刃的粗糙度值應(yīng)低于工件的粗糙度值的12級(jí)。 2.1.3工件材料對(duì)表面質(zhì)量的影響工件材料的性質(zhì)，加工塑性材料時(shí)，由刀具對(duì)金屬

11、的擠壓產(chǎn)生了塑性變形，加之刀具迫使切屑與工件分離的撕裂作用，使表面粗糙度值加大。工件材料韌性越好，金屬的塑性變形越大，加工表面就愈越粗糙。加工脆性材料時(shí)其切屑呈碎粒狀，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。一般韌性較大的塑性材料，加工后表面粗糙度較大，而韌性較小的塑性材料，加工后易得到較小的表面粗糙度。對(duì)于同種材料，其晶粒組織越大，加工表面粗糙度越大。因此，為了減小加工表面粗糙度，常在切削加工前對(duì)材料進(jìn)行調(diào)質(zhì)或正火處理，以獲得均勻細(xì)密的晶粒組織和較高的硬度。 2.1.4切削條件對(duì)表面質(zhì)量的影響 與切削條件有關(guān)的工藝因素，包括切削用量、冷卻潤滑情況、切削速度等。 1、切削用量 切削

12、用量包括被吃刀量、進(jìn)給量和主切削速度三要素。切削用量中對(duì)切削力影響最大的是被吃刀量ap，其次是進(jìn)給量，主切削速度c的影響最小。背吃刀量ap增大1倍時(shí)，切削力fc也增大1倍。進(jìn)給量增大1倍時(shí)，切削力fc增大0.70.8倍。切削速度c對(duì)切削力影響較小，如當(dāng)切削速度從50m/min增加到500m/min時(shí)，切削力減少約40。中、低速加工塑性材料時(shí)，容易產(chǎn)生積屑瘤和鱗刺，所以，提高切削速度，可以減少積屑瘤和鱗刺，減小零件已加工表面粗糙度值；對(duì)于脆性材料，一般不會(huì)形成積屑瘤和鱗刺，所以，切削速度對(duì)表面粗糙度基本上無影響。進(jìn)給速度增大，塑性變形也增大，表面粗糙度值增大，所以，減小進(jìn)給速度可以減小表面粗糙度

13、值，但是，進(jìn)給量減小到一定值時(shí)，粗糙度值不會(huì)明顯下降。 2、切削液 合理選用切削液，可以減少塑性變形和刀具與工件之間的摩擦，可使切削力比不用切削液時(shí)降低1015。切削液的合理選用對(duì)于高速鋼刀具更有實(shí)際意義，而硬質(zhì)合金刀具和陶瓷刀具由于對(duì)熱裂敏感，一般不加切削液。切削液的冷卻和潤滑作用能減小切削過程中的界面摩擦，降低切削區(qū)溫度，使切削層金屬表面的塑性變形程度下降，抑制積屑瘤和鱗刺的產(chǎn)生，在生產(chǎn)中對(duì)于不同材料合理選用切削液可大大減小工件表面粗糙度。 3、正常切削條件下，切削深度對(duì)表面粗糙度影響不大，因此，機(jī)械加工時(shí)不能選用過小的切削深度。 4、切削速度 一般在粗加工選用低速車削，精加工選用高速車削

14、可以減小表面粗糙度。在中速切削塑性材料時(shí)，由于容易產(chǎn)生積屑瘤，且塑性變形較大，因此加工后零件表面粗糙度較大。通常采用低速或高速切削塑性材料，可有效地避免積屑瘤的產(chǎn)生，這對(duì)減小表而粗糙度有積極作用。 2.1.5磨削加工對(duì)表面質(zhì)量的影響 1、砂輪的影響 砂輪的粒度 砂輪的粒度越細(xì)，單位面積上的磨粒數(shù)越多，在磨削表面的刻痕越細(xì)，表面粗糙度越??；但若粒度太細(xì)，加工時(shí)砂輪易被堵塞反而會(huì)使表面粗糙度增大，還容易產(chǎn)生波紋和引起燒傷。 砂輪的硬度 砂輪的硬度應(yīng)大小合適，其半鈍化期愈長愈好；砂輪的硬度太高，磨削時(shí)磨粒不易脫落，使加工表面受到的摩擦、擠壓作用加劇，從而增加了塑性變形，使得表面粗糙度增大，還易引起燒

15、傷；但砂輪太軟，磨粒太易脫落，會(huì)使磨削作用減弱，導(dǎo)致表面粗糙度增加，所以要選擇合適的砂輪硬度。 砂輪的修整 砂輪的修整質(zhì)量越高，砂輪表面的切削微刃數(shù)越多、各切削微刃的等高性越好，磨削表面的粗糙度越小。 砂輪組織 緊密組織中的磨粒比例大，氣孔小，在形成磨削和精密磨削時(shí)，能獲得較小的表面粗糙度值。疏松組織的砂輪不易堵塞，適于磨削軟金屬、非金屬軟材料和熱敏性材料（磁鋼、不銹鋼、耐熱鋼等），可獲得較小的表面粗糙度值。一般情況下，應(yīng)選用中等組織的砂輪。 砂輪材料 砂輪材料選擇適當(dāng)，可獲得滿意的表面粗糙度值。氧化物（剛玉）砂輪適用于磨削鋼類零件；碳化物（碳化硅、碳化硼）砂輪適用于磨削鑄鐵、硬質(zhì)合金等材料；

16、用高硬磨料（人造金剛石、立方氮化硼）砂輪磨削可獲得很小的表面粗糙度值，但加工成本較高。 2、磨削速度的影響 增大砂輪速度，單位時(shí)間內(nèi)通過加工表面的磨粒數(shù)增多，每顆磨粒磨去的金屬厚度減少，工件表面的殘留面積減少；同時(shí)提高砂輪速度還能減少工件材料的塑性變形，這些都可使加工表面的表面粗糙度值降低。 降低工件速度，單位時(shí)間內(nèi)通過加工表面的磨粒數(shù)增多，表面粗糙度值減??；但工件速度太低，工件與砂輪的接觸時(shí)間長，傳到工件上的熱量增多，反面會(huì)增大粗糙度，還可能增加表面燒傷。 增大磨削深度和縱向進(jìn)給量，工件的塑性變形增大，會(huì)導(dǎo)致表面粗糙度值增大。徑向進(jìn)給量增加，磨削過程中磨削力和磨削溫度都會(huì)增加，磨削表面塑性變

17、形程度增大，從而會(huì)增大表面粗糙度值。 為在保證加工質(zhì)量的前提下提高磨削效率，可將要求較高的表面的粗磨和精磨分開進(jìn)行，粗磨時(shí)采用較大的徑向進(jìn)給量，精磨時(shí)采用較小的徑向進(jìn)給量，最后進(jìn)行無進(jìn)給磨削，以獲得表面粗糙度值很小的表面。 3、切削液的合理使用 由于磨削溫度高，合理使用切削液既可以降低磨削區(qū)的溫度，減少燒傷，還可以沖去脫落的磨粒和切屑，避免劃傷工件，從而降低表面粗糙度值。 2.1.6工件表面物理機(jī)械性能對(duì)表面質(zhì)量的影響 1、表面層冷作硬化。切削刃鈍圓半徑增大,對(duì)表層金屬的擠壓作用增強(qiáng),塑性變形加劇,導(dǎo)致冷硬增強(qiáng)。刀具后刀面磨損增大,后刀面與被加工表面的摩擦加劇,塑性變形增大,導(dǎo)致冷硬增強(qiáng)。切削

18、速度增大,刀具與工件的作用時(shí)間縮短,使塑性變形擴(kuò)展深度減小,冷硬層深度減小。切削速度增大后,切削熱在工件表面層上的作用時(shí)間也縮短了,將使冷硬程度增加。進(jìn)給量增大,切削力也增大,表層金屬的塑性變形加劇,冷硬作用加強(qiáng)。工件材料的塑性愈大,冷硬現(xiàn)象就愈嚴(yán)重。 2、表面層材料金相組織變化。當(dāng)切削熱使被加工表面的溫度超過相變溫度后,表層金屬的金相組織將會(huì)發(fā)生變化。 (1)磨削燒傷當(dāng)被磨工件表面層溫度達(dá)到相變溫度以上時(shí),表層金屬發(fā)生金相組織的變化,使表層金屬強(qiáng)度和硬度降低,并伴有殘余應(yīng)力產(chǎn)生甚至出現(xiàn)微觀裂紋,這種現(xiàn)象稱為磨削燒傷。 (2)改善磨削燒傷的途徑磨削熱是造成磨削燒傷的根源,故改善磨削燒傷由兩個(gè)途

19、徑:一是盡可能地減少磨削熱的產(chǎn)生;二是改善冷卻條件,盡量使產(chǎn)生的熱量少傳入工件。正確選擇砂輪合理選擇切削用量改善冷卻條件。 3、表面層殘余應(yīng)力。 (1)產(chǎn)生殘余應(yīng)力的原因:切削時(shí)在加工表面金屬層內(nèi)有塑性變形發(fā)生,使表面金屬的比容加大;切削加工中,切削區(qū)會(huì)有大量的切削熱產(chǎn)生;不同金相組織具有不同的密度,亦具有不同的比容的變化必然要受到與相連的基體金屬的阻礙,因而就有殘余應(yīng)力產(chǎn)生。 (2)工件主要工作表面最終工序加工方法的選擇。選擇零件主要工作表面最終工序加工方法,須考慮該零件主要工作表面的具體工作條件和可能的損壞形式。在交變載荷作用下,機(jī)器零件表面上的局部微觀裂紋,會(huì)因拉應(yīng)力的作用使原生裂紋擴(kuò)大

20、,最后導(dǎo)致零件斷裂。從提高零件抵抗疲勞破壞的角度考慮,該表面最終工序應(yīng)選擇能在該表面產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力的加工方法。在切削加工過程中，刀具對(duì)工件的擠壓和摩擦使金屬材料發(fā)生塑性變形，引起原有的殘留面積扭曲或溝紋加深，增大表面粗糙度。當(dāng)采用中等或中等偏低的切削速度切削塑性材料時(shí)，在前刀面上容易形成硬度很高的積屑瘤，它可以代替刀具進(jìn)行切削，但狀態(tài)極不穩(wěn)定，積屑瘤生成、長大和脫落將嚴(yán)重影響加工表面的表面粗糙度值。另外，在切削過程中由于切屑和前刀面的強(qiáng)烈摩擦作用以及撕裂現(xiàn)象，還可能在加工表面上產(chǎn)生鱗刺，使加工表面的粗糙度增加。 4、磨削表面層金相組織變化磨削燒傷 1磨削表面層金相組織變化與磨削燒傷機(jī)械加工過程

21、中產(chǎn)生的切削熱會(huì)使得工件的加工表面產(chǎn)生劇烈的溫升，當(dāng)溫度超過工件材料金相組織變化的臨界溫度時(shí)，將發(fā)生金相組織轉(zhuǎn)變。在磨削加工中，由于多數(shù)磨粒為負(fù)前角切削，磨削溫度很高，產(chǎn)生的熱量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于切削時(shí)的熱量，而且磨削熱有6080%傳給工件，所以極容易出現(xiàn)金相組織的轉(zhuǎn)變，使得表面層金屬的硬度和強(qiáng)度下降，產(chǎn)生殘余應(yīng)力甚至引起顯微裂紋，這種現(xiàn)象稱為磨削燒傷。產(chǎn)生磨削燒傷時(shí)，加工表面常會(huì)出現(xiàn)黃、褐、紫、青等燒傷色，這是磨削表面在瞬時(shí)高溫下的氧化下膜顏色。不同的燒傷色，表明工件表面受到的燒傷程度不同。磨削淬火鋼時(shí)，工件表面層由于受到瞬時(shí)高溫的作用，將可能產(chǎn)生以下三種金相組織變化：如果磨削表面層溫度未超過相變溫度

22、，但超過了馬氏體的轉(zhuǎn)變溫度，這時(shí)馬氏體將轉(zhuǎn)變成為硬度較低的回火索氏體或索氏體，這叫回火燒傷；如果磨削表面層溫度超過相變溫度，則馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，這時(shí)若無切削液，則磨削表面硬度急劇下降，表層被退火，這種現(xiàn)象稱為退火燒傷。干磨時(shí)很容易產(chǎn)生這種現(xiàn)象。如果磨削表面層溫度超過相變溫度，但有充分的切削液對(duì)其進(jìn)行冷卻，則磨削表面層將急冷形成二次淬火馬氏體，硬度比回火馬氏體高，不過該表面層很薄，只有幾微米厚，其下為硬度較低的回火索氏體和索氏體，使表面層總的硬度仍然降低，稱為淬火燒傷。 2磨削燒傷的改善措施影響磨削燒傷的因素主要是磨削用量、砂輪、工件材料和冷卻條件。由于磨削熱是造成磨削燒傷的根本原因，因此要避

23、免磨削燒傷，就應(yīng)盡可能減少磨削時(shí)產(chǎn)生的熱量及盡量減少傳入工件的熱量。具體可采用下列措施：合理選擇磨削用量 不能采用太大的磨削深度，因?yàn)楫?dāng)磨削深度增加時(shí)，工件的塑性變形會(huì)隨之增加，工件表面及里層的溫度都將升高，燒傷亦會(huì)增加；工件速度增加，磨削區(qū)表面溫度會(huì)增高，但由于熱作用時(shí)間減少，因而可減輕燒傷；工件材料 工件材料對(duì)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)率。工件材料硬度、強(qiáng)度越高，韌性越大，磨削時(shí)耗功越多，產(chǎn)生的熱量越多，越易產(chǎn)生燒傷；導(dǎo)熱性較差的材料，在磨削時(shí)也容易出現(xiàn)燒傷；砂輪的選擇 硬度太高的砂輪，鈍化后的磨粒不易脫落，容易產(chǎn)生燒傷，因此用軟砂輪較好；選用粗粒度砂輪磨削，砂輪

24、不易被磨削堵塞，可減少燒傷；結(jié)合劑對(duì)磨削燒傷也有很大影響，樹脂結(jié)合劑比陶瓷結(jié)合劑容易產(chǎn)生燒傷，橡膠結(jié)合劑比樹脂結(jié)合劑更易產(chǎn)生燒傷；冷卻條件 為降低磨削區(qū)的溫度，在磨削時(shí)廣泛采用切削液冷卻。為了使切削液能噴注到工件表面上，通常增加切削液的流量和壓力并采用特殊噴嘴，并在砂輪上安裝帶有空氣擋板的切削液噴嘴，這樣既可加強(qiáng)冷卻作用，又能減輕高速旋轉(zhuǎn)砂輪表面的高壓附著作用，使切削液順利地噴注到磨削區(qū)。此外，還可采用多孔砂輪、內(nèi)冷卻砂輪和浸油砂輪，切削液被引入砂輪的中心腔內(nèi)，由于離心力的作用，切削液再經(jīng)過砂輪內(nèi)部的孔隙從砂輪四周的邊緣甩出，這樣切削液即可直接進(jìn)入磨削區(qū)，發(fā)揮有效的冷卻作用。 2.2使用過程中

25、影響表面質(zhì)量的因素 2.2.1耐磨性對(duì)表面質(zhì)量的影響 每個(gè)剛加工好的摩檫副的兩個(gè)接觸表面之間,最初階段在表面粗糙的峰部處,實(shí)際接觸面積遠(yuǎn)小于理論接觸面積,在相互接觸的部位有非常大的單位應(yīng)力,使實(shí)際接觸面積處產(chǎn)生塑性變形、彈性變形和峰部之間的剪切破壞,引起嚴(yán)重磨損。 2.2.2疲勞強(qiáng)度對(duì)表面質(zhì)量的影響在交變載荷作用,表面粗糙度的凹谷部位容易引起應(yīng)力集中產(chǎn)生疲勞紋。表面粗糙度值愈大,表面的紋痕愈深,紋底半徑愈小,抗疲勞破壞的能力就愈差。 2.2.3耐蝕性對(duì)表面質(zhì)量的影響零件的耐蝕性在很大程度上取決于表面粗糙度。表面粗糙度值愈大,則凹谷中聚積腐蝕性物質(zhì)就愈多?？刮g性就愈差。表面層的殘余拉應(yīng)力會(huì)產(chǎn)生應(yīng)

26、力腐蝕開裂,降低零件的耐磨性,而殘余壓應(yīng)力則能防止應(yīng)力腐蝕開裂。3機(jī)械加工表面質(zhì)量對(duì)零件使用性能的影響在機(jī)械加工中，零件的加工表面產(chǎn)生微觀不平、殘余應(yīng)力等各種缺陷，雖然僅存于零件極薄的表面層中，卻嚴(yán)重影響著機(jī)械零件的精度、耐磨性、配合性、抗腐蝕性和疲勞強(qiáng)度等，從而進(jìn)一步影響機(jī)械的使用性能和使用壽命。 3.1表面質(zhì)量對(duì)零件耐磨性的影響零件的耐磨性是零件的一項(xiàng)重要性能指標(biāo)，當(dāng)摩擦副的材料、潤滑條件和加工精度確定之后，零件的表面質(zhì)量對(duì)耐磨性將起著關(guān)鍵性的作用。由于零件表面存在著表面粗糙度，當(dāng)兩個(gè)零件的表面開始接觸時(shí)，接觸部分集中在其波峰的頂部，因此實(shí)際接觸面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于名義接觸面積，并且表面粗糙度越大

27、，實(shí)際接觸面積越小。在外力作用下，波峰接觸部分將產(chǎn)生很大的壓應(yīng)力。當(dāng)兩個(gè)零件作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，開始階段由于接觸面積小、壓應(yīng)力大，在接觸處的波峰會(huì)產(chǎn)生較大的彈性變形、塑性變形及剪切變形，波峰很快被磨平，即使有潤滑油存在，也會(huì)因?yàn)榻佑|點(diǎn)處壓應(yīng)力過大，油膜被破壞而形成干摩擦，導(dǎo)致零件接觸表面的磨損加劇。當(dāng)然，并非表面粗糙度越小越好，如果表面粗糙度過小，接觸表面間儲(chǔ)存潤滑油的能力變差，接觸表面容易發(fā)生分子膠合、咬焊，同樣也會(huì)造成磨損加劇。表面層的冷作硬化可使表面層的硬度提高，增強(qiáng)表面層的接觸剛度，從而降低接觸處的彈性、塑性變形，使耐磨性有所提高。但如果硬化程度過大，表面層金屬組織會(huì)變脆，出現(xiàn)微觀裂紋，甚至

28、會(huì)使金屬表面組織剝落而加劇零件的磨損。 3.2表面質(zhì)量對(duì)零件疲勞強(qiáng)度的影響表面粗糙度對(duì)承受交變載荷的零件的疲勞強(qiáng)度影響很大。在交變載荷作用下，表面粗糙度波谷處容易引起應(yīng)力集中，產(chǎn)生疲勞裂紋。并且表面粗糙度越大，表面劃痕越深，其抗疲勞破壞能力越差。表面層殘余壓應(yīng)力對(duì)零件的疲勞強(qiáng)度影響也很大。當(dāng)表面層存在殘余壓應(yīng)力時(shí)，能延緩疲勞裂紋的產(chǎn)生、擴(kuò)展，提高零件的疲勞強(qiáng)度；當(dāng)表面層存在殘余拉應(yīng)力時(shí)，零件則容易引起晶間破壞，產(chǎn)生表面裂紋而降低其疲勞強(qiáng)度。表面層的加工硬化對(duì)零件的疲勞強(qiáng)度也有影響。適度的加工硬化能阻止已有裂紋的擴(kuò)展和新裂紋的產(chǎn)生，提高零件的疲勞強(qiáng)度；但加工硬化過于嚴(yán)重會(huì)使零件表面組織變脆，容易

29、出現(xiàn)裂紋，從而使疲勞強(qiáng)度降低。 3.3表面質(zhì)量對(duì)零件耐腐蝕性能的影響表面粗糙度對(duì)零件耐腐蝕性能的影響很大。零件表面粗糙度越大，在波谷處越容易積聚腐蝕性介質(zhì)而使零件發(fā)生化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。表面層殘余壓應(yīng)力對(duì)零件的耐腐蝕性能也有影響。殘余壓應(yīng)力使表面組織致密，腐蝕性介質(zhì)不易侵入，有助于提高表面的耐腐蝕能力；殘余拉應(yīng)力的對(duì)零件耐腐蝕性能的影響則相反。 3.4表面質(zhì)量對(duì)零件間配合性質(zhì)的影響相配零件間的配合性質(zhì)是由過盈量或間隙量來決定的。在間隙配合中，如果零件配合表面的粗糙度大，則由于磨損迅速使得配合間隙增大，從而降低了配合質(zhì)量，影響了配合的穩(wěn)定性；在過盈配合中，如果表面粗糙度大，則裝配時(shí)表面波峰被擠

30、平，使得實(shí)際有效過盈量減少，降低了配合件的聯(lián)接強(qiáng)度，影響了配合的可靠性。因此，對(duì)有配合要求的表面應(yīng)規(guī)定較小的表面粗糙度值。在過盈配合中，如果表面硬化嚴(yán)重，將可能造成表面層金屬與內(nèi)部金屬脫落的現(xiàn)象，從而破壞配合性質(zhì)和配合精度。表面層殘余應(yīng)力會(huì)引起零件變形，使零件的形狀、尺寸發(fā)生改變，因此它也將影響配合性質(zhì)和配合精度。 3.5表面質(zhì)量對(duì)零件其他性能的影響如對(duì)間隙密封的液壓缸、滑閥來說，減小表面粗糙度ra可以減少泄漏、提高密封性能；較小的表面粗糙度可使零件具有較高的接觸剛度；對(duì)于滑動(dòng)零件，減小表面粗糙度ra能使摩擦系數(shù)降低、運(yùn)動(dòng)靈活性增高，減少發(fā)熱和功率損失；表面層的殘余應(yīng)力會(huì)使零件在使用過程中繼續(xù)

31、變形，失去原有的精度，機(jī)器工作性能惡化等。總之，提高加工表面質(zhì)量，對(duì)于保證零件的使用性能、提高零件的使用壽命是十分重要的。4.提高機(jī)械加工表面質(zhì)量的措施隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)零件的表面質(zhì)量的要求已越來越高。為了獲得合格零件，保證機(jī)器的使用性能，人們一直在研究控制和提高零件表面質(zhì)量的途徑。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。(1)制訂科學(xué)合理的工藝規(guī)程是保證工件表面質(zhì)量的基礎(chǔ)?？茖W(xué)合理的工藝規(guī)程是加工工件的方法依據(jù)。只有制訂了科學(xué)合理的工藝規(guī)程，才能為加工工

32、件表面質(zhì)量滿足要求提供科學(xué)合理的方法依據(jù)，使加工工件表面質(zhì)量滿足要求成為可能。對(duì)科學(xué)合理的工藝規(guī)程的要求是工藝流程要短，定位要準(zhǔn)確，選擇定位基準(zhǔn)時(shí)盡量使定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合。(2)合理的選擇切削參數(shù)是保證加工質(zhì)量的關(guān)鍵。選擇合理的切削參數(shù)可以有效抑制積屑瘤的形成，降低理論加工殘留面積的高度，保證加工工件的表面質(zhì)量。切削參數(shù)的選擇主要包括切削刀具角度的選擇、切削速度的選擇和切削深度及進(jìn)給速度的選擇等。試驗(yàn)證明，主偏角、副偏角及刀尖圓弧半徑對(duì)零件表而粗糙度都有直接影響。在進(jìn)給量一定的情況下，減小主偏角和副偏角，或增大刀尖圓弧半徑，可減小表面粗糙度。另外，適當(dāng)增大前角和后角，可減小切削變形和前后刀

33、面間的摩擦，抑制積屑瘤的產(chǎn)生也可減小表面粗糙度。比如在加工塑性材料時(shí)若選擇較大前角的刀具可以有效抑制積屑瘤的形成，這是因?yàn)榈毒咔敖窃龃髸r(shí)，切削力減小，切削變形小，刀具與切屑的接觸長度變短，減小了積屑瘤形成的基礎(chǔ)。(3)合理的選擇切削液是保證加工工件表面質(zhì)量的必要條件。選擇合理的切削液可以改善工件與刀具間的摩擦系數(shù)，可降低切削力和切削溫度，從而減輕刀具的磨損，以保證工件的加工質(zhì)量。(4)工件主要工作表面最終工序加工方法的選擇至關(guān)重要。工件主要工作表面最終工序加工方法的選擇至關(guān)重要，因?yàn)樽罱K工序在該工作表面留下的殘余應(yīng)力將直接影響機(jī)器零件的使用性能。選擇零件主要工作表面最終工序加工方法，須考慮該零

34、件主要工作表面的具體工作條件和可能的破壞形式。（5）也可以在加工過程中通過改變某些量來提高表面粗糙度。 1） 在精加工時(shí)，應(yīng)選擇較小的進(jìn)給量f、較小的主偏角kr和副偏角kr、較大的刀尖圓弧半徑r，以得到較小的表面粗糙度。2） 加工塑性材料時(shí)，采用較高的切削速度可防止積屑瘤的產(chǎn)生，減小表面粗糙度。3） 根據(jù)工件材料、加工要求，合理選擇刀具材料，有利于減小表面粗糙度。4） 適當(dāng)?shù)脑龃蟮毒咔敖呛腿袃A角，提高刀具的刃磨質(zhì)量，降低刀具前、后刀面的表面粗糙度均能降低工件加工表面的粗糙度。5）對(duì)工件材料進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚?，以?xì)化晶粒，均勻晶粒組織，可減小表面粗糙度。6）選擇合適的切削液，減小切削過程中的界面摩擦，降低切削區(qū)溫度，減小切削變形，抑制鱗刺和積屑瘤的產(chǎn)生，可以大大關(guān)小表面粗糙度。5結(jié)論由于機(jī)械加工表面對(duì)機(jī)器零件的使用性能如耐磨性、接觸剛度、疲勞強(qiáng)度、配合性質(zhì)、抗腐蝕性能及精度的穩(wěn)定性等有很大的影響，因此對(duì)機(jī)器零件的重要表面應(yīng)提出一定的表面質(zhì)量要求。由于影響表面質(zhì)量的因素是多