機(jī)械制造第八章課后答案

1、8.1 機(jī)械加工表面質(zhì)量包括哪些內(nèi)容？為什么機(jī)械零件的表面 質(zhì)量與加工精度具有同等重要的意義？ 答： 1、表面質(zhì)量是指機(jī)器零件加工后表面層的微觀集合形狀和 物理機(jī)械性能。機(jī)械加工表面質(zhì)量的含義有兩方面的內(nèi)容： （ 1） 表面層的幾何形狀特征，其包括表面粗糙度和表面波度； （ 2）表 面層的物理機(jī)械性能， 其包括表面層冷作硬化、 表面層金相組織 的變化和表面殘余應(yīng)力。2、之所以說機(jī)械零件的表面質(zhì)量與加工精度具有同等重要的 意義是因?yàn)椋阂粋€(gè)零件的加工質(zhì)量分為兩部分，一是零件（含尺 寸、形狀、位置精度） ，二是表面質(zhì)量（含表面粗糙度和表面變 質(zhì)層）。前者是從宏觀上保證加工的零件滿足設(shè)計(jì)要求，后者是

2、說微觀上所存在加工缺陷。 它主要影響零件的裝配精度、 疲勞強(qiáng) 度等。所以就是從不同的角度保證零件的以滿足使用要求。8.2 零件加工表面質(zhì)量對機(jī)器的使用性能有哪些影響？ 答：（1）表面質(zhì)量對零件的耐磨性有影響，同樣條件下，零件的 耐磨性取決于表面質(zhì)量； （ 2）表面質(zhì)量對零件疲勞強(qiáng)度的影響； （3）表面質(zhì)量對零件抗腐性能的影響； （ 4）表面質(zhì)量對零件的 配合質(zhì)量、密封性能及摩擦系數(shù)有很大的影響。8.3 影響加工工件表面粗糙度的因素有哪些？車削一鑄鐵零件的外圓便面，若進(jìn)給量0.4，車刀刀尖圓弧半徑r £ =3,是估算車削后表面粗糙度值答：1影響因素：（1）幾何因素，幾何因素是刀具相對于

3、工件 作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)時(shí)在加工表面上遺留下來的切削殘留面積。（2）物理因素，切削加工后表面的實(shí)際粗糙度與 理論粗糙度有比較大的差別這主要是因?yàn)榕c被加工材料的性能及切削機(jī)理有關(guān)的物理因素的影響。（3）工藝系統(tǒng)的振動(dòng)，如果工藝系統(tǒng)存在振動(dòng)， 會(huì)破壞正常的切削過程。2、f20.42Rmax6.67()= 8r £8 X38.4磨削加工時(shí)，影響加工表面粗糙度的主要因素有哪些?答：影響磨削后的表面粗糙度的因素也可以歸納為與磨削過 程和砂輪結(jié)構(gòu)有關(guān)的幾何因素，與磨削過程和被加工材料塑性變 形有關(guān)的物理因素及工藝系統(tǒng)的振動(dòng)因素三個(gè)方面。從幾何因素看，砂輪上磨粒的微刃形狀和分布對于磨削后的 表面粗糙度是有

4、影響的。從物理因素看，大多數(shù)磨粒只有滑擦，耕犁作用。另外引起磨削表面粗糙度值增大的主要原因還往往是工藝系 統(tǒng)的振動(dòng)所致，增大工藝系統(tǒng)剛度和阻尼， 做好砂輪的動(dòng)平衡以 及合理地修正砂輪可顯著減小粗糙度值。8.5 什么是冷作硬化現(xiàn)象？其產(chǎn)生的主要原因是什么？為什 么切削速度增大， 冷作硬化現(xiàn)象減小？而進(jìn)給量增大， 冷作硬化 現(xiàn)象卻增大？在相同的切削條件下， 切削鋼件比切削工業(yè)純鐵冷 作硬化現(xiàn)象小？而切削鋼件比切削有色金屬的冷作硬化現(xiàn)象 大？答：冷作硬化：零件在機(jī)械加工中表面層金屬產(chǎn)生強(qiáng)烈的冷 態(tài)塑性變形后，引起強(qiáng)度和硬度都有所提高的現(xiàn)象。產(chǎn)生原因：切削（磨削）加工時(shí)，表面層金屬由于塑性變 形使晶粒

5、間產(chǎn)生剪切滑移，晶格扭曲，經(jīng)理發(fā)生拉長、破碎、纖 維化，從而使表面層材料強(qiáng)化，強(qiáng)度和硬度提高。表面層的冷作硬化的程度，取決于產(chǎn)生塑性變形的力、變 形速度及變形時(shí)的溫度。速度越大，塑性變形越不充分，則硬化 程度越??；力越大塑性變形大，則硬化程度大。8.6 什么是磨削 “燒傷” ？為什么磨削加工常產(chǎn)生 “燒傷”？ 為什么磨削高合金鋼較普通碳鋼更容易產(chǎn)生“燒傷”？磨削“燒 傷”對零件的使用性能有何影響？試舉例說明減少磨削燒傷及裂 紋的辦法有哪些。答：1、磨削加工時(shí)，切削力大，切削速度也非常高，去除單 位體積的材料所消耗的功率， 是其他切削方法的數(shù)十倍。 這樣大 的能量消耗絕大部分轉(zhuǎn)換成了熱量。 而磨

6、削的體積小數(shù)量少， 砂 輪的導(dǎo)熱性有相當(dāng)?shù)牟?，磨削過程中有 70%以上的熱量都瞬時(shí)傳給了工件。在很短的時(shí)間內(nèi)磨削區(qū)域內(nèi)溫度可上升到4001000C,甚至超過鋼的熔點(diǎn)。 這樣大的加熱速度， 促使加工表面局部形成 瞬時(shí)聚熱現(xiàn)象，溫升超過相變溫度，并有很大的溫度梯度，導(dǎo)致 金相組織的變化， 出現(xiàn)強(qiáng)度和硬度下降， 產(chǎn)生殘余應(yīng)力甚至導(dǎo)致 裂紋，這就是磨削燒傷現(xiàn)象。2、影響磨削加工時(shí)金相組織變化的因素有工件材料、 磨 削溫度、溫度梯度、及冷卻速度等。工件材料為低碳鋼時(shí)不會(huì)發(fā) 生相變，高合金鋼如軸承鋼、高速鋼、鎳鉻鋼等傳熱行特別差， 在冷卻不充分時(shí)易出現(xiàn)磨削燒傷。8.7 機(jī)械加工時(shí)， 為什么工件表面層金屬會(huì)

7、產(chǎn)生殘余應(yīng)力？試述 加工表面產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力和壓應(yīng)力的原因。 磨削加工與切削加工， 在工件表面產(chǎn)生殘余應(yīng)力的原因是否相同？ 答：1、在機(jī)械加工過程中，工件表面層金屬相對于基體金屬發(fā) 生形狀、體積或金相組織變化時(shí)，表面層中將產(chǎn)生殘余應(yīng)力。產(chǎn) 生表面層殘余應(yīng)力的主要原因是： （ 1 ）冷態(tài)塑性變形（ 2）熱態(tài) 塑性變形（ 3）金相組織變化。2、機(jī)械加工時(shí)，表面層金屬產(chǎn)生強(qiáng)烈的塑性變形。沿切削 速度方向上表面上產(chǎn)生拉伸變形， 晶粒被拉長， 金屬密度會(huì)下降， 既比容增大， 而里層材料則阻礙這種變形， 因而在表面層產(chǎn)生壓 應(yīng)力，在里層產(chǎn)生殘余拉壓力。3、切削加工時(shí)，如果切削溫度不高，則以冷態(tài)塑性變形為 主

8、，若溫度高，則以熱態(tài)塑性變形為主。磨削時(shí)表面層殘余應(yīng)力隨磨削條件不同而不同， 輕磨削條件產(chǎn)生淺而小的殘余應(yīng)力； 中 等磨削條件產(chǎn)生淺而大的拉應(yīng)力； 重磨削下產(chǎn)生身而大的拉壓力。8.8 磨削淬火鋼時(shí)， 加工表面的硬度有可能升高或降低， 試分析 其可能得原因，并說明表面層的應(yīng)力符號。答：淬火鋼在不同磨削條件下出現(xiàn)的表面層硬度不一樣。 當(dāng)磨削 深度小于 10 時(shí)，由于溫度的影響使表面層的回火馬氏體產(chǎn)生弱 化，并與塑性變形產(chǎn)生的冷作硬化現(xiàn)象綜合而產(chǎn)生了比基體硬度 低的部分，而表面的里層由于磨削加工中的冷作硬化作用起了主 導(dǎo)作用而又產(chǎn)生了比基體硬度高的部分。 當(dāng)磨削深度為 2030 時(shí)， 冷作硬化的作用

9、減少， 磨削溫度起了主導(dǎo)作用。 由于磨削區(qū)溫度 高于馬氏體轉(zhuǎn)換溫度， 低于相變溫度而使表面層馬氏體回火燒傷。 當(dāng)磨削深度增至 50 時(shí)，磨削區(qū)最高溫度有超過了相變臨界溫度， 極冷時(shí)產(chǎn)生淬火燒傷， 而再往里層則硬度又逐漸升高直至未受熱 影響的基體組織。8.9 超精加工、珩磨、研磨等光整加工方法與細(xì)密磨削相比，其 工作原理有何不同？為什么把他們作為最終加工工序？它們都 適合那種場合。答： 1、光整加工使用細(xì)粒度磨料對工件表面進(jìn)行微量切削和擠 壓的過程。精密磨削是依靠砂輪工作面上修整出大量等高微刃進(jìn) 行精密加工的， 這些等高微刃能從尚具有微量缺陷和尺寸、 形狀誤差的工件表面切除極微薄的余量，故可獲得

10、很高的加工精度。2、之所以把他們放在最終工序是因?yàn)樗鼈兊那邢魃疃群瓦M(jìn)給 量一般極小，切削速度則很高。其最后獲得較高的表面質(zhì)量。3. 用一般的加工方法難以達(dá)到很低的表面粗糙度值（小于0.02 ）時(shí)，多采用光整加工。8.10刨削一塊鋼板，在切削力的作用下被加工表面層產(chǎn)生塑性變形，其密度從7.87 X I03m3降至7.75 X I03m3，試問表面層產(chǎn)生多大的殘余應(yīng)力？是壓應(yīng)力還是拉應(yīng)力?答:V + 3 7.75V 7.78二1-凹V 7.787.780.037.78體膨脹系數(shù)守線膨脹系數(shù)嚴(yán)勺3倍，故，存 詈O.129 X 10-20壓 Xy=2.1 X 105 X 0.129 X 10-2 =27098.11在外圓磨床上磨削一根淬火鋼時(shí)，工件表面溫度高達(dá)950C,因使用冷卻液而產(chǎn)生回火。表面層金屬由馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w，其密度從7.75 X 103m3增至7.78 X 103m3。試問表面層產(chǎn)生多大的殘余應(yīng)力？是壓應(yīng)力還是拉應(yīng)力?答:V- _7.75V 7.78亠1 竺V 7.787.78 V _ 0.03V