機(jī)械制造工程原理第五章

1、第五章第五章 機(jī)械加工表面質(zhì)量機(jī)械加工表面質(zhì)量5 5.1 .1 機(jī)械加工表面質(zhì)量的概念機(jī)械加工表面質(zhì)量的概念5 5.1.1.1.1機(jī)械加工表面質(zhì)量的含義機(jī)械加工表面質(zhì)量的含義（1 1）表面層幾何形狀誤差）表面層幾何形狀誤差（2 2）表面層物理機(jī)械性能）表面層物理機(jī)械性能1 1）表面層硬化深度和程度）表面層硬化深度和程度2 2）表面層內(nèi)殘余應(yīng)力的大小、方向及分布情況）表面層內(nèi)殘余應(yīng)力的大小、方向及分布情況3 3）表面層金相組織的改變）表面層金相組織的改變）表面層內(nèi)其他物理機(jī)械性能的變化）表面層內(nèi)其他物理機(jī)械性能的變化5 5.1.2.1.2表面質(zhì)量對(duì)使用性能的影響表面質(zhì)量對(duì)使用性能的影響（1 1）

2、耐磨性）耐磨性1 1）表面粗糙度值的影響）表面粗糙度值的影響5 5.1 .1 機(jī)械加工表面質(zhì)量的概念機(jī)械加工表面質(zhì)量的概念2 2）表面粗糙度紋路方向的影響）表面粗糙度紋路方向的影響3 3）表面層物理機(jī)械性能的影響）表面層物理機(jī)械性能的影響5 5.1 .1 機(jī)械加工表面質(zhì)量的概念機(jī)械加工表面質(zhì)量的概念5 5.1.2.1.2表面質(zhì)量對(duì)使用性能的影響表面質(zhì)量對(duì)使用性能的影響（2 2）耐疲勞性）耐疲勞性（3 3）耐腐蝕性）耐腐蝕性（4 4）配合質(zhì)量）配合質(zhì)量5 5.2 .2 表面粗糙度及其影響因素表面粗糙度及其影響因素（1 1）切削加工后的表面粗糙度）切削加工后的表面粗糙度5 5.2 .2 表面粗糙度

3、及其影響因素表面粗糙度及其影響因素（1 1）切削加工后的表面粗糙度）切削加工后的表面粗糙度1 1）鱗刺的形成）鱗刺的形成5 5.2 .2 表面粗糙度及其影響因素表面粗糙度及其影響因素（1 1）切削加工后的表面粗糙度）切削加工后的表面粗糙度2 2）影響表面粗糙度的因素）影響表面粗糙度的因素切削速度切削速度被加工材料性質(zhì)被加工材料性質(zhì)刀具的幾何形狀、材料、刃磨質(zhì)量刀具的幾何形狀、材料、刃磨質(zhì)量5 5.2 .2 表面粗糙度及其影響因素表面粗糙度及其影響因素（2 2）磨削加工后的表面粗糙度）磨削加工后的表面粗糙度主要影響因素主要影響因素1 1）砂輪的粒度）砂輪的粒度2 2）砂輪的修整）砂輪的修整3 3

4、）砂輪速度）砂輪速度4 4）磨削切深與工件速度）磨削切深與工件速度5 5.3 .3 機(jī)械加工后表面物理機(jī)械性能的變化機(jī)械加工后表面物理機(jī)械性能的變化5 5.3.1.3.1加工表面的冷作硬化加工表面的冷作硬化5.4.2 5.4.2 加工表面的金相組織變化（磨削燒傷）加工表面的金相組織變化（磨削燒傷）1 1形成表面金相組織的變化的原因形成表面金相組織的變化的原因當(dāng)切削溫度超過(guò)工件加工表面材料的相變溫度時(shí)，使表面當(dāng)切削溫度超過(guò)工件加工表面材料的相變溫度時(shí)，使表面材料的金相組織發(fā)生變化。材料的金相組織發(fā)生變化。2 2磨削燒傷的類(lèi)型磨削燒傷的類(lèi)型1)1)回火燒傷回火燒傷: :若磨削區(qū)溫度未超過(guò)淬火鋼的相

5、變溫度若磨削區(qū)溫度未超過(guò)淬火鋼的相變溫度, ,但已超過(guò)馬氏體轉(zhuǎn)變溫但已超過(guò)馬氏體轉(zhuǎn)變溫度度, ,則工件表層中的回火馬氏體組織將發(fā)生回火現(xiàn)象則工件表層中的回火馬氏體組織將發(fā)生回火現(xiàn)象, ,而轉(zhuǎn)變?yōu)橛捕D(zhuǎn)變?yōu)橛捕容^低的回火組織度較低的回火組織( (索氏體或托氏體索氏體或托氏體),),此現(xiàn)象稱(chēng)為回火燒傷此現(xiàn)象稱(chēng)為回火燒傷. .磨削燒傷表面變質(zhì)層的深度由磨削燒傷表面變質(zhì)層的深度由0.4mm0.4mm增大到增大到1.8mm1.8mm時(shí)，工件表面會(huì)出現(xiàn)黃，時(shí)，工件表面會(huì)出現(xiàn)黃，褐，紫，青等不同的燒傷顏色，表明不同的燒傷程度褐，紫，青等不同的燒傷顏色，表明不同的燒傷程度2)2)退火燒傷退火燒傷 如果磨削區(qū)溫

6、度超過(guò)了相變溫度如果磨削區(qū)溫度超過(guò)了相變溫度, ,而磨削區(qū)域又無(wú)冷卻液進(jìn)而磨削區(qū)域又無(wú)冷卻液進(jìn)入入, ,表層金屬將產(chǎn)生退火組織表層金屬將產(chǎn)生退火組織, ,表面硬度將急劇下降表面硬度將急劇下降, ,這種燒傷稱(chēng)這種燒傷稱(chēng)為退火燒傷為退火燒傷. .3)3)淬火燒傷淬火燒傷 如果磨削區(qū)溫度超過(guò)了相變溫度如果磨削區(qū)溫度超過(guò)了相變溫度, ,再加上冷卻液的急冷作用再加上冷卻液的急冷作用, ,表層金屬發(fā)生二次淬火表層金屬發(fā)生二次淬火, ,使表層金屬出現(xiàn)二次淬火馬氏體組織使表層金屬出現(xiàn)二次淬火馬氏體組織, ,其硬度比原來(lái)的回火馬氏體的高其硬度比原來(lái)的回火馬氏體的高, ,在它的下層在它的下層, ,因冷卻較慢因冷卻

7、較慢, ,出現(xiàn)出現(xiàn)了硬度比原先的回火馬氏體低的回火組織了硬度比原先的回火馬氏體低的回火組織( (索氏體或托氏體索氏體或托氏體),),這這種燒傷稱(chēng)為淬火燒傷種燒傷稱(chēng)為淬火燒傷. .3 3影響表面金相組織變化的主要因素影響表面金相組織變化的主要因素磨削用量、砂輪參數(shù)和冷卻條件磨削用量、砂輪參數(shù)和冷卻條件5 5.3 .3 機(jī)械加工后表面物理機(jī)械性能的變化機(jī)械加工后表面物理機(jī)械性能的變化5 5.3.2.3.2加工表面的金相組織變化加工表面的金相組織變化- -磨削燒傷磨削燒傷5 5.3 .3 機(jī)械加工后表面物理機(jī)械性能的變化機(jī)械加工后表面物理機(jī)械性能的變化5 5.3.3.3.3加工表面層的殘余應(yīng)力加工表

8、面層的殘余應(yīng)力（1 1）表面層殘余應(yīng)力的產(chǎn)生原因）表面層殘余應(yīng)力的產(chǎn)生原因冷塑性變化熱塑性變形金相組織變化金屬金屬融化融化溫度溫度高塑性高塑性時(shí)溫度時(shí)溫度室溫室溫殘余拉殘余拉應(yīng)力應(yīng)力從完全塑性從完全塑性狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闋顟B(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌耆苄圆煌耆苄誀顟B(tài)狀態(tài),金屬金屬層層1收縮收縮金屬層金屬層1繼續(xù)收縮繼續(xù)收縮, 拉應(yīng)力繼續(xù)加大拉應(yīng)力繼續(xù)加大壓應(yīng)力繼續(xù)加大壓應(yīng)力繼續(xù)加大,并并擴(kuò)展到擴(kuò)展到2,3層內(nèi)部層內(nèi)部5 5.3 .3 機(jī)械加工后表面物理機(jī)械性能的變化機(jī)械加工后表面物理機(jī)械性能的變化5 5.3.3.3.3加工表面層的殘余應(yīng)力加工表面層的殘余應(yīng)力（2 2）磨削裂紋及避免產(chǎn)生裂紋的措施）磨削裂紋及避免產(chǎn)

9、生裂紋的措施1）提高冷卻效果5 5.3 .3 機(jī)械加工后表面物理機(jī)械性能的變化機(jī)械加工后表面物理機(jī)械性能的變化2）選擇合理的磨削用量5 5.3 .3 機(jī)械加工后表面物理機(jī)械性能的變化機(jī)械加工后表面物理機(jī)械性能的變化2）選擇合理的磨削用量5 5.3 .3 機(jī)械加工后表面物理機(jī)械性能的變化機(jī)械加工后表面物理機(jī)械性能的變化3）改善砂輪的磨削性能5 5.4 .4 控制加工表面質(zhì)量的途徑控制加工表面質(zhì)量的途徑（1 1）控制磨削參數(shù)）控制磨削參數(shù)（2 2）采用超精加工、珩磨等光整加工方法作為最終加工工序）采用超精加工、珩磨等光整加工方法作為最終加工工序（3 3）采用噴丸、滾壓、輾光等強(qiáng)化工藝）采用噴丸、滾

10、壓、輾光等強(qiáng)化工藝噴丸噴丸滾壓滾壓5 5.5 .5 振動(dòng)對(duì)表面質(zhì)量的影響及其控制振動(dòng)對(duì)表面質(zhì)量的影響及其控制5.5.15.5.1振動(dòng)對(duì)表面質(zhì)量的影響振動(dòng)對(duì)表面質(zhì)量的影響（1）表面粗糙度（2）生產(chǎn)率（3）刀具壽命（4）機(jī)床、夾具5 5.5 .5 振動(dòng)對(duì)表面質(zhì)量的影響及其控制振動(dòng)對(duì)表面質(zhì)量的影響及其控制5.5.2 5.5.2 自由振動(dòng)自由振動(dòng)5 5.5.3 .5.3 強(qiáng)迫振動(dòng)強(qiáng)迫振動(dòng)（1）切削加工中產(chǎn)生強(qiáng)迫振動(dòng)的原因（2）強(qiáng)迫振動(dòng)的特點(diǎn)（3）消除強(qiáng)迫振動(dòng)的途徑5.5.4 5.5.4 自激振動(dòng)自激振動(dòng)（1）自激振動(dòng)的原理（2）自激振動(dòng)的特點(diǎn)產(chǎn)生交變力切削過(guò)程產(chǎn)生振動(dòng)工藝系統(tǒng)能量反饋激振PY圖5-23 機(jī)床自激振動(dòng)系統(tǒng)5 5.5 .5 振