機制工藝學-第3章機械加工表面質量及其控制課件

表面質量的含義表面質量是指機器零件加工后表面層的狀態(tài)。有兩部分內容：⑴加工表面的幾何形貌表面粗糙度：是指表面微觀幾何形狀誤差，其波長與波高的比值在L1/H1＜50的范圍內。表面波度：

是介于加工精度（宏觀幾何形狀誤差L3/H3＞1000）和表面粗糙度之間的一種帶有周期性的幾何形狀誤差，其波長與波高的比值在50≤L2/H2≤1000的范圍。第一節(jié)加工表面質量及其對使用性能的影響紋理方向：是指表面刀紋的方向，取決于表面形成過程中所采用的加工方法。表面缺陷：加工表面上出現(xiàn)的缺陷，如砂眼、氣孔、裂痕等。第一節(jié)加工表面質量及其對使用性能的影響圖8.1表面幾何形狀⑵表面層材料的力學物理性能和化學性能表面層金屬的冷作硬化（簡稱冷硬）：零件在機械加工中表面層金屬產(chǎn)生強烈的冷態(tài)塑性變形后，引起的強度和硬度都有所提高的現(xiàn)象。表面層金屬金相組織的變化：由于切削熱引起工件表面溫升過高，表面層金屬發(fā)生金相組織變化的現(xiàn)象。表面層金屬的殘余應力：由于加工過程中切削變形和切削熱的影響，金相組織發(fā)生變化，工件表面層產(chǎn)生殘余應力。第一節(jié)加工表面質量及其對使用性能的影響表面質量對零件使用性能的影響對零件耐磨性的影響在摩擦副的材料、熱處理情況和潤滑條件已經(jīng)確定的情況下，零件的表面質量對耐磨性能起決定性的作用。兩個表面粗糙度值很大的零件接觸，最初接觸的只是一些凸峰頂部，實際接觸面積比名義接觸面積小得多，這樣單位接觸面積上的壓力就很大，當壓力超過材料的屈服極限時，凸峰部分產(chǎn)生塑性變形；當兩個零件作相對運動時，就會產(chǎn)生剪切、凸峰斷裂或塑性滑移，初期磨損速度很快。機械加工后的表面質量第一節(jié)加工表面質量及其對使用性能的影響圖3.4表面粗糙度與初期磨損量關系曲線存在最佳點，對應零件最耐磨的粗糙度，此時零件的初期磨損量最小。若載荷加重或潤滑條件惡化，磨損曲線將向上向右移動，最佳粗糙度值也隨之右移。在表面粗糙度大于最佳值時，減小表面粗糙度值可減少初期磨損量。但當表面粗糙度小于最佳值時，零件實際接觸面積就增大，接觸面積之間的潤滑油被擠出，金屬表面直接接觸，因金屬分子間的親和力而發(fā)生粘結（稱為冷焊），隨著相對運動的進行，粘結處在剪切力的作用下發(fā)生撕裂破壞。有時還由于摩擦產(chǎn)生的高溫，使摩擦面局部熔化（稱為熱焊）等原因，使接觸表面遭到破壞，初期磨損量反而急劇增加。一對摩擦副在一定的工作條件下通常有一最佳粗糙度值，在確定機器零件的技術條件時應該根據(jù)零件工作的情況及有關經(jīng)驗，規(guī)定合理的粗糙度。機械加工后的表面質量第一節(jié)加工表面質量及其對使用性能的影響圖8.3表示兩個不同零件的表面，粗糙度值相同，但輪廓形狀不同，其耐磨性相差可達3~4倍。試驗表明，耐磨性決定于輪廓峰頂形狀和凹谷形狀。前者決定干摩擦時的實際接觸面積，后者決定潤滑摩擦時的容油情況。圖8.4為兩摩擦表面粗糙度紋路方向對零件耐磨性的影響。表面粗糙度對耐磨性能的影響，還與粗糙度的輪廓形狀及紋路方向有關。機械加工后的表面質量表面層的冷硬可顯著地減少零件的磨損。原因：冷硬提高了表面接觸點處的屈服強度，減少了進一步塑性變形的可能性，并減少了摩擦表面金屬的冷焊現(xiàn)象。但如果表面硬化過度，零件心部和表面層硬度差過大，會發(fā)生表面層剝落現(xiàn)象，使磨損加劇。表面層產(chǎn)生金相組織變化時，由于改變了基體材料原來的硬度，因而也直接影響其耐磨性。機械加工后的表面質量對零件疲勞強度的影響在周期性的交變載荷作用下，零件表面微觀不平與表面的缺陷一樣都會產(chǎn)生應力集中現(xiàn)象，而且表面粗糙度值越大，即凹陷越深和越尖，應力集中越嚴重，越容易形成和擴展疲勞裂紋而造成零件的疲勞損壞。鋼件對應力集中敏感，鋼材的強度越高，表面粗糙度對疲勞強度的影響越大。含有石墨的鑄鐵件相當于存在許多微觀裂紋，與有色金屬件一樣對應力集中不敏感，表面粗糙度對疲勞強度的影響就不明顯。

加工紋路方向對疲勞強度的影響更大，如果刀痕與受力方向垂直，則疲勞強度將顯著降低。機械加工后的表面質量對零件疲勞強度的影響

零件表面的冷硬層能夠阻礙裂紋的擴大和新裂紋的出現(xiàn)，因為由摩擦學可知疲勞源的位置在冷硬層的中部，因此冷硬可以提高零件的疲勞強度。但冷硬層過深或過硬則容易產(chǎn)生裂紋，反而會降低疲勞強度。所以冷硬要適當。

表面層的內應力對疲勞強度的影響很大。表面層殘余的壓應力能夠部分地抵消工作載荷施加的拉壓力，延緩疲勞裂紋擴展。而殘余拉應力容易使已加工表面產(chǎn)生裂紋而降低疲勞強度。帶有不同殘余應力表面層的零件，其疲勞壽命可相差數(shù)倍至數(shù)十倍。機械加工后的表面質量對零件抗腐蝕性能的影響零件表面粗糙度值越大，潮濕空氣和腐蝕介質越容易堆積在零件表面凹處而發(fā)生化學腐蝕，或在凸峰間產(chǎn)生電化學作用而引起電化學腐蝕，故抗腐蝕性能越差。表面冷硬和金相組織變化都會產(chǎn)生內應力。零件在應力狀態(tài)下工作時，會產(chǎn)生應力腐蝕，若有裂紋，則更增加了應力腐蝕的敏感性。因此表面內應力會降低零件的抗腐蝕性能。機械加工后的表面質量對零件的其它影響表面質量對零件的配合質量、密封性能及摩擦系數(shù)都有很大的影響。表面粗糙度值越大，初期磨損量越大，對動配合來說，使用不久就會使配合性質發(fā)生變化；對靜配合來說，壓裝時會減少過盈量，降低配合強度。零件表面層狀態(tài)對其使用性能有如此大的影響是因為：承受載荷應力最大的表面層是金屬的邊界，機械加工后破壞了晶粒的完整性，從而降低了表面的某些機械性能。表面層有裂紋、加工痕跡等各種缺陷，在動載荷的作用下，可能引起應力集中而導致破壞。零件表面經(jīng)過加工后，表面層的物理、機械、冶金和化學性能都變得和基體材料不同了。機械加工后的表面質量切削加工表面粗糙度切削加工時表面粗糙度的形成，大致可歸納為三方面的原因：幾何因素物理因素工藝系統(tǒng)的振動第二節(jié)影響加工表面粗糙度的工藝因素及其改進措施幾何因素由刀具相對于工件作進給運動時在加工表面上遺留下來的切削層殘留面積（圖8.5）。理論上的最大粗糙度Rmax可由刀具形狀、進給量f，按幾何關系求得。當不考慮刀尖圓弧半徑時：當背吃刀量和進給量很小時，粗糙度主要由刀尖圓弧構成：機械加工后的表面粗糙度第二節(jié)影響加工表面粗糙度的工藝因素及其改進措施圖8.5切削層殘留面積機械加工后的表面粗糙度第二節(jié)影響加工表面粗糙度的工藝因素及其改進措施物理因素由圖知，實際粗糙度與理論粗糙度差別較大。主要是與被加工材料的性能及切削機理有關的物理因素的影響。切削過程中刀具的刃口圓角及后刀面對工件擠壓與摩擦而產(chǎn)生塑性變形。韌性越好的材料塑性變形越大，且容易出現(xiàn)積屑瘤與鱗刺，使粗糙度嚴重惡化。還有切削用量、冷卻潤滑液和刀具材料等因素影響。圖8.6塑性材料加工后表面的實際輪廓和理論輪廓機械加工后的表面粗糙度第二節(jié)影響加工表面粗糙度的工藝因素及其改進措施磨削加工后的表面粗糙度影響因素可歸納為三方面：

與磨削過程和砂輪結構有關的幾何因素與磨削過程和被加工材料塑性變形有關的物理因素工藝系統(tǒng)的振動因素機械加工后的表面粗糙度第二節(jié)影響加工表面粗糙度的工藝因素及其改進措施磨削加工后的表面粗糙度從幾何因素看，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影響的。磨削表面是由砂輪上大量的磨?？虅澇鰺o數(shù)極細的構槽形成的，每單位面積上刻痕越多，即通過每單位面積的磨粒數(shù)越多，以及刻痕的等高性能好，粗糙度也就越低。從物理因素看，大多數(shù)磨粒只有滑擦、耕犁作用。在滑擦作用下，被加工表面只有彈性變形，不產(chǎn)生切屑；在耕犁作用下，磨粒在工件表面上刻劃出一條溝痕，工件材料被擠向兩邊產(chǎn)生隆起，此時產(chǎn)生塑性變形但仍不產(chǎn)生切屑。磨削量是經(jīng)過很多后繼磨粒的多次擠壓因疲勞而斷裂、脫落，所以加工表面的塑性變形很大，表面粗糙度值越大。機械加工后的表面粗糙度第二節(jié)影響加工表面粗糙度的工藝因素及其改進措施磨削加工后的表面粗糙度為了降低表面粗糙度值，應考慮以下主要影響因素：①砂輪的粒度砂輪的粒度愈細，則砂輪單位面積上的磨粒數(shù)愈多，在工件上的刻痕也愈密而細，所以粗糙度值愈低。②砂輪的修整砂輪的修整質量越高，砂輪工作表面上的等高微刃（圖8.7）就越多，因而磨出的工件表面粗糙度值也就愈低。圖8.7磨粒上的微刃機械加工后的表面粗糙度第二節(jié)影響加工表面粗糙度的工藝因素及其改進措施磨削加工后的表面粗糙度③砂輪速度提高砂輪速度可以增加單位時間內工件單位面積上的刻痕數(shù)，同時塑性變形造成的隆起量隨著砂輪速度的增大而下降，原因是高速下塑性變形的傳播速度小于磨削速度，材料來不及變形，因而粗糙度可以顯著降低。④工件速度工件速度越大，單個磨粒的磨削厚度就越大，單位時間內磨削工件表面的磨粒數(shù)減少，表面粗糙度值增大。機械加工后的表面粗糙度第二節(jié)影響加工表面粗糙度的工藝因素及其改進措施磨削加工后的表面粗糙度⑤徑向進給量增大磨削徑向進給量將增加塑性變形的程度從而增大粗糙度。通常在磨削過程開始時采用較大的徑向進給量，以提高生產(chǎn)率，而在最后采用小徑向進給量或無徑向進給量磨削，以降低粗糙度值。⑥軸向進給量磨削時采用較小的軸向進給量，則磨削后表面粗糙度較低。機械加工后的表面粗糙度第二節(jié)影響加工表面粗糙度的工藝因素及其改進措施磨削加工后的表面粗糙度另外，引起磨削表面粗糙度增大的主要原因還往往是工藝系統(tǒng)的振動所致。

增加工藝系統(tǒng)剛度和阻尼，做好砂輪的動平衡以及合理地修整砂輪可顯著降低粗糙度。機械加工后的表面粗糙度第二節(jié)影響加工表面粗糙度的工藝因素及其改進措施機械加工后表面層的冷作硬化切削或磨削加工時，表面層金屬由于塑性變形使晶體間產(chǎn)生剪切滑移，晶格發(fā)生拉長、扭曲和破碎而得到強化。冷作硬化的特點：變形抵抗力提高（屈服點提高），塑性降低（相對延伸率降低）。冷硬的指標:通常用冷硬層的深度h、表面層的顯微硬度H以及硬化程度N來表示（圖8.8），其中N=H/H0，H0為原來的顯微硬度。冷作硬化產(chǎn)生的原因機械加工后的表面層物理機械性能第三節(jié)影響表層金屬物理性能的工藝因素及其改進措施圖8.8切削加工后表面層的冷硬機械加工后的表面層物理機械性能第二節(jié)影響加工表面粗糙度的工藝因素及其改進措施

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??；變形時的溫度不僅影響塑性變形程度，還會影響變形后金相組織的恢復程度。冷作硬化產(chǎn)生的原因機械加工后的表面層物理機械性能第二節(jié)影響加工表面粗糙度的工藝因素及其改進措施切削加工時表面層的硬化可能有兩種情況：完全強化此時出現(xiàn)晶格歪扭以及纖維結構和變形層物理機械性質的改變；不完全強化若溫度超過（0.25~0.30）T熔（熔化絕對溫度），則除了強化現(xiàn)象外，同時還有回復現(xiàn)象，此時歪扭的晶格局部得到恢復，減低了冷硬作用；如果溫度超過0.30T熔就會發(fā)生金屬再結晶，此時由于強化而改變了的表面層物理機械性能幾乎可以完全恢復。冷作硬化產(chǎn)生的原因機械加工后的表面層物理機械性能機械加工時表面層的冷作硬化就是強化作用和回復作用的綜合結果。

切削溫度越高、高溫持續(xù)時間越長、強化程度越大，則回復作用也就越強。因此對高溫下工作的零件，能保證疲勞強度的最佳表面層是沒有冷硬層或者只有極小（10~20μm）冷作硬化的表面層。冷作硬化產(chǎn)生的原因機械加工后的表面層物理機械性能①刀具刀具的切削刃口圓角和后刀面的磨損量對于冷硬層有很大的影響，此兩值增大時，冷硬層深度和硬度也隨之增大。前角減少時，冷硬也增大。②被加工材料被加工材料硬度愈低、塑性愈大，切削后的冷硬現(xiàn)象愈嚴重。影響冷作硬化的主要因素機械加工后的表面層物理機械性能③切削用量切削速度增大時，刀具與工件接觸時間短，塑性變形程度減少，同時會使溫度增高，有助于冷硬的回復，所以硬化層深度和硬度都有所減少。進給量增大時，切削力增大，塑性變形程度也增大，因此硬化現(xiàn)象增大。但在進給量較小時，由于刀具的刃口圓角在加工表面單位長度上的擠壓次數(shù)增多，因此硬化傾向也會增大。徑向進給量增大時，冷硬層深度也有所增大，但其影響程度不顯著。影響冷作硬化的主要因素機械加工后的表面層物理機械性能機械加工后表面層金相組織的變化磨削加工時切削力比其它加工方法大數(shù)十倍，切削速度也非常高，所以功率消耗遠遠大于其它切削方法。由于砂輪導熱性差、切屑數(shù)量少，磨削過程中能量轉化的熱大部分都傳給了工件。磨削時，在很短的時間內磨削區(qū)溫度可上升到400~1000oC，甚至更高。這樣大的加熱速度，促使加工表面局部形成瞬時熱聚集現(xiàn)象，有很高溫升和很大的溫度梯度，出現(xiàn)金相組織的變化，強度和硬度下降，產(chǎn)生殘余應力，甚至引起裂紋，這就是磨削燒傷現(xiàn)象。金相組織變化的原因機械加工后的表面層物理機械性能磨削淬火鋼時，由于磨削燒傷，工件表面產(chǎn)生氧化膜并呈現(xiàn)出黃、褐、紫、青、灰等不同顏色，相當于鋼的回火色。不同的燒傷色表示受到不同溫度的作用與產(chǎn)生不同的燒傷深度。有時表面雖看不出變色，但并不等于表面未受熱損傷。例如在磨削過程中由于采用過大的磨削用量，造成了很深的燒傷層，以后的無進給磨削中磨去了表面的燒傷色，而未能除去燒傷層，則留在工件上的燒傷層就會成為使用中的隱患。金相組織變化的原因機械加工后的表面層物理機械性能磨削淬火鋼時表面層產(chǎn)生的燒傷有以下三種：①回火燒傷磨削區(qū)溫度超過馬氏體轉變溫度而未超過相變溫度，則工件表面原來的馬氏體組織將產(chǎn)生回火現(xiàn)象，轉化成硬度降低的回火組織——索氏體或屈氏體；②淬火燒傷磨削區(qū)溫度超過相變溫度，馬氏體轉變?yōu)閵W氏體，由于冷卻液的急冷作用，表層會出現(xiàn)二次淬火馬氏體，硬度較原來的回火馬氏體高，而它的下層則因為冷卻緩慢成為硬度降低的回火組織。③退火燒傷不同冷卻液進行干磨削時，磨削區(qū)溫度超過相變溫度，馬氏體轉變?yōu)閵W氏體，因工件冷卻緩慢，則表層硬度急劇下降，這時工件表層被退火。金相組織變化的原因機械加工后的表面層物理機械性能影響磨削加工時金相組織變化的因素有:

工件材料磨削溫度溫度梯度冷卻速度等。影響磨削加工時金相組織變化的因素機械加工后的表面層物理機械性能工件材料為低碳鋼時不會發(fā)生相變；

高合金鋼如軸承鋼、高速鋼、鎳鉻鋼等傳熱性特別差，在冷卻不充分時易出現(xiàn)磨削燒傷。

未淬火鋼為擴散度低的珠光體，磨削時間短時不會發(fā)生金相組織的變化；

淬火鋼極易相變。影響磨削加工時金相組織變化的因素機械加工后的表面層物理機械性能圖8.9磨削高碳淬火鋼時表面的硬度分布機械加工后的表面層物理機械性能當磨削深度小于10μm時，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起了主導作用而又產(chǎn)生了比基體硬度高的部分。當磨削深度為20~30μm時，冷作硬化的影響減少，磨削溫度起了主導作用。由于磨削區(qū)溫度高于馬氏體轉變溫度，低于相變溫度而使表面層馬氏體回火產(chǎn)生回火燒傷。當磨削深度增大至50μm時，磨削區(qū)最高溫度超過了相變臨界溫度，急冷時產(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。影響磨削加工時金相組織變化的因素機械加工后的表面層物理機械性能機械加工后表面層的殘余應力在機械加工中，工件表面層金屬相對基體金屬發(fā)生形狀、體積的變化或金相組織變化時，工件表面層中將殘留相互平衡的殘余應力。產(chǎn)生表面層殘余應力的原因：⑴冷態(tài)塑性變形機械加工時，表層金屬產(chǎn)生強烈的塑性變形。沿切削速度方向表面產(chǎn)生拉伸變形，晶粒被拉長，金屬密度會下降，即比容增大，而里層材料則阻礙這種變形，因而在表面層產(chǎn)生殘余壓應力，在里層則產(chǎn)生殘余拉應力。殘余應力產(chǎn)生的原因機械加工后的表面層物理機械性能⑵熱態(tài)塑性變形機械加工時，切削或磨削熱使工件表面局部溫升過高，引起高溫塑性變形。圖8.10為因加工溫度而引起殘余應力的示意圖。

第1層溫度在塑性溫度以上，產(chǎn)生熱塑變形，故沒有應力；第2層溫度在塑性溫度與室溫之間，只產(chǎn)生彈性熱膨脹，膨脹受到第3層的阻礙，產(chǎn)生壓應力；第3層處在室溫的冷態(tài)層不產(chǎn)生熱變形，產(chǎn)生拉應力。開始冷卻時，當?shù)?層冷到塑性溫度以下，體積收縮，但第2層阻礙其收縮，第1層中產(chǎn)生拉應力，第2層中的壓應力增加。而由于第2層的冷卻收縮，第3層中的拉應力有所減小。最后冷卻時，第1層繼續(xù)收縮，拉應力進一步增大，而第2層熱膨脹全部消失，完全由第1層的收縮而形成一個不大的壓應力，第3層拉應力消失，而與第2層一起受第1層的影響，也形成一個不大的壓應力。殘余應力產(chǎn)生的原因機械加工后的表面層物理機械性能機械加工后的表面層物理機械性能⑶金相組織變化 切削時產(chǎn)生的高溫會引起表面的相變。由于不同的金相組織有不同的比容，表面層金相變化的結果將造成體積的變化。表面層體積膨脹時，因為受到基體的限制，產(chǎn)生了壓應力；反之產(chǎn)生拉應力。殘余應力產(chǎn)生的原因機械加工后的表面層物理機械性能實際機械加工后的表面層殘余應力及其分布，是上述三方面因素綜合作用的結果，在一定條件下，其中某一或二種因素可能起主導作用。例如：切削時切削熱不多則以冷態(tài)塑性變形為主，若切削熱多則以熱態(tài)塑性變形為主。磨削時表面層殘余應力歲磨削條件不同而不同，圖8.11所示為三類磨削條件下產(chǎn)生的表面層殘余應力。輕磨削條件產(chǎn)生淺而小的殘余壓應力，因為此時沒有金相組織變化，溫度影響也很小，主要是塑性變形的影響在起作用。中等磨削條件產(chǎn)生淺而大的拉應力。淬火鋼重磨削條件則產(chǎn)生深而大的拉應力（最外表面可能出現(xiàn)小而淺的壓應力），這里顯然是由于熱態(tài)塑性變形和金相組織變化的影響在起主導作用的緣故。殘余應力產(chǎn)生的原因機械加工后的表面層物理機械性能影響殘余應力的主要工藝因素：刀具的前角切削速度工件材料的性質和冷卻潤滑液。

具體的情況則看其對切削時的塑性變形、切削溫度和金相組織變化的影響程度而定。影響殘余應力的工藝因素機械加工后的表面層物理機械性能總的來說，磨削加工中熱態(tài)塑性變形和金相組織變化的影響較大，故大多數(shù)磨削零件的表面層往往有殘余拉應力。當殘余拉應力超過材料的強度極限時，零件表面就會出現(xiàn)裂紋。有的磨削裂紋也可能不在工件的外表面，而是在表面層下成為肉眼難以發(fā)現(xiàn)的缺陷。磨削裂紋一般很淺（0.25~.050mm），大多數(shù)垂直于磨削方向或成網(wǎng)狀（磨螺紋時有時也有平行于磨削方向的裂紋），如圖8.12所示。裂紋總是拉應力引起的，且常與燒傷同時出現(xiàn)。磨削裂紋的產(chǎn)生機械加工后的表面層物理機械性能圖8.12磨削裂紋機械加工后的表面層物理機械性能磨削裂紋的產(chǎn)生與材料性質及熱處理工序有很大關系。磨削硬質合金時，由于其脆性大，抗拉強度低以及導熱性差，所以特別容易產(chǎn)生磨削裂紋。磨削含碳量高的淬火鋼時，由于其晶界脆弱，也容易產(chǎn)生磨削裂紋。工件在淬火后如果存在殘余應力，則即使在正常的磨削條件下也可能出現(xiàn)裂紋，故在磨削前進行去除應力的工序能收到很好的效果。滲碳、滲氮時如果工藝不當，就會在表面層晶界面上析出脆性的碳化物、氮化物，當磨削時在熱應力作用下，就容易沿著這些組織發(fā)生脆性破壞，而出現(xiàn)網(wǎng)狀裂紋。磨削裂紋的產(chǎn)生機械加工后的表面層物理機械性能減小殘余拉應力、防止磨削燒傷和磨削裂紋的工藝途徑對零件使用性能危害甚大的殘余拉應力、磨削燒傷和磨削裂紋均起因于磨削熱，所以如何降低磨削熱并減少其影響是生產(chǎn)上的一項重要問題。解決的原則：一是減少磨削熱的發(fā)生，二是加速磨削熱的傳出。

選擇合理的磨削參數(shù)為了直接減少磨削熱的發(fā)生，降低磨削區(qū)的溫度，應合理選擇磨削參數(shù)：減少砂輪速度和背吃刀量；適當提高進給量和工件速度。但這會使粗糙度值增大而造成矛盾。生產(chǎn)中比較可行的辦法是通過試驗來確定磨削參數(shù)：先按初步選定的磨削參數(shù)試磨，檢查工件表面熱損傷情況，根據(jù)此調整磨削參數(shù)直至最后確定下來。另一種方法是在磨削過程中連續(xù)測量磨削區(qū)溫度，然后控制磨削參數(shù)。國外研究通過計算機進行過程控制磨削和自適應磨削等方法來減少磨削熱。選擇有效的冷卻方法選擇適宜的磨削液和有效的冷卻方法。如采用高壓達流量冷卻、內冷卻或減輕旋轉的砂輪表面的高壓附著氣流的作用，加裝空氣擋板，以使冷卻液能順利地噴注到磨削區(qū)。表面強化工藝對于承受高應力、交變載荷的零件可以采用噴丸、液壓、擠壓、等表面強化工藝使表面層產(chǎn)生殘余壓應力和冷硬層并降低表面粗糙度值，從而提高耐疲勞強度及抗應力腐蝕性能。但是采用強化工藝時應很好控制工藝參數(shù)，不要造成過度硬化，否則會使表面完全失去塑性性質，甚至引起顯微裂紋和材料剝落，帶來不良的后果。

噴丸噴丸是一種用壓縮空氣或離心力將大量直徑細?。?０.４～２mm）的丸粒（鋼丸、玻璃丸）以３０～５０m/s的速度向零件表面噴射的方法。可以用于任何復雜形狀的零件。噴丸的結果在表面層產(chǎn)生很大的塑性變形，造成表面的冷作硬化和殘余壓應力。硬化深度可達０.７mm,表面粗糙度可自３.２降到０.４。噴丸后零件的使用壽命可提高數(shù)倍至數(shù)十倍。例如，齒輪可提高４倍，螺旋彈簧可提高５５倍以上。滾壓加工用工具鋼淬硬自稱的鋼滾輪或鋼珠在零件上進行滾壓，使表層材料產(chǎn)生塑性流動，形成新的光潔表面。表面粗糙度可自１.６降至０.１，表面硬化深度達０.２～１.５mm硬化程度１０％～４０％。采用精密和光整加工工藝精密和光整加工工藝是指經(jīng)濟加工精度在ＩＴ５～ＩＴ７級以上，表面粗糙度小于０.１６，表面物理機械性能也處于十分良好狀態(tài)的各種加工工藝方法。采用精密加工工藝能全面地提高加工精度和表面質量，而光整加工工藝主要是為了獲得較高的表面質量。精密加工工藝精密加工工藝的加工精度主要由高精度的機床保證。精密加工的切削深度和進給量一般極小，切削速度則很高或極低，加工時盡可能進行充分的冷卻和潤滑，以有利于最大限度地排除切削力，切削熱對加工質量的影響，并有利于降低表面粗糙度。精密加工切削效率不高，故加工余量不能太大，所以對前道工序有較高的要求。精密加工工藝方法有高速精膛、高速精車、寬刃精刨和細密磨削等。下面介紹細密磨削。精密加工工藝使工件表面獲得粗糙度小于０.１６、圓度誤差小于０.５在、直線度誤差小于１／３００mm，同軸度誤差小于１的磨削工藝，通常稱為細密磨削。一般以能獲得的稱為精密磨削，能獲得的稱為超精密磨削，能獲得的稱為鏡面磨削。細密磨削是依靠砂輪工作面上修整出大量等高微刃進行精密加工的，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，故可獲得很高的加工精度。又由于大量等高微刃在加工表面留下極微細的切削痕跡，加上無火花磨削的滑擦、擠壓、拋光作用，所以可以得到很低的表面粗糙度。光整加工工藝

光整加工是用粒度很細的磨料對工件表面進行微量切削和擠壓的過程.光整加工是按照隨機創(chuàng)知成形原理,加工中磨具與工件的相對運動盡可能復雜,盡可能使磨料不走重復的軌跡,讓工件加工表面各點都受到具有很大隨機性的接觸條件,以突出它們間的高點,進行相互修整,使誤差逐步均化而得到消除,從而獲得極光的表面和高于磨具原始精度的加工精度.光整加工工藝

珩磨珩磨是利用珩磨頭上得細粒砂條對孔進行加工得方法，在大批生產(chǎn)中應用很普遍．其工作原理如圖所示，珩磨頭上裝有４～８條砂石，砂條由張開機構作用沿徑向張開在孔壁上產(chǎn)生一定得壓力對工件進行微量切削\擠壓和擦光.珩磨時,珩磨頭作旋轉運動和往復運動,由于珩磨頭的轉速與每分鐘往復次數(shù)不通約,故被加工表面上呈現(xiàn)交叉而互不重復的網(wǎng)狀痕跡,造成了儲存潤滑油的良好條件.光整加工工藝

珩磨壓力低,切深小,故珩磨功率小,工件表面層的變形小,切削能力弱.而切削軌跡不重復,切削過程平穩(wěn),且使用大量的切削液沖走脫落的砂粒并對工件表面進行充分冷卻，使珩磨的表面質量很高，表面粗糙度達．珩磨還能對前工序遺留下來的幾何形狀誤差進行一定程度的修正，因為表面的突出部分總是先與砂條接觸而被磨去，直至砂條與工件表面完全接觸．為了補償機床＼珩磨頭＼夾具間的同軸度誤差，珩磨頭與機床主軸之間的連接是浮動的，因此珩磨加工不能修正孔間的相對誤差．

光整加工工藝

（2）超精加工超精加工是用細粒度的砂條以一定的壓力壓在作低速旋轉運動的工件表面上，并在軸向作往復運動，工件或砂條還作軸向進給運動以進行微量切削（圖８．１5）的加工方法，超精加工后的表面粗超度低（０.0012~0.08），留有網(wǎng)狀的痕跡,造成了良好的儲油條件，故表面耐磨性好．超精加工常用于加工內外圓柱＼圓錐面和滾動軸承套圈的溝道．光整加工工藝

2超精加工一般可劃分為四個加工階段：強烈切削階段：加工初期砂條主要起切削作用，砂條同比較粗糙的工件表面接觸，實際的接觸面積小，單位面積壓力較大，工件與砂條之間不能形成完整的潤滑油膜，且砂條作往復振動，切削力方向經(jīng)常變化，磨粒破碎的機會多，自礪性好，故切削作用強烈．正常切削階段：工件表面逐漸被磨平后，接觸面積逐步增大，單位面積上的壓力減少，切削作用減弱進入正常切削階段．微弱切削階段：隨著工件表面接觸面積進一步增大，單位面積上的壓力更小，切削作用微弱，砂條表面液因有極細的切屑氧化物嵌入空隙而變得光滑，產(chǎn)生拋光作用．自動停止切削階段：工件表面被磨平，單位面積上得壓力極低，工件和砂條間潤滑油膜逐漸形成，不再接觸，故自動停止切削．光整加工工藝

研磨研磨是用研具（圖８．１6）以一定得相對滑動速度（粗研時０．６７～０．８３m/s,精研時0.1~0.2m/s）再０．１２～０．４ＭＰa壓力下與被加工面作復雜相對運動的一種光整加工方法．研具與工件之間的磨粒能從工件表面上切去極微薄的一層材料，得到尺寸誤差和表面粗糙度極低的表面．研磨后工件的尺寸誤差可以在0.001~0.003mm內，表面粗糙度．光整加工工藝

4拋光拋光是在布輪＼布盤或砂帶等軟的磨具上涂拋光膏來加工工件的．拋光器具高速旋轉，由拋光膏的機械刮擦和化學作用將粗糙表面的峰頂去掉，從而使表面獲得光澤鏡面．拋光時一般不去掉余量，所以不能提高工件的精度甚至還會損壞原有精度，經(jīng)拋光的表面能減小殘余拉應力．振動的概念與類型第四節(jié)機械加工過程中的振動金屬切削過程中，工件和刀具之間常常會發(fā)生強烈的振動，這是一種破壞正常切削過程的極其有害的現(xiàn)象。當切削振動發(fā)生時，工件表面質量嚴重惡化，粗糙度增大。產(chǎn)生明顯的表面痕跡，這時不得不降低切學用量，使生產(chǎn)率的提高受到限制。振動嚴重時，會產(chǎn)生崩刃現(xiàn)象，使加工過程無法進行下去。此外，振動將加速刀具和機床的磨損。從而縮短刀具和機床的使用壽命；振動噪聲危害工人的健康。弄清機械加工過程中產(chǎn)生震動的原因，掌握它的發(fā)生、發(fā)展的規(guī)律，使機械加工過程既保持高的生產(chǎn)率，又保證零件表面的加工質量，是機械加工中應予研究的一個重要內容。機械加工過程中產(chǎn)生的振動，也和其他的機械振動一樣，按其產(chǎn)生的原因可分為自由震動、強迫振動和自激振動三大類。其中自由振動往往是由于切削