机械制造第八章课后答案

1、8.1机械加工表面质量包括哪些内容？为什么机械零件的表面质量 和加工精度具有同等重要的意义？答：1、表面质量是指机器零件加工后表面层的微观集合形状和物理 机械性能。机械加工表面质量的含义有两方面的内容：（1）表面层的 几何形状特征，其包括表面粗糙度和表面波度；（2）表面层的物理机 械性能，其包括表面层冷作硬化、表面层金相组织的变化和表面残余 应力。2、之所以说机械零件的表面质量和加工精度具有同等重要的意义 是因为：一个零件的加工质量分为两部分，一是零件 加工精度（含尺 寸、形状、位置精度），二是表面质量（含表面粗糙度和表面变质层）。 前者是从宏观上保证加工的零件满足设计要求，后者是说微观上所存

2、 在加工缺陷。它主要影响零件的装配精度、疲劳强度等。所以就是从 不同的角度保证零件的 加工精度以满足使用要求。8.2零件加工表面质量对机器的使用性能有哪些影响？答：（1）表面质量对零件的耐磨性有影响，同样条件下，零件的耐磨 性取决于表面质量；（2）表面质量对零件疲劳强度的影响；（3）表面 质量对零件抗腐性能的影响；（4）表面质量对零件的配合质量、密封 性能及摩擦系数有很大的影响。8.3影响加工工件表面粗糙度的因素有哪些？车削一铸铁零件的外 圆便面，若进给量f=0.4mm/r，车刀刀尖圆弧半径£ =3mm,是估算 车削后表面粗糙度值。答：1、影响因素：（1）几何因素，几何因素是刀具相对

3、于工件作进给运动时在加工表面上遗留下来的切削残留面积。(2) 物理因素，切削加工后表面的实际粗糙度和理论 粗糙度有比较大的差别这主要是因为和被加工材料的性能及切削机 理有关的物理因素的影响。(3) 工艺系统的振动，如果工艺系统存在振动，会破 坏正常的切削过程。2、= 6.67(um)£8.4磨削加工时，影响加工表面粗糙度的主要因素有哪些？答：影响磨削后的表面粗糙度的因素也可以归纳为和磨削过程和 砂轮结构有关的几何因素，和磨削过程和被加工材料塑性变形有关的 物理因素及工艺系统的振动因素三个方面。从几何因素看，砂轮上磨粒的微刃形状和分布对于磨削后的表面 粗糙度是有影响的。从物理因素看，大

4、多数磨粒只有滑擦，耕犁作用。另外引起磨削表面粗糙度值增大的主要原因还往往是工艺系统的 振动所致，增大工艺系统刚度和阻尼，做好砂轮的动平衡以及合理地 修正砂轮可显著减小粗糙度值。8.5什么是冷作硬化现象？其产生的主要原因是什么？为什么切 削速度增大，冷作硬化现象减小？而进给量增大， 冷作硬化现象却增 大？在相同的切削条件下，切削钢件比切削工业纯铁冷作硬化现象小？ 而切削钢件比切削有色金属的冷作硬化现象大？答：冷作硬化：零件在机械加工中表面层金属产生强烈的冷态塑性变形后，引起强度和硬度都有所提高的现象。产生原因：切削（磨削）加工时，表面层金属由于塑性变形使 晶粒间产生剪切滑移，晶格扭曲，经理发生拉

5、长、破碎、纤维化，从 而使表面层材料强化，强度和硬度提高。表面层的冷作硬化的程度，取决于产生塑性变形的力、变形速 度及变形时的温度。速度越大，塑性变形越不充分，则硬化程度越小； 力越大塑性变形大，则硬化程度大。8.6什么是磨削“烧伤”？为什么磨削加工常产生“烧伤”？为 什么磨削高合金钢较普通碳钢更容易产生“烧伤”？磨削“烧伤”对 零件的使用性能有何影响？试举例说明减少磨削烧伤及裂纹的办法 有哪些。答：1、磨削加工时，切削力大，切削速度也非常高，去除单位体 积的材料所消耗的功率，是其他切削方法的数十倍。这样大的能量消 耗绝大部分转换成了热量。而磨削的体积小数量少，砂轮的导热性有 相当的差，磨削过

6、程中有70%以上的热量都瞬时传给了工件。 在很短 的时间内磨削区域内温度可上升到 4001000，甚至超过钢的熔点。 这样大的加热速度，促使加工表面局部形成瞬时聚热现象， 温升超过 相变温度，并有很大的温度梯度，导致金相组织的变化，出现强度和 硬度下降，产生残余应力甚至导致裂纹，这就是磨削烧伤现象。2、影响磨削加工时金相组织变化的因素有工件材料、磨削温度、温度梯度、及冷却速度等。工件材料为低碳钢时不会发生相变,高合金钢如轴承钢、高速钢、镍铬钢等传热行特别差，在冷却不充分 时易出现磨削烧伤。8.7机械加工时，为什么工件表面层金属会产生残余应力？试述加工 表面产生残余拉应力和压应力的原因。 磨削加

7、工和切削加工，在工件 表面产生残余应力的原因是否相同？答：1、在机械加工过程中，工件表面层金属相对于基体金属发生形 状、体积或金相组织变化时，表面层中将产生残余应力。产生表面层 残余应力的主要原因是：（1）冷态塑性变形（2）热态塑性变形（3） 金相组织变化。2、机械加工时，表面层金属产生强烈的塑性变形。沿切削速度 方向上表面上产生拉伸变形，晶粒被拉长，金属密度会下降，既比容 增大，而里层材料则阻碍这种变形，因而在表面层产生压应力，在里 层产生残余拉压力。3、切削加工时，如果切削温度不高，则以冷态塑性变形为主， 若温度高，则以热态塑性变形为主。磨削时表面层残余应力随磨削条 件不同而不同，轻磨削条

8、件产生浅而小的残余应力； 中等磨削条件产 生浅而大的拉应力；重磨削下产生身而大的拉压力。8.8磨削淬火钢时，加工表面的硬度有可能升高或降低，试分析其可 能得原因，并说明表面层的应力符号。答：淬火钢在不同磨削条件下出现的表面层硬度不一样。当磨削深度小于10um时，由于温度的影响使表面层的回火马氏体产生弱化，并 和塑性变形产生的冷作硬化现象综合而产生了比基体硬度低的部分，而表面的里层由于磨削加工中的冷作硬化作用起了主导作用而又产 生了比基体硬度高的部分。当磨削深度为 2030um时，冷作硬化的 作用减少，磨削温度起了主导作用。由于磨削区温度高于马氏体转换 温度，低于相变温度而使表面层马氏体回火烧伤

9、。当磨削深度增至 50um时，磨削区最高温度有超过了相变临界温度，极冷时产生淬火 烧伤，而再往里层则硬度又逐渐升高直至未受热影响的基体组织。8.9超精加工、珩磨、研磨等光整加工方法和细密磨削相比，其工作 原理有何不同？为什么把他们作为最终加工工序？它们都适合那种 场合。答：1、光整加工使用细粒度磨料对工件表面进行微量切削和挤压的 过程。精密磨削是依靠砂轮工作面上修整出大量等高微刃进行精密加 工的，这些等高微刃能从尚具有微量缺陷和尺寸、形状误差的工件表面切除极微薄的余量，故可获得很高的加工精度。2、之所以把他们放在最终工序是因为它们的切削深度和进给量一 般极小，切削速度则很高。其最后获得较高的表

10、面质量。3用一般的加工方法难以达到很低的表面粗糙度值（小于0.02um） 时，多采用光整加工。8.10刨削一块钢板，在切削力的作用下被加工表面层产生塑性变形， 其密度从7.87Xkg/ 降至7.75X kg/ ，试问表面层产生多大的残余应力？是压应力还是拉应力？答：=1+ =1-体膨胀系数一线膨胀系数一的3倍，故，一二 一=-0.129X压二EX =2.1 xx 0.129X=2709MPa8.11在外圆磨床上磨削一根淬火钢时，工件表面温度高达950C,因 使用冷却液而产生回火。表面层金属由马氏体转变为珠光体，其密度从7.75X kg/ 增至7.78X kg/。试问表面层产生多大的残余应力？是压应力还是拉应力？答：=