机械制造工艺学第3章(2)

1、一、减少误差一、减少误差法法查明产生加工误差的主要因素后，设法对其直接进行消查明产生加工误差的主要因素后，设法对其直接进行消除或减弱。以加工除或减弱。以加工长径比较大长径比较大的细长轴为例。的细长轴为例。现采用现采用反拉法切削反拉法切削工件受拉不受压不会因偏心压缩而工件受拉不受压不会因偏心压缩而产生弯曲变形产生弯曲变形反向进给法反向进给法 提高加工精度的工艺措施提高加工精度的工艺措施磨床采用死顶尖支承用镗模镗孔三、误差补偿法三、误差补偿法误差补偿法误差补偿法是人为地造出一种新的误差，去抵消原来是人为地造出一种新的误差，去抵消原来工艺系统中存在的原始误差，尽量使工艺系统中存在的原始误差，尽量使两

2、者大小相等、两者大小相等、方向相反方向相反。高压油泵偶件自动配磨装置示意图偶件自动配磨法偶件自动配磨法将互配零件中的一个零件作为基准，去控制另一个零件的将互配零件中的一个零件作为基准，去控制另一个零件的加工精度。在加工程中自动测量工件实际尺寸，并和基准加工精度。在加工程中自动测量工件实际尺寸，并和基准件尺寸比较，直至达到规定的差值时机床就自动停止加工，件尺寸比较，直至达到规定的差值时机床就自动停止加工，从而保证精密偶件间要求很高的配合间隙从而保证精密偶件间要求很高的配合间隙 在线自动补偿法在线自动补偿法是指在加工循环中，利用测量装是指在加工循环中，利用测量装置连续地测量出工件的实际尺寸，随时给

3、刀具以附加置连续地测量出工件的实际尺寸，随时给刀具以附加的补偿，控制刀具和工件间的相对位置，直至实际值的补偿，控制刀具和工件间的相对位置，直至实际值与调定值的差不超过预定的公差为止。与调定值的差不超过预定的公差为止。四、误差分组法四、误差分组法误差分组法误差分组法是把毛坯（或上道工序的工件）尺寸按误是把毛坯（或上道工序的工件）尺寸按误差大小分为差大小分为n n组，每组尺寸误差就缩减为原来的组，每组尺寸误差就缩减为原来的1/n1/n。然后按各组的误差范围分别调整刀具位置，使整批工然后按各组的误差范围分别调整刀具位置，使整批工件的尺寸分散范围大大缩小。件的尺寸分散范围大大缩小。第三节第三节 加工误

4、差的综合分析加工误差的综合分析一、加工误差的性质及分类一、加工误差的性质及分类 在顺序加工一批工件中，其大小和方向均不改在顺序加工一批工件中，其大小和方向均不改变，或按一定规律变化的加工误差。变，或按一定规律变化的加工误差。常值系统误差常值系统误差其大小和方向均不改变其大小和方向均不改变。如加工。如加工原理误差、机床、夹具、刀具的原理误差、机床、夹具、刀具的制造误差制造误差，工艺系统，工艺系统静力变形引起的加工误差。（与加工时间无关）静力变形引起的加工误差。（与加工时间无关）变值系统误差变值系统误差误差大小和方向按一定规律变化误差大小和方向按一定规律变化。如机床、夹具、刀具在热平衡前的热变形，

5、。如机床、夹具、刀具在热平衡前的热变形，刀具磨刀具磨损损等因素引起的加工误差。（与加工时间有关）等因素引起的加工误差。（与加工时间有关）在顺序加工一批工件中，在顺序加工一批工件中，其大小和方向随机其大小和方向随机变化变化的加工误差。的加工误差。 随机误差是工艺系统中大量随机因素共同作随机误差是工艺系统中大量随机因素共同作用而引起的。用而引起的。 随机误差服从统计学规律。随机误差服从统计学规律。 如毛坯余量或硬度不均，引起切削力的随机如毛坯余量或硬度不均，引起切削力的随机变化而造成的加工误差；定位误差；变化而造成的加工误差；定位误差；夹紧误差夹紧误差；多次调整误差；残余应力引起的；多次调整误差；

6、残余应力引起的变形变形等。等。误差种类常值系统误差变值系统误差随机误差特点与加工顺序无关与加工顺序无关预先可以估计；预先可以估计；较易完全消除；较易完全消除；不会引起工件尺不会引起工件尺寸波动；寸波动；不会影响尺寸分不会影响尺寸分布曲线的形状布曲线的形状与加工顺序有关与加工顺序有关预先可以估计；预先可以估计；较难完全消除；较难完全消除；会造成工件尺寸的会造成工件尺寸的增大或缩小；增大或缩小；影响尺寸分布曲线影响尺寸分布曲线的形状的形状预先不能估预先不能估计；计；不能完全消不能完全消除，只能减除，只能减小；小；工件尺寸忽工件尺寸忽大忽小，造大忽小，造成一批工件成一批工件的尺寸分散的尺寸分散随机性

7、误差：随机性误差：可采用统计分析法，缩小可采用统计分析法，缩小它们的变动范围。它们的变动范围。 变值系统性误差：变值系统性误差：查明其大小和方向查明其大小和方向随时间变化的规律后，采用随时间变化的规律后，采用自动连续自动连续补偿或自动周期补偿补偿或自动周期补偿的方法消除。的方法消除。常值系统性误差：常值系统性误差：查明其大小和方向后，查明其大小和方向后，通过通过调整调整消除。消除。不同性质误差的不同性质误差的解决途径解决途径分布曲线法分布曲线法 将测量加工后的一批工件的实际尺寸或误差，将测量加工后的一批工件的实际尺寸或误差，根据测量结果做出该批工件尺寸或误差的分布根据测量结果做出该批工件尺寸或

8、误差的分布图，根据此图分析判断加工误差情况。图，根据此图分析判断加工误差情况。点图法点图法 各瞬时工件尺寸的分布图。各瞬时工件尺寸的分布图。二、加工误差的统计分析法二、加工误差的统计分析法目的：将系统误差和随机误差分开，找出加工误差目的：将系统误差和随机误差分开，找出加工误差产生的主要原因，以便采取措施，提高零件加工精产生的主要原因，以便采取措施，提高零件加工精度度加工误差分布规律加工误差分布规律正态分布正态分布平顶分布平顶分布偏态分布偏态分布双峰分布双峰分布无变值系统误差，无变值系统误差，加工后零件尺寸近加工后零件尺寸近似于正态分布似于正态分布有明显变值系统误差有明显变值系统误差（如刀具磨损

9、），使得（如刀具磨损），使得正态分布曲线中心随时正态分布曲线中心随时间平移间平移人为因素控制，例如：人为因素控制，例如：试切法法加工外圆试切法法加工外圆/内孔，主观上使外圆内孔，主观上使外圆直径宁大勿小，内孔直径宁大勿小，内孔直径宁小勿大，造成直径宁小勿大，造成偏态分布偏态分布两台机床加工一批工两台机床加工一批工件，调整尺寸不同件，调整尺寸不同2121( )2xxF xedx其中x：为工件尺寸：算术平均值：标准差 :工件尺寸为x时出现的概率 n：工件总数 xFnxnii12nxnii1X一般情况下，调整法加工后的零件尺寸服从正态分布。一般情况下，调整法加工后的零件尺寸服从正态分布。v决定分布曲

10、线位置的参数，取决于常值误差，改变常值误差，曲线在横坐标上移动，但曲线形状不变。XY123对正态分布曲线的影响v标准差，是标准差，是决定曲线形状决定曲线形状的唯一参数，反映随机的唯一参数，反映随机变量分散程度。变量分散程度。值越小则曲线形状越陡，尺寸分散范围越小，加工值越小则曲线形状越陡，尺寸分散范围越小，加工精度越高；精度越高； 的大小实际反映了随机性误差的影响程度，随机性的大小实际反映了随机性误差的影响程度，随机性误差越大则误差越大则越大。越大。=1/2=1=2 对正态分布曲线的影响2121( )2xxF xedxxz令：F（z）为图中剖面部分的面积对于不同Z值的F（z），可以查表得到。

11、dZezFzz02221vF(z)的意义yF（z）正态分布曲线( z = 0 )x(z)0z-+v3的含义: 当z土3,即x一土3,查表得2F(3)0.4986529973。这说明随机变量落在土3 范围以内的概率为9973，落在此范围以外的概率仅0.27，此值很小。因此可以认为正态分布的随机变量的实用分散范围是6 。这就是所谓的3原则。 33的概念，对研究加工误差时应用很广：的概念，对研究加工误差时应用很广： 66的大小代表某个工序在一定条件下的大小代表某个工序在一定条件下( (如毛坯如毛坯余量、切削用量、正常的机床、夹具、刀具等余量、切削用量、正常的机床、夹具、刀具等) ) 所所能达到的加工

12、精度能达到的加工精度（即工序精度即工序精度）。）。 66的大小也代表整批零件的随机误差的大小！的大小也代表整批零件的随机误差的大小！（即（即随机误差随机误差）一般情况下，有一般情况下，有T61） 判别加工工误差性质判别加工工误差性质 假如加工过程中没有变值系统误差那么尺寸分布应服从正态分布，这是判别加工误差性质的基本方法。 如果实际分布与正态分布基本相符，就可进根据样本平均值 是否与公差带中心重合来判断是否存在常值系统误差：( 与公差带中心 不重合就说明存在常值系统误差0)。xxMTMTX 02 2）确定工序能力及其等级）确定工序能力及其等级v 所谓工序能力是指工序处于稳定状态时，加工误差正常

13、波动的幅度。当加工尺寸服从正态分布时，其尺寸分散范围是6，所以工序能力就是工序能力就是66 。 v工序能力等级是以工工序能力系数序能力系数来表示的，它代表该工序能满足加工精度要求的程度。当工序处于稳定状态时，工序能力系数Cp按下式计算: CpCpT T 66工序能力系数工序等级说明CP1.67 特级工序能力过高1.67 CP1.33 一级工序能力足够1.33 CP1.00 二级工序能力勉强1.00 CP0.67 三级工序能力不足0.67 CP四级工序能力很差工序能力系数工序能力系数CP1CP1时时, ,公差带公差带T T大于尺寸分散范围大于尺寸分散范围6 6,说明该工序的工序能力可以满足加工精

14、度要说明该工序的工序能力可以满足加工精度要求，但是否产生废品，还要看调整是否准确。求，但是否产生废品，还要看调整是否准确。要不出废品，要不出废品，与与T TM M 要重合。要重合。 与与T TM M不重合，不出废品的充分必要条件不重合，不出废品的充分必要条件当当C CP P1 1时，尺寸分散范围时，尺寸分散范围6 6超出公差带超出公差带T T，此时此时不论如何调整，必将产生部分废品。不论如何调整，必将产生部分废品。当当C CP P=1=1，公差带公差带T T与尺寸分散范围与尺寸分散范围6 6相等，在各种相等，在各种常值系统误差的影响下，该工序也将产生部分废常值系统误差的影响下，该工序也将产生部

15、分废品。品。0026)3(2T3）估算一批零件的合格率和废品率）估算一批零件的合格率和废品率)(5 . 01ZFQ过小)(5 . 02ZFQ过大合格Q)(1ZF)(2ZF=+)2ZFQ（合格合格废品QQ1. 镗削一批零件的内孔镗削一批零件的内孔(计计1000件件)，其最大尺，其最大尺寸寸 mm； mm ;若整批零件若整批零件呈正态分布，图纸要求该孔的直径为呈正态分布，图纸要求该孔的直径为 。求这批零件的常值系统误差和随机误差的大小，废求这批零件的常值系统误差和随机误差的大小，废品有多少件？能否修复？并分析产生废品的原因，品有多少件？能否修复？并分析产生废品的原因，提出减少废品的措施。提出减少废

16、品的措施。25 030maxD. 计算例题计算例题25 000minD.0 0250 00525.mm .解：解： 求随机误差的大小求随机误差的大小 根据已知条件可知：根据已知条件可知： 则则 mmn即随机误差为即随机误差为625 03025 0000 03maxminDD. 0 030 0056. 60 03.m m . 求常值系统误差求常值系统误差 平均尺寸：平均尺寸： 公差带分布中心：公差带分布中心： 故故 0015.252000.25030.252minmaxDDX25025 24995250102M.T.025 01525 0100 005MxT. 画尺寸正态分布图画尺寸正态分布图n

17、计算各坐标点：计算各坐标点： 124 995x.225 025x.1XXA判断有无废品判断有无废品： 无过小废品；无过小废品； 存在过大废品。存在过大废品。 （过大的工件孔不能修复）（过大的工件孔不能修复） 2XXB根据各坐标点作图：根据各坐标点作图：xA=25.000 xB=25.030. 计算废品率计算废品率)(5 . 0ZFQ过大0 . 2005. 0015.25025.25XXZ废品3 . 2023. 04772. 05 . 0Q件废品23023. 01000Q则废品数量：则废品数量：Z=2时，F(2)=0.4772加工误差分析加工误差分析 6 =0.03 T=0.03 , 00005

18、. 062T 0 031 01 33660 005pT.C. 可见：产生废品的可见：产生废品的主要原因是主要原因是：该加工方法的工序精该加工方法的工序精度不足。度不足。所以工艺系统必出少量废品。所以工艺系统必出少量废品。而而 工艺能力系数工艺能力系数减少废品的措施：减少废品的措施：采用精度更高的工采用精度更高的工艺装备。艺装备。分布曲线法未考虑零件的加工先后顺序，不能反映出系统误差的变化规律及发展趋势；只有一批零件加工完后才能画出，不能在加工进行过程中提供工艺过程是否稳定的必要信息；发现问题后，对本批零件已无法补救。依次测量每件尺寸，记入以零件号为横坐标，以尺寸为纵坐标依次测量每件尺寸，记入以

19、零件号为横坐标，以尺寸为纵坐标的图表中的图表中.01234567样组序号b）工件尺寸公差带T控制限工件尺寸工件序号a差带T控制限工件序号c）AABOOB工件尺寸瞬时尺寸分散中心，瞬时尺寸分散中心，变值系统误差。变值系统误差。v若点图上的上、下极限点包络成二根平滑的曲线，并作这两若点图上的上、下极限点包络成二根平滑的曲线，并作这两根曲线的平均值曲线，就能较清楚地揭示出加工过程中误差的根曲线的平均值曲线，就能较清楚地揭示出加工过程中误差的性质及其变化趋势性质及其变化趋势v平均值曲线平均值曲线O OO O表示每一瞬表示每一瞬时的分散中心，反映了变值系统时的分散中心，反映了变

20、值系统性误差随时间变化的规律性误差随时间变化的规律. .v其起始点其起始点O O位置的高低表明常值位置的高低表明常值系统性误差的大小。系统性误差的大小。常值系统性常值系统性误差的大小不同，整个几何图形误差的大小不同，整个几何图形在垂直方向的位置不同。在垂直方向的位置不同。v上下限上下限AA AA 和和BBBB间的宽度间的宽度表示在随机性误差作用下加工过表示在随机性误差作用下加工过程的尺寸分散范围，反映了随机程的尺寸分散范围，反映了随机性误差的变化规律。性误差的变化规律。反映了系统性反映了系统性误差及其变化趋势；误差及其变化趋势；反映了随机性误差及其变化趋势。反映了随机性误差及其变化趋势。xRx

21、Rx 图的横坐标为按时间先后采集的小样本组序图的横坐标为按时间先后采集的小样本组序号，纵坐标为各小样本均值号，纵坐标为各小样本均值 和极差和极差 R R。图上各有。图上各有三根线，中心线和上下控制线。三根线，中心线和上下控制线。xxRx绘制绘制 图：图： 工艺过程中，每隔一定时间抽取容量工艺过程中，每隔一定时间抽取容量n=210件件小样本，求出小样本的平均值小样本，求出小样本的平均值 和极差和极差R，若干时，若干时间取得若干小样本，将各组小样本的间取得若干小样本，将各组小样本的 和和R值分别值分别点在点在 图上，就绘成图上，就绘成 图图xxRxxRxR样组序号样组序号UCLLCLxix样组序号

22、样组序号URRRi上控制线上控制线下控制线下控制线均值线均值线均值线均值线上控制线上控制线RDURAxLCLRAxUCLRn1Rxn1xRn1iin1ii 点子点子没有明显的上升或下降倾向和周期性波动等没有明显的上升或下降倾向和周期性波动等规律性变化规律性变化生产过程稳定的标志：生产过程稳定的标志： 没有点子超出控制线；没有点子超出控制线； 大部分点子在中线附近波动，小部分点子在控制线大部分点子在中线附近波动，小部分点子在控制线附近附近；均值点图反映了质量指标分布中心均值点图反映了质量指标分布中心( (系统误差系统误差) )的变化的变化 极差点图反映了质量指标分布范围极差点图反映了质量指标分布

23、范围( (随机误差随机误差) )的变化的变化计算简单，能及时提供主动控制信息，可用于稳计算简单，能及时提供主动控制信息，可用于稳定过程、也可用于不稳定过程。定过程、也可用于不稳定过程。点图分析法点图分析法（三）工件加工误差的计算机辅助检测与统计分析（三）工件加工误差的计算机辅助检测与统计分析第四节第四节 影影响表面质量的工艺因响表面质量的工艺因素素本节内容本节内容一、影响表面粗糙度的因素一、影响表面粗糙度的因素二、影响表面物理力学性能的工艺因素二、影响表面物理力学性能的工艺因素一、影响表面粗糙度的因素一、影响表面粗糙度的因素（一）切削加工中影响表面粗糙度的因素（一）切削加工中影响表面粗糙度的因

24、素刀具形状刀具形状塑性变形等物理因素塑性变形等物理因素刀具刀刃与工件相对运动轨道刀具刀刃与工件相对运动轨道表面微观不平度成因表面微观不平度成因振动振动1、刀具刀刃与工件相对运动轨迹所构成的表面微观不平度刀具刀刃与工件相对运动轨迹所构成的表面微观不平度切削残留面积高度切削残留面积高度尖刀切削时尖刀切削时rrfHcotcot带圆角半径的刀切削时带圆角半径的刀切削时28fHr切削层残留面积切削层残留面积减小减小f 、r 、r及加大及加大r ，可减小残留面积的高，可减小残留面积的高度。度。几何因素几何因素切削速度l物理因素的影响物理因素的影响 加工塑性材料加工塑性材料时，切削速度对时，切削速度对表面粗

25、糙度表面粗糙度的影响的影响较大（对积屑瘤和鳞刺的影响）；较大（对积屑瘤和鳞刺的影响）；切削速度越高切削速度越高，塑性变形越不充分，塑性变形越不充分，表面粗糙度值越小；表面粗糙度值越小； 选择选择低速宽刀精切和高速精切低速宽刀精切和高速精切，可以得到，可以得到较小的较小的表面粗糙度；表面粗糙度；切削速度对脆性材料的影响不大。切削速度对脆性材料的影响不大。q工件材料的性质工件材料的性质脆性脆性表面粗糙度表面粗糙度 加工脆性材料时，其切削呈碎粒状，由于切屑加工脆性材料时，其切削呈碎粒状，由于切屑的崩碎而在加工表面留下许多麻点，使表面粗糙。的崩碎而在加工表面留下许多麻点，使表面粗糙。塑性塑性韧性韧性表

26、面粗糙度表面粗糙度 工件材料塑性工件材料塑性韧性韧性越好，塑性变形越大，易越好，塑性变形越大，易产生积屑瘤和鳞刺，加工表面粗糙。产生积屑瘤和鳞刺，加工表面粗糙。同一材料金相组织越粗大同一材料金相组织越粗大 表面粗糙度表面粗糙度故对中碳钢和低碳钢材料的工件，为改善切削性能，故对中碳钢和低碳钢材料的工件，为改善切削性能，常在粗加工或精加工前安排正火或调质处理。常在粗加工或精加工前安排正火或调质处理。 适当增大刀具前角，提高刃磨质量，合理选适当增大刀具前角，提高刃磨质量，合理选择切削液，抑制积屑瘤和鳞刺，减小加工表面粗择切削液，抑制积屑瘤和鳞刺，减小加工表面粗糙度糙度（二）磨削加工中影响表面粗糙度的

27、因素（二）磨削加工中影响表面粗糙度的因素磨削表面由砂轮上大量的磨粒刻划出的无数极细的沟槽磨削表面由砂轮上大量的磨粒刻划出的无数极细的沟槽所形成。所形成。单位面积上刻痕越多，刻痕的等高性越好，则单位面积上刻痕越多，刻痕的等高性越好，则粗糙度值越小。粗糙度值越小。砂轮磨削加工的特点砂轮磨削加工的特点 磨削过程复杂，磨粒在砂轮上分布高度不一致磨削过程复杂，磨粒在砂轮上分布高度不一致中：中：切削厚度不能达到切削作用临界值切削厚度不能达到切削作用临界值不能形成切屑不能形成切屑高：高：有较大切削厚度有较大切削厚度切削作用切削作用低：低：不能切削和刻划，只有滑擦作用不能切削和刻划，只有滑擦作用只有弹性变形只

28、有弹性变形 砂轮磨削速度高，切削温度高砂轮磨削速度高，切削温度高 磨削是由砂轮外表面上的很多砂粒进行切削的磨削是由砂轮外表面上的很多砂粒进行切削的 砂粒在加工前需修整砂粒在加工前需修整1、砂轮对表面粗糙度的影响、砂轮对表面粗糙度的影响 金刚石砂轮磨削工程陶瓷零件砂轮速度砂轮速度工件速度工件速度砂轮速度砂轮速度v砂砂 表面粗糙度表面粗糙度RaRa工件速度工件速度v工工 表面粗糙度表面粗糙度RaRa2、磨削用量对表面粗糙度的影响、磨削用量对表面粗糙度的影响单位时间内通过被磨表面的磨粒数多，单位时间内通过被磨表面的磨粒数多， Ra小；小；表面金属塑性变形传播速度表面金属塑性变形传播速度小于切削速度，

29、工件材料来不及变形，小于切削速度，工件材料来不及变形，塑性变形减小，塑性变形减小， Ra减小减小工件速度增大，单位时间内通过被磨表面的磨粒数减少，工件速度增大，单位时间内通过被磨表面的磨粒数减少， Ra增加增加砂轮砂轮纵向进给量纵向进给量减少，工件表面被砂轮重复磨削的减少，工件表面被砂轮重复磨削的次数将增加，次数将增加， Ra减小；而轴向进给量减小时，单位减小；而轴向进给量减小时，单位时间内加工的长度短，时间内加工的长度短， RaRa也会减小。也会减小。磨削深度磨削深度对表面粗糙度的影响很大。减小磨削深度，对表面粗糙度的影响很大。减小磨削深度，工件材料的塑性变形减弱，工件材料的塑性变形减弱，

30、RaRa减小，但也会降低生减小，但也会降低生产率。产率。磨削用量对磨削用量对R Ra a影响的经验公式：影响的经验公式：太硬易使磨粒磨钝 Ra 太软容易堵塞砂轮Ra 韧性太大，热导率差会使磨粒早期崩落Ra 。（一）表面层加工硬化（一）表面层加工硬化产生原因：产生原因：切削或磨削加工时，表面层金属由于切削或磨削加工时，表面层金属由于塑性变形塑性变形使使晶体晶体间产生剪切滑移间产生剪切滑移，晶格扭曲，晶粒被拉长、纤维化而，晶格扭曲，晶粒被拉长、纤维化而得到强化。得到强化。特点：特点：变形抵抗力提高变形抵抗力提高( (屈服点提高屈服点提高) )，塑性降低，塑性降低 ( (相对延伸相对延伸率降低率降低

31、) )。衡量指标：衡量指标：表面层纤维硬度表面层纤维硬度HVHV、冷硬层的深度、冷硬层的深度h、硬化程度、硬化程度N0HVHVNHV二、影响表面物理力学性能的工艺因素二、影响表面物理力学性能的工艺因素切削力切削力塑变塑变冷硬冷硬切削用量影响f 和 v 对冷硬的影响硬度(HV)0f (mm /r)0.20.40.60.8v =170(m/min)135(m/min)100(m/min )50(m/min)100200300400工件材料：45刀具影响塑变塑变 冷硬冷硬工件材料磨削用量每颗磨粒切除厚度减少塑变 温度 磨削力塑变磨削深度对冷硬的影响ap(mm)硬度(HV)00.25300350450

32、5004000.500.75普通磨削高速磨削砂轮工件材料塑变热量不易集中表面层残余应力表面层残余应力 机械加工后工件表面层的残余应力是冷态机械加工后工件表面层的残余应力是冷态塑性塑性变形、热变形和金相组织变化的变形、热变形和金相组织变化的综合结果综合结果。 冷态塑性变形产生，表层金属比容增大，体积冷态塑性变形产生，表层金属比容增大，体积膨胀，受里层金属阻碍，表层产生压缩残余应力，膨胀，受里层金属阻碍，表层产生压缩残余应力，里层产生拉伸残余应力。里层产生拉伸残余应力。 热变形加工结束后，表层产生拉伸残余应力，热变形加工结束后，表层产生拉伸残余应力，里层产生压缩残余应力里层产生压缩残余应力 金相组

33、织变化：比容小的组织金相组织变化：比容小的组织比容大的组织比容大的组织体积增大，产生压应力，反之产生拉应力。体积增大，产生压应力，反之产生拉应力。f 对残余应力的影响工件：45，切削条件：vc=86m/min，ap=2mm，不加切削液 残余应力(Gpa)0.2000.2001 00200300400距离表面深度(m) f =0.40mm/r f =0.25mm/r f =0.12mm/r影响残余应力的工艺因素影响残余应力的工艺因素u切削加工切削加工 用正前角车刀加工用正前角车刀加工45钢，试验结果表明，所有切削速度下，钢，试验结果表明，所有切削速度下，工件表层金属均产生拉伸残余应力。工件表层金

34、属均产生拉伸残余应力。切削速度和被加工材料的影响切削速度和被加工材料的影响q磨削过程中残余应力的影响磨削过程中残余应力的影响时表面层的残余应力时表面层的残余应力磨削加工中热态塑性变形和金相组织变化的影响较大，磨削加工中热态塑性变形和金相组织变化的影响较大，热因素起主导作用，工件表面产生拉伸残余应力，塑性变热因素起主导作用，工件表面产生拉伸残余应力，塑性变形起主导作用，工件表面产生压缩残余应力。形起主导作用，工件表面产生压缩残余应力。金相组织变金相组织变化起主导作用，工件表面产生压缩残余应力。化起主导作用，工件表面产生压缩残余应力。当残余拉应力超过材料的强度极限时，零件表面就会出当残余拉应力超过

35、材料的强度极限时，零件表面就会出现现裂纹，裂纹，即即磨削裂纹磨削裂纹。p磨削裂纹磨削裂纹磨削裂纹一般很浅（磨削裂纹一般很浅（0.25.050mm），大多数垂直于磨），大多数垂直于磨削方向或成网状（磨螺纹时有时也有平行于磨削方向的裂削方向或成网状（磨螺纹时有时也有平行于磨削方向的裂纹），纹），裂纹总是拉应力引起的，且常与烧伤同时出现。裂纹总是拉应力引起的，且常与烧伤同时出现。有的磨削裂纹也可能不在工件的外表面，而是有的磨削裂纹也可能不在工件的外表面，而是在表面层在表面层下下成为肉眼难以发现的缺陷。成为肉眼难以发现的缺陷。高速磨削（三）表面层金相组织变化与磨削烧伤（三）表面层金相组织变化与磨削烧伤

36、磨削加工时，表面层有很高的温度，当温度达到相变磨削加工时，表面层有很高的温度，当温度达到相变临界点时，表层金属就发生金相组织变化，硬度降低、临界点时，表层金属就发生金相组织变化，硬度降低、工件表面呈现氧化膜颜色，这种现象称为工件表面呈现氧化膜颜色，这种现象称为磨削烧伤磨削烧伤。淬火烧伤淬火烧伤三种三种形式形式回火烧伤回火烧伤退火烧伤退火烧伤磨削区温度超过相变温度，不用冷磨削区温度超过相变温度，不用冷却液，工件缓慢冷却，发生退火。却液，工件缓慢冷却，发生退火。磨削区温度超过马氏体转变温度，磨削区温度超过马氏体转变温度，而未达相变温度，产生回火组织。而未达相变温度，产生回火组织。磨削区温度超过相变

37、温度，由于冷却磨削区温度超过相变温度，由于冷却液急冷，表层出现二次淬火马氏体。液急冷，表层出现二次淬火马氏体。黑黑青青淡青淡青米黄米黄淡黄淡黄表面颜色与烧伤之间的关系：表面颜色与烧伤之间的关系：改善改善途径途径 选择较软砂轮，避免烧伤选择较软砂轮，避免烧伤磨削深度磨削深度ap 磨削烧伤磨削烧伤横向进给量横向进给量ft 磨削烧伤磨削烧伤（平磨时）（平磨时）同时提高工件速度和砂轮速度可以避免烧伤同时提高工件速度和砂轮速度可以避免烧伤较大工件速度和较小磨削深度，减小烧伤，还较大工件速度和较小磨削深度，减小烧伤，还可较高生产率可较高生产率采用内冷却法采用内冷却法 磨削烧伤磨削烧伤采用开槽砂轮（采用开槽

38、砂轮（）间断磨削间断磨削 受热受热磨削烧伤磨削烧伤内冷却砂轮1 锥形盖 2切削液通孔 3砂轮中心腔 4开孔薄壁套第五节第五节 机械加工中的振动机械加工中的振动1、影响加工表面粗糙度，振动频率较低时会产生波度影响加工表面粗糙度，振动频率较低时会产生波度2、加速刀具磨损，易引起崩刃、加速刀具磨损，易引起崩刃4、影响生产效率、影响生产效率3 3、影响机床、夹具的使用寿命、影响机床、夹具的使用寿命5 5、产生噪声污染，危害操作者健康、产生噪声污染，危害操作者健康三种基本类型三种基本类型强迫振动（强迫振动（30%）自由振动自由振动自激振动（自激振动（65%）自由振动：仅受到初始干扰力的激励而引起的振动，

39、自由振动：仅受到初始干扰力的激励而引起的振动，靠弹性恢复力来维持。靠弹性恢复力来维持。由于系统中总存在有阻尼，自由振动将逐渐由于系统中总存在有阻尼，自由振动将逐渐衰弱，对加工影响不大。衰弱，对加工影响不大。自由振动强迫振动一、强迫振动一、强迫振动指系统在周期性激振力指系统在周期性激振力( (干扰力干扰力) )持续作用下被迫产持续作用下被迫产生的振动。生的振动。产生原因产生原因内部内部振源振源外部外部振源振源回转零部件质量的不平回转零部件质量的不平衡衡切削时的冲击振动切削时的冲击振动其他机床、锻锤、火车、卡其他机床、锻锤、火车、卡车等通过机床地基传给机床车等通过机床地基传给机床的振动。的振动。机床传动件的制造误差和缺陷机床传动件的制造误差和缺陷往复运动部件的惯性力往复运动部件的惯性力强迫振动的特征强迫振动的特征由周期性激振力引起的，不会衰减，振动本身也不由周期性激振力引起的，不会衰减，振动本身也不能使激振力变化；能使激振力变化；