影响因素加工质量的基本概念

第8章机械加工质量及其控制刘英教授重庆大学8.3机械加工表面质量的形成及其影响因素

刘英教授重庆大学8.3.1表面粗糙度的形成及其影响因素

表面粗糙度产生的主要原因：残留面积；塑性变形；工艺系统的振动。8.3.1表面粗糙度的形成及其影响因素

1.切削加工表面粗糙度的形成及影响因素1)残留面积引起的表面粗糙度(1)当刀尖圆弧半径rε很小（趋进于零）8.3.1表面粗糙度的形成及其影响因素

1.切削加工表面粗糙度的形成及影响因素1)残留面积引起的表面粗糙度(2)当刀尖圆弧半径rε较大8.3.1表面粗糙度的形成及其影响因素

1.切削加工表面粗糙度的形成及影响因素1)残留面积引起的表面粗糙度(3)当刀尖圆弧半径rε小，而进给量又较大

8.3.1表面粗糙度的形成及其影响因素

1.切削加工表面粗糙度的形成及影响因素2)金属材料塑性变形及其他物理因素引起的表面粗糙度8.3.1表面粗糙度的形成及其影响因素

1.切削加工表面粗糙度的形成及影响因素2)金属材料塑性变形及其他物理因素引起的表面粗糙度8.3.1表面粗糙度的形成及其影响因素

1.切削加工表面粗糙度的形成及影响因素3)降低表面粗糙度的工艺措施(1)在刀具结构方面的工艺措施修光刃减小kr、kr’

↑rε

8.3.1表面粗糙度的形成及其影响因素

1.切削加工表面粗糙度的形成及影响因素3)降低表面粗糙度的工艺措施(1)在刀具结构方面的工艺措施(2)减小进给量f8.3.1表面粗糙度的形成及其影响因素

1.切削加工表面粗糙度的形成及影响因素3)降低表面粗糙度的工艺措施(1)在刀具结构方面的工艺措施(2)减小进给量f(3)减小积屑瘤8.3.1表面粗糙度的形成及其影响因素

1.切削加工表面粗糙度的形成及影响因素3)降低表面粗糙度的工艺措施(1)在刀具结构方面的工艺措施(2)减小进给量f(3)减小积屑瘤(4)在工件材料性质中，对表面粗糙度影响最大的是材料的塑性和金相组织

8.3.1表面粗糙度的形成及其影响因素

1.切削加工表面粗糙度的形成及影响因素3)降低表面粗糙度的工艺措施(1)在刀具结构方面的工艺措施(2)减小进给量f(3)减小积屑瘤(4)在工件材料性质中，对表面粗糙度影响最大的是材料的塑性和金相组织(5)合理选用切削液8.3.1表面粗糙度的形成及其影响因素

2.磨削加工表面粗糙度的形成及影响因素1)砂轮的粒度

2)砂轮的硬度

3)砂轮的修整

8.3.1表面粗糙度的形成及其影响因素

2.磨削加工表面粗糙度的形成及影响因素4)磨削速度

5)磨削径向进给量与光磨次数

6)工件圆周进给速度与轴向进给量

7)工件材料

8)切削液

8.3.2加工表面硬化及其影响因素

什么是加工表面硬化？8.3.2加工表面硬化及其影响因素

什么是加工表面硬化？硬化层深度hd硬化程度N

8.3.2加工表面硬化及其影响因素

当塑性变形引起的强化起主导作用时，已加工表面就被硬化；当切削温度引起的弱化起主导作用时，已加工表面就被软化；当相变起主导作用时，则由相变的具体情况而定。

8.3.2加工表面硬化及其影响因素

影响加工表面硬化的主要因素和控制措施有：1)刀具

2)切削用量

3)工件材料

8.3.3表面金相组织变化与磨削烧伤1.磨削烧伤

1)回火烧伤2)淬火烧伤

3)退火烧伤

8.3.3表面金相组织变化与磨削烧伤1.磨削烧伤

1)回火烧伤8.3.3表面金相组织变化与磨削烧伤1.磨削烧伤

2)淬火烧伤

8.3.3表面金相组织变化与磨削烧伤1.磨削烧伤

3)退火烧伤

8.3.3表面金相组织变化与磨削烧伤2.防止磨削烧伤的途径

一是尽可能地减少磨削热的产生；二是改善冷却条件。

8.3.3表面金相组织变化与磨削烧伤2.防止磨削烧伤的途径

1)正确选择砂轮

硬度砂轮的结合剂→软砂轮→橡胶结合剂树脂结合剂8.3.3表面金相组织变化与磨削烧伤2.防止磨削烧伤的途径

2)合理选择磨削用量工件线速度↑→接触时间↓→θ↓纵向进给量↑→接触时间↓→θ↓磨削深度↓→磨削力↓→θ↓

为了减少烧伤同时又能保持高的生产率，应选择较大的工件线速度和较小的磨削深度。

8.3.3表面金相组织变化与磨削烧伤2.防止磨削烧伤的途径

3)改善冷却条件

(1)采用高压大流量切削液

(2)加装空气挡板

8.3.3表面金相组织变化与磨削烧伤2.防止磨削烧伤的途径

3)改善冷却条件

(1)采用高压大流量切削液

(2)加装空气挡板(3)采用内冷却法

8.3.4

表面层的残余应力

残余应力:压应力拉应力

8.3.4

表面层的残余应力

1.冷态塑性变形引起的表面残余压应力

8.3.4

表面层的残余应力

2.热态塑性变形引起的残余拉应力

8.3.4

表面层的残余应力

3.金相组织变化引起的残余应力

马氏体密度7.75g／cm3，奥氏体密度*7.96g／cm3，珠光体密度7.78g／cm3。

以磨削淬火钢回火烧伤为例：马氏体→回火→屈氏体或索氏体→密度↑→体积↓8.3.4

表面层的残余应力

结语：切削加工时起主导作用的往往是冷塑性变形，因此，工件表面层常出现残余压应力；

磨削加工时，通常热塑性变形或相变引起的体积变化是主导因素，所以工件表面层常存有残余拉应力，这也是磨削裂纹产生的根源。8.3.5工艺系统的振动

1.强迫振动1)机械加工时产生强迫振动的原因主要有：(1)由其它机床或设备传来的振动。(2)机床传动件引起的振动。(3)由于断续切削引起的振动。(4)由于旋转件动不平衡而引起的振动.8.3.5工艺系统的振动

2)减轻或消除工艺系统振动常用的工艺措施：(1)减小激振力。(2)调整振源频率。(3)采取隔振措施。隔振有两种方式:

一种是阻止机床振源通过地基外传的主动隔振；一种是阻止外干扰力通过地基传给机床的被动隔振。8.3.5工艺系统的振动

2.自激振动减轻或消除自激振动常用的工艺措施：(1)提高工艺系统的刚度；(2)正确选择刀具和切削用量；(3)采用特殊的消振装置。8.3.6提高零件表面质量的工艺途径

1.控制磨削参数砂轮的粒度

8.3.6提高零件表面质量的工艺途径

1.控制磨削参数砂轮的粒度

砂轮速度、工件速度、轴向进给量及磨削深度

8.3.6提高零件表面质量的工艺途径

2.采用超精加工、珩磨等光整加工方法作为最终加工方法超精加工珩磨平面研磨8.3.6提高零件表面质量的工艺途径

3.采用喷丸、滚压、辗光等强化工艺第8章自主学