精密加工技术(第五讲).ppt

第四章 精密磨削技术 八、磨削加工表面质量 1.表面质量的指标： 表面纹理指标与表面层物理力学性能状态指标。 （1）表面纹理指标 主要衡量几何表面的平面度，主要由表面粗糙度、纹理宽度、方向及非几何随机表面痂疵。 * 八、磨削加工表面质量 （2）物理力学性能指标 表面层硬度：磨削加工后表层冷作硬化所引起的弹塑性变形。 表面层组织：磨削加工后表层的金相组织变化，如再结晶、相变。 表面层残余应力：残余应力的大小及分布状态、表面宏观及微观裂纹。 * 八、磨削加工表面质量 2.磨削表面物理力学性能 （1）加工硬化的产生 磨削力 塑性变形 晶格扭曲、晶粒被拉长 加工硬化 磨削热 塑性变形恢复 再结晶 加工软化 强化过程： 软化过程： 加工硬化取决？ 取决于：强化速度和软化速度的比率！ * （2）加工硬化的指标 3.磨削表面物理力学性能 表面层的显微硬度HV 硬化层深度h 硬化程度N * 八、磨削加工表面质量 3.磨削烧伤 （1）磨削烧伤产生机理 磨削时，由于磨削区域的瞬时高温（一般为900－1500℃）到相变温度以上时，形成零件表层金相组织发生变化（大多表面的某些部分出现氧化变色），使表层金属强度和硬度降低，并伴有残余应力产生，甚至出现微观裂纹，这种现象称为磨削烧伤。 磨削淬火钢时可能产生三种烧伤： 1）淬火烧伤 2）回火烧伤 4）退火烧伤 * 3.磨削烧伤 淬火烧伤 回火烧伤 退火烧伤 磨削时工件表面温度超过相变临界 温度Ac3时，则马氏体转变为奥氏体。在 冷却液作用下，工件最外层金属会出现二 次淬火马氏体组织。其硬度比原来的回火 马氏体高，但很薄，其下为硬度较低的回 火索氏体和屈氏体。由于二次淬火层极薄， 表面层总的硬度是降低的，这种现象称为 淬火烧伤。 磨削时，如果工件表面层温度只 是超过原来的回火温度，则表层原来 的回火马氏体组织将产生回火现象而 转变为硬度较低的回火组织（索氏体 或屈氏体），这种现象称为回火烧伤。 磨削时，当工件表面层温度超过 相变临界温度Ac3时，则马氏体转变 为奥氏体。若此时无冷却液，表层金 属空冷冷却比较缓慢而形成退火组织。 硬度和强度均大幅度下降。这种现象 称为退火烧伤。 * （2）磨削烧伤的影响因素 4.磨削烧伤 温度（T）过高 ? 磨削烧伤 热容 1）加工材料 2）磨削用量 3）砂轮硬度参数 4）磨削液使用 （3）改善磨削烧伤途径？？ * 磨削用量 砂轮与工件材料 改善冷却条件 1）砂轮转速Vs↑ → 磨削烧伤↑ 2）径向进给量ap↑→ 磨削烧伤↑ 3）?轴向进给量fa↑→磨削烧伤↑ 4）工件速度vw　↑→磨削烧伤↑ 1)磨削时，砂轮表面上磨粒的切削刃 口锋利↑→磨削力↓→磨削区的温度↓ 2)磨削导热性差的材料(耐热钢、轴承 钢、不锈钢)↓→磨削烧伤↑ 3)应合理选择砂轮的硬度、结合剂和 组织→磨削烧伤↓ 采用内冷却法 →磨削烧伤↓ 采用开槽砂轮 间断磨削→受热↓ →磨削烧伤↓ （3）改善磨削烧伤途径 * （4）磨削烧伤判别方法 4.磨削烧伤 （1）表面颜色法 利用表面颜色的变化与标准样板对比，从而确定烧伤程度。 （2）金相判别法 通过电子显微镜观察工件表面层金相显微组织的变化判别烧伤。 （3）显微硬度法 通过检测显微硬度在磨削变质层内沿垂直磨削表面的深度变化判别烧伤。 * 八、磨削加工表面质量 3.表面残余应力 （1）表面残余应力产生 在没有外力作用情况下，在物体内部保持平衡而存在的一种应力。 残余应力产生的原因： 1）冷态塑性变形 -磨削力的作用 2）热态塑性变形 3）金相组织的变化 * 4.表面残余应力 2）热态塑性变形 当温度升高到弹性变形范围后，表面层的热膨胀受到里层压缩，产生热压缩应力，产生热塑性变形，而缩短变形。 当温度降低到弹性变形范围内时，表面层收缩，在里层阻碍作用下，将产生残余拉应力 * 4.表面残余应力 3）金相组织变化 不同的金相组织，密度不同，则比热容不同。 密度小时，比热容大，密度大时，比热容小， 当温度超过相变温度时，如果体积膨胀则产生压应力， 如果体积缩小则产生拉应力， 马氏体 奥氏体 7.75g/cm3 7.89g/cm3 * 常用硬度的测量方法 硬度：反映被测物体对抗另一硬物体压入的能力。 （1）布氏硬度 * （2）显微硬度 常用硬度的测量方法 测量方法：1 ）将待测磨料制成反光磨片试样，置于显微硬度计的载物台上，2）通过加负荷装置对四棱锥形的金刚石压头加压。3）在试样表面上产生一个凹坑，把显微镜十字丝对准凹坑，用目镜测微器测量凹坑对角线长度。4）根