机械加工表面质量及其控制课件.pptVIP

切削加工中，由于切削热的作用，在工件的加工区及其邻近区域产生了一定的温升。 定义：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，强度和硬度降低、产生残余应力、甚至出现微观裂纹。这种现象称为磨削烧伤。 淬火钢在磨削时，由于磨削条件不同，产生的磨削烧伤有三种形式。 三、表面层金相组织变化与磨削烧伤 1.表面层金相组织变化与磨削烧伤的产生 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. 磨削烧伤的三种形式 磨削用量 砂轮与工件材料 改善冷却条件 1）砂轮转速↑ → 磨削烧伤↑ 2）径向进给量fp↑→ 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↓ 图 3.影响磨削烧伤的因素及改善途径 采用开槽砂轮 间断磨削→受热↓ →磨削烧伤↓ 图 图 内冷却装置 1－锥形盖 2－通道孔 3－砂轮中心孔 4－有径向小孔的薄壁套 图 开槽砂轮 a） 槽均匀分布 b）槽均匀分布 四、表面强化工艺 1．滚压加工 滚压加工是利用经过淬火和精细研磨过的滚轮或滚珠，在常温状态下对金属表面进行挤压，使受压点产生弹性和塑性变形，表层的凸起部分向下压，凹下部分向上挤，逐渐将前工序留下的波峰压平，降低了表面粗糙度；同时它还能使工件表面产生硬化层和残余压应力。因此提高了零件的承载能力和疲劳强度。 滚压加工可以加工外圆、孔、平面及成型表面，通常在普通车床、转塔车床或自动车床上进行。如图为典型的滚压加工示意图。 图 滚压加工原理 2. 喷丸强化 喷丸强化是利用大量快速运动的珠丸打击被加工工件表面，使工件表面产生冷硬层和压缩残余应力，如图8-13所示为珠丸挤压工件表面的状态, 可显著提高零件的疲劳强度。 珠丸可以是铸铁的，也可以是切成小段的钢丝（使用一段时间后，自然变成球状）。对于铝质工件，为避免表面残留铁质微粒而引起电解腐蚀，宜采用铝丸或玻璃丸。珠丸的直径一般为0.2~4mm，对于尺寸较小、表面粗糙度值较小的工件，采用直径较小的珠丸。 喷丸强化主要用于强化形状复杂或不宜用其它方法强化的工件，如板弹簧、螺旋弹簧、连杆、齿轮、焊缝等。经喷丸加工后的表面，硬化层深度可达0.7mm，零件表面粗糙度值可由Ra5~2.5μm 减小到Ra0.63~0.32μm ，可几倍甚至几十倍地提高零件的使用寿命。 第四节 机械加工中的振动 振动会在工件加工表面出现振纹，降低了工件的加工精度和表面质量； 振动会引起刀具崩刃打刀现象并加速刀具或砂轮的磨损； 振动使机床连接部分松动，影响运动副的工作性能，并导致机床丧失精度； 强烈的振动及伴随而来的噪声，还会污染环境，危害操作者的身心健康。为减小加工过程中的振动，有时不得不降低切削用量，使机械加工生产率降低。 一、机械加工中的振动现象 1、振动对机械加工的影响 机械加工中振动的种类及其主要特点 机械加工振动 自激振动 自由振动 强迫振动 当系统受到初始干扰力激励破 坏了其平衡状态后，系统仅靠 弹性恢复力来维持的振动称为 自由振动。由于总存在阻尼， 自由振动将逐渐衰减，如图 8-14a所示。(占5%) 系统在周期性激振力(干扰力)持 续作用下产生的振动，称为强迫 振动。强迫振动的稳态过程是谐 振动，只要有激振力存在振动系 统就不会被阻尼衰减掉。 如图8-14b所示。(占35%) 在没有周期性干扰力作用的情 况下，由振动系统本身产生的 交变力所激发和维持的振