【2017年整理】机械制造工艺与机床夹具3.ppt

第三章 机械加工的表面质量 第一节 概述 第二节 影响机械加工表面粗糙度的因素 第三节 影响表面物理力学性能的工艺因素 第四节 机械加工中的振动;第一节 概述;*;*;*;*;*;*;*;*;*;钢材在常温或在结晶温度以下的加工产生强烈的塑性变形，使晶格扭曲、畸变，晶粒产生剪切、滑移，晶粒被拉长，这些都会使表面层金属的硬度增加，减少表面层金属变形的塑性，称为冷作硬化。金属在冷态塑形变形中，使金属的强化指标，如屈服点、硬度等提高，塑形指标如伸长率降低的现象称为冷作硬化。 ;二、表面质量对零件使用性能的影响 ⒈表面质量对零件耐磨性的影响 ⒉零件表面质量对零件疲劳强度的影响 ⒊零件表面质量对零件耐腐蚀性能的影响 ⒋零件表面质量对配合性质及其它性能的影响 ;第二节 影响机械加工表面粗糙度的因素; 由公式可知，减小进给量f，减小主、副偏角，增大刀尖圆角半径，都能减小残留面积的高度H，也就减小了零件的表面粗糙度。 二、影响机械加工表面粗糙的物理因素 ⒈切削力和磨擦力的影响 ⒉积悄瘤的影响 ⒊鳞刺的影响;三、影响磨削加工表面粗糙度的因素 ㈠磨削加工的特点 ⑴磨削过程比金属切削刀具的切削过程要复杂得多 ⑵砂轮的磨削速度高 ⑶磨削时砂轮的线速度高，参与切削的磨粒，所以，单位时间内切除金属的量大 ㈡影响磨削加工表面粗糙度的因素 ⒈磨削用量的影响 ⑴砂轮速度 ⑵工件速度 ⑶磨削深度和光磨次数 ;⒉砂轮的影响 ⑴砂轮的粒度 ⑵砂轮的硬度 ⑶砂轮的修整 ⑷砂轮材料 ⒊被加工材料的影响;第三节 影响表面物理力学性能的工艺因素;二、表面层加工硬化 机械加工过程中，由于切削力的作用，使被加工表面产生强烈的塑性变形，加工表面层晶格间剪切滑移，晶格严重扭曲、拉长、纤维化以及破碎，造成加工表面层强化和硬度增加。 影响冷作硬化的主要因素有： ㈠切削用量 ㈡刀具 ㈢工件材料;三、表面层金相组织变化与磨削烧伤 机械加工时，在工件的加工区及其附近区域将产生一定的温升。当温升达到相变临界点时，表层金属就会发生金相组织变化，产生极大的表面残余应力，强度和硬度降低，甚至出现裂纹。这种现象称为磨削烧伤。 分为：退火烧伤（最严重）、淬火烧伤、回火烧伤。 避免烧伤主要是设法减少磨削区的高温对工件的热作用。磨削时采用强有力的、效果好的切削液，能有效地防止烧伤；合理地选用磨削用量、适当地提高工件转动的线速度；选择和使用合理硬度的砂轮。;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。;㈡强迫振动的特性分析 ⑴强近振动的频率等于激振力 的频率，与系统的固有频率 无关。 ⑵强迫振动的稳态过程是简谐 振动，只要有激动力存在， 振动系统就不会被阻尼衰减 掉。 ⑶强迫振动的振幅取决于振源 激振力p、频率比λ和阻尼 比D。 ⑷强迫振动的位移总是滞后于 激振力。 ;㈢减少强迫振动的途径 ⒈减少激振力 ⒉避免激振力的频率与系 统的固有频率接近，以 防止共振 ⒊采取隔振措施 ⒋采用消振措施 二、自激振动 在机械加工中往往会 出现一种不是由于任何周 期性的振源所激发的振动， 其频率也不等于可以找到的任何一种激振力的频率。这种由振动系统本身引起的交变力作用而产生的振动称为自激振动（颤振）。;㈠自激振动的特征 ⑴自激振动是一种不衰减的振动。 ⑵自激振动的频率等于或接近于系统的固有频率。 ⑶自激振动是否产生以及振幅的大小取决于振系统在 每一周期内，输入的能量是否大于消耗的能量。 ㈡产生自激振动的学说 振动是机械加工中影响零件表面质量的重要因素之一。对于自激振动，目前为止尚无完全成熟的理论来解释其原因。;⒈负磨擦自振原理;⒉再生自振原理;⒊振型耦合自激振动原理;㈢减少自激振动的基本途径 自激振动与切削过程有关，也与工艺系统的结构有关。减少自激振动的基本途径： ⒈合理选用切削用量 ⑴切削速度v的选择 ⑵进给量f的选择 ⑶切削深度ap的选择 ;⒉合理选择刀具的几何参数 ⑴前角γ的选择 ⑵主偏角κr的选择 ⑶后角α的选择 ⑷刀尖圆角半径的选择 ;⒊提高工艺系统的抗振性能 ⑴提高机床的抗振性能;⒊提高工艺系统的 ⑵提高刀具、工具夹持部分的刚度;⒊提高工艺系统的抗振性