机械加工质量(张世昌).ppt

第四章 机械加工质量 （五 ） 减小热变形对加工精度影响的措施 然后在点图上画出上下控制线和中心线。可以清楚的显示出加工过程中，工件平均尺寸和分散范围的变动趋向。 稳定性判据 (2) 影响层金属残余应力的因素 四 表面强化工艺 3. 机械加工过程中自激振动 4) 机械加工中振动的防治 图 切削热在表层金属产生残余拉应力的示意图 v↑→残余应力↑（热应力起主导作用，图4-67） ◆ 切削用量 ◆ 刀具 前角+→－，残余拉应力↓ 刀具磨损↑→残余应力↑ ◆ 工件材料 材料塑性↑→残余应力↑ 铸铁等脆性材料易产生残余压应力 图4-68 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) 0.20 0 0.20 0 100 200 300 400 距离表面深度(μm) f =0.40mm/r f =0.25mm/r f =0.12mm/r 仅讨论切削加工 f↑→残余应力↑（图4-68） 切削深度影响不显著 图4-67 vc 对残余应力的影响 γ0=5°,α0==5°,κr=75°,rε=0.8mm,工件：45切削条件：ap=0.3mm, f=0.05mm/r, 不加切削液 0 50 100 150 200 距离表面深度(μm) 残余应力(Gpa) -0.20 0 0.20 vc =213m/min vc =86m/min vc =7.7m/min 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 磨削残余应力通常是由磨削温度和金相组织变化引起的。 磨削表面残余拉应力达到材料强度极限，在表层或表面层下产生微裂纹。裂纹方向常与磨削方向垂直或呈网状，常与烧伤同时出现。 (3) 磨削裂纹 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 (4) 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 工艺过程是否稳定，与产品是否出现废品不是一回事。工艺稳定性X-R图判断，工件是否合格用公差衡量。两者之间没有必然联系。 若某工序的工艺过程是稳定的，其工序能力系数Cp值也足够大，且样本平均值与公差带中心基本重合，就可以判定它不会产生废品。 加工过程中不出现异常波动，说明该工序的工艺过程处于控制之中，可以继续进行加工，否则就应停机检查，找出原因，采取措施消除使加工误差增大的因素，使质量管理从事后检验变为事前预防。 零件的机械加工质量不仅指加工精度，而且包括加工表面质量。 机械加工后的零件表面实际上不是理想的光滑表面，它存在着不同程度的表面粗糙度、冷硬、裂纹等表面缺陷。虽然只有极薄的一层（几微米~几十微米），但都错综复杂地影响着机械零件的精度、耐磨性、配合精度、抗腐蚀性和疲劳强度等，从而影响产品的使用性能和寿命，因此必须加以足够的重视。 4.5.1 概 述 零件表面质量 力学物理性能和化学性能 表面几何形状特征 表面层冷作硬化 表面层残