机械加工表面质量.ppt

影响磨削加工表面粗糙度的因素 粒度↓→Ra↓ 金刚石笔锋利↑，修正导程、径向进给量↓→ Ra↓ 磨粒等高性↑→Ra↓ 硬度↑→钝化磨粒脱落↓→ Ra↑ 硬度↓→磨粒脱落↑→Ra ↑ 硬度合适、自励性好↑→Ra ↓ 太硬、太软、韧性、导热性差↑→ Ra↓ 影响磨削加工表面粗糙度的因素 砂轮粒度 工件材料性质 砂轮修正 磨削用量 砂轮硬度 砂轮V↑→ Ra↓ 工件V↑→ 塑变↑→ Ra↑ 粗磨ap↑→生产率↑ 精磨ap↓→ Ra↓(ap=0光磨) 第三十一页，共七十五页。 第三节 影响表面物理力学性能的因素 机械加工中，工件由于受切削力、切削热的作用，其表面层的物理力学性能会产生很大的变化，造成与基体材料的性能的差异，这些差异主要表现为表面层的金相组织和显微镜硬度的变化和表面层中出现的残余应力。 第三十二页，共七十五页。 一、加工表面的冷作硬化 1、定义 加工表面的冷作硬化是由于切削力的作用而产生塑性变形，加工表面层晶格间剪切滑移，晶格严重扭曲、拉长、纤维化及破碎，引起表面层的强度和硬度都得到提高的一种现象。 2、表达方式 其中 N—硬化程度 H—表面层的显微硬度 h—冷硬层深度 距表面深度 h 显微硬度 H 0H 第三十三页，共七十五页。 3、表面层冷作硬化的取决因素 产生塑性变形的力、变形速度及变形时的温度（1） 切削力越大，塑性变形越大，硬化程度越大； （2）变形速度快，塑性变形不充分，硬化程度小； （3）变形时的温度不仅影响塑性变形程度，还会影响变形后金相组织的恢复。 第三十四页，共七十五页。 4、影响表面层冷作硬化的主要因素 （１）刀具　　减小前角、增大刃口圆角和后刀面的磨损量，冷硬层的深度和硬度都会增大。 （2）切削用量 影响较大的因素是切削速度和进给量。 当切削速度大时刀具与工件的接触时间短，挤压时间短，塑性变形小，同时切削速度使温度升高有助于冷硬的恢复，硬化程度也小； 进给量增大时，切削力增大，塑性变形增大，硬化现象增大。 （3）工件材料硬度越小，塑性越大，切削后的硬化现象就越严重。 第三十五页，共七十五页。 第三十六页，共七十五页。 小结 ?⑴刀具几何形状的影响 切削刃 rε↑、前角↓、后面磨损量VB↑ →表层金属的塑变加剧→冷硬↑ ⑵切削用量的影响 切削速度v↑→塑变↓→冷硬↓ f↑→切削力↑→塑变↑→冷硬↑ ⑶工件材料性能的影响 材料塑性↑→冷硬↑ 第三十七页，共七十五页。 二、加工表面的金相组织变化 1、磨削烧伤现象 切削加工时，加工所消耗的能量绝大部分转化为热能，使工件表面温度升高。对一般切削加工，切削热大部分被切屑带走，加工表面温度较低，影响不严重。但对于磨削加工，切削区的温度可达1000°C，约70%以上的热量传给工件，使工件表面层金相组织发生变化。此时，将会产生极大的表面残余拉应力，甚至裂纹，这就是磨削烧伤现象。 2、烧伤色 工件表面会出现瞬时高温条件下的不同颜色（黄、褐、紫、青）的氧化膜，即烧伤色。不同的烧伤色可以表明工件表面层受到了不同温度和不同烧伤程度的影响。 第三十八页，共七十五页。 回火烧伤:磨削区温度超过马氏体转变温度(中碳钢250～300℃),而未超过相变临界温度(碳钢约为720℃),马氏体变成索氏体或屈氏体。 淬火烧伤:磨削区温度超过相变温度,又有冷却液作用,表面最外层出现二次淬火马氏体(硬度更高),次表层为回火组织。 退火烧伤:磨削区温度超过相变温度,无冷却液作用，干磨时很容易出现。 三种烧伤中，退火烧伤最严重。 二、加工表面的金相组织变化 第三十九页，共七十五页。 3、减小表面层烧伤的具体措施 影响磨削烧伤的主要因素是磨削区的温度，因此可通过降低表面层的温度减轻表面层的烧伤。具体措施如下： （1）合理选择砂轮 针对不同材料选择不同材料的砂轮，一般选择粒度小、自励性强的砂轮。 （2）增大磨削刃间距 可使工件与砂轮间断接触，减小热损伤程度。如图3-12 ，利用开槽砂轮，不仅可使零件表面无损伤，还可提高砂轮的耐用度十倍以上。 （3）正确选择磨削用量 降低砂轮速度、减小磨削切深、增大工件纵向进给量。但降低砂轮速度影响生产率，可通过提高砂轮速度的同时，提高工件的速度。如图3-13所示。 （4）提高冷却效果 1）使用内冷却砂轮，如图3-14；2)采用高压大流量冷却；3）加装空气挡板，如图3-15。 第四十页，共七十五页。 图 开槽砂轮 a） 槽均匀分布 b）槽均匀分布 第四十一页，共七十五页。 第四十二页，共七十五页。