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2)防止磨削烧伤的工艺措施
(1)合理选择磨削用量。减小磨削深度可以减少工件表面的温度,故有利于减轻烧伤增加工件速度和进给量,由于热源作用时间减少,使金相组织来不及变化,因而能减轻烧伤,但会导致表面粗糙度值增大。一般采用提高砂轮速度和较宽砂轮的方法减轻烧伤。
(2)合理选择砂轮并及时修整。砂轮的粒度越细、硬度越高时自砺性越差,磨削温度也高。砂轮组织太紧密时磨屑堵塞砂轮,易出现烧伤。砂轮钝化时,大多数磨粒只在加工表面挤压和摩擦而不起切削作用,使磨削温度增高,故应及时修整砂轮。(3)改善冷却方法。采用切削液可带走磨削区的热量,避免烧伤。常用的冷却方法效果较差,由于砂轮高速旋转时,圆周方向产生强大气流,使切削液很难进入磨削区,因此不能有效地降温。为改善冷却方法,可采用如图5-32所示的内冷却砂轮。切削液从中心通入,靠离心力作用,通过砂轮内部的空隙从砂轮四周的边缘甩出,因此切削液可直接进入磨削区,冷却效果甚好。但必须采用特制的多孔砂轮,并要求切削液经过仔细过滤以免堵塞砂轮。图5-32内冷却砂轮结构3.表面层的残余应力
工件经机械加工后,其表面层都存在残余应力。残余压应力可提高工件表面的耐磨性和受拉应力时的疲劳强度,残余拉应力的作用正好相反。若拉应力值超过工件材料的疲劳强度极限时,则使工件表面产生裂纹,加速工件的损坏。引起残余应力的原因有以下三个方面:
(1)冷塑性变形引起的残余应力。在切削力作用下,已加工表面受到强烈的冷塑性变形,其中以刀具后刀面对已加工表面的挤压和摩擦产生的塑性变形最为突出,此时基体金属受到影响而处于弹性变形状态。切削力除去后,基体金属趋向恢复,但受到已产生塑性变形的表面层的限制,恢复不到原状,因而在表面层产生残余压应力。(2)热塑性变形引起的残余应力。工件加工表面在切削热作用下产生热膨胀,此时基体金属温度较低,因此表层金属产生热压应力。当切削过程结束时,表面温度下降较快,故收缩变形大于里层,由于表层变形受到基体金属的限制,故而产生残余拉应力。切削温度越高,热塑性变形越大,残余拉应力也越大,有时甚至产生裂纹。磨削时产生的热塑性变形比较明显。
(3)金相组织变化引起的残余应力。切削时产生的高温会引起表面层的金相组织变化。不同的金相组织有不同的密度,表面层金相组织变化的结果造成了体积的变化。表面层体积膨胀时,因为受到基体的限制,产生了压应力;反之,则产生拉应力。 思考与练习题
5-1什么叫加工误差?它与加工精度、公差有何区别?
5-2什么是主轴回转误差?它可分解成哪三种基本形式?其产生原因是什么?对加工误差有何影响?
5-3何为误差敏感方向?卧式车床与平面磨床的误差敏感方向有何不同?
5-4什么叫误差复映?误差复映的大小与哪些因素有关?如何减小误差复映的影响?5-5某工艺系统的误差复映系数为0.20,工件在加工前有椭圆度误差0.40mm,要求若工序加工后形状精度规定公差为0.01mm,至少应走刀几次才能使零件加工合格?
5-6工艺系统的几何误差包括哪些方面?
5-7试说明磨削外圆时,使用死顶尖的目的是什么?哪些因素会引起外圆的圆度和锥度误差?
5-8表面质量的含义包括哪些主要内容?它们对零件的使用性能有何影响?5-9为什么机器上许多静止连接的接触表面往往要求较小的表面粗糙度值,而有相对运动的表面又不能对表面粗糙度值要求过小?
5-10车削一铸铁零件的外圆表面,若进给量f=0.5mm/r,车刀刀尖的圆弧半径r0=4mm,问能达到的表面粗糙度值为多少?
5-11磨削加工时,影响加工表面粗糙度的原因有哪些?磨削外圆时,为什么说提高工件速度Vw及砂轮速度Vs,有利于降低加工表面的粗糙度值,防止表面烧伤并能提高生产率?
5-12为什么有色金属用磨削加工得不到低表面粗糙度?通常为获得低表面粗糙度的加工表面应采用哪些加工方法?若需要磨削有色金属,为提高表面质量应采取什么措施? 5.2机械加工表面质量
5.2.1表面质量内涵及其对零件使用性能的影响
1.机械加工表面质量的含义
表面质量的含义有以下两方面的内容:
(1)表面层的几何形状特征,包括:
①表面粗糙度。即表面的微观几何形状误差。评定的参数主要有轮廓算术平均偏差Ra或轮廓微观不平度十点平均高度Rz。
②波度。它是介于宏观几何形状误差与表面粗糙度之间的周期性几何形状误差,如图5-27所示。其主要产生于振动,应作为工艺缺陷设法消除。图5-27表面粗糙度和波度(2)表面层物理力学性能的变化。表面层物理力学性能主要指下面三个方面的内容:
①表面层的加工硬化。
②表面层金相组织的变化。
③表
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