第4章 表面质量.ppt

第四章机械加工表面质量 第四章机械加工表面质量 机械加工表面质量包括 第四章机械加工表面质量 1 表面质量对零件耐磨性的影响 第四章机械加工表面质量 表面质量对零件使用性能的影响 表面粗糙度纹路方向表面冷硬 第四章机械加工表面质量 2 表面质量对配合精度的影响动配合 静配合 表面质量对零件使用性能的影响 4 表面质量对零件耐腐蚀性的影响 化学腐蚀或电化学腐蚀 应力腐蚀 第四章机械加工表面质量 5 表面质量对接触刚度的影响 表面粗糙度越小 接触刚度越大 表面质量对零件使用性能的影响 第四章机械加工表面质量 L 波距 H 波高 40 表面粗糙度L H 40 1000 表面波度L H 1000 几何形状精度或误差 4 2表面粗糙度和波度 第四章机械加工表面质量 产生原因 1 刀刃在工件表面留下的残留面积 几何因素 一 切削加工表面粗糙度 影响残留面积高度的因素 刀尖圆弧半径 主偏角kr 副偏角kr 及进给量f等 2 切削过程的物理方面原因 低速切削塑性材料 出现积屑瘤和鳞刺 刀具与工件表面挤压摩擦 使加工表面产生塑性变形 切削脆性材料时 崩碎切屑引起崩碎裂缝 第四章机械加工表面质量 3 刀刃与工件相对位置的微幅振动由机床主轴回转轴线的误差运动和工艺系统的振动引起 第四章机械加工表面质量 第四章机械加工表面质量 二 磨削加工表面粗糙度 产生原因 共性 残留面积 物理因素 塑性变形 微幅振动 特性 磨粒形状和分布不规则 残留面积的高度不确定 磨粒磨削经历滑擦 耕犁和切削三个阶段 塑性变形对表面粗糙度影响更大 第四章机械加工表面质量 影响因素 1 磨削用量 砂轮圆周速度 工件线速度和纵向进给量 磨削深度无进给磨削 径向不进给 靠工艺系统弹性回复获得微量切深进行磨削 用在磨削将要结束时 以提高表面光洁度 2 砂轮 粒度 硬度 修整质量 3 工件材料性质 硬度 韧性 第四章机械加工表面质量 一 表面冷硬 加工硬化 现象 工件经机械加工后 表层强度和硬度提高 4 3加工表面物理机械性能的变化 强化作用 表层金属强烈塑性变形使其晶格被拉长 扭曲和破碎 提高了进一步变形的抗力 从而得到强化 回复作用 切削热使表层温度升高到一定数值 使已经强化的金属回复到正常状态 温度 持续时间 强化强度 影响表面冷硬的因素 切削用量刀具工件材料性质 第四章机械加工表面质量 二 磨削烧伤磨削烧伤 磨削加工表面产生很大的塑性变形和磨削热 使表面层的金相组织产生变化 从而使表面层的硬度和强度下降 产生残余应力 甚至产生显微裂纹 磨削烧伤色 磨削烧伤色是磨削热引起的磨削表面上一种可见的颜色变化 在磨削热的作用下 磨削表面生成氧化膜 由于厚度不同 形成不同的颜色 褐 青 紫等 回火烧伤 达到回火温度 淬火烧伤 超过相变临界温度 磨削液急冷 退火烧伤 超过相变临界温度 干磨削 重磨削中等磨削轻磨削 第四章机械加工表面质量 防止磨削烧伤的途径 1 控制磨削用量2 合理选择砂轮3 采用间断磨削4 提高冷却效果 第四章机械加工表面质量 1 切削过程中表层局部冷态塑性变形2 表层局部热塑性变形3 表层局部金相组织转变 三 表面层残余应力 产生原因 不同切削条件下 产生残余应力的主导因素不同 车削 沿切削方向的冷态塑性变形起主要作用 磨削 中等磨削条件下 热塑性变形起主导作用 重磨削条件下 表层金属相变起主导作用 第四章机械加工表面质量 控制措施 重要零件要求表面没有残余应力或具有残余压应力 1 采用精密加工工艺 精密切削加工 金刚镗 高速精车 宽刃精刨高光洁高精度磨削 精密磨削 超精密磨削 镜面磨削 第四章机械加工表面质量 2 采用光整加工工艺 用粒度很细的磨料对工件表面进行微量切削和挤压擦光的过程 一般没有残余应力 第四章机械加工表面质量 3 采用表面强化工艺 喷丸强化 大量高速运动的珠丸冲击工件表面 适用于不规则表面和形状复杂的表面 弹簧 连杆 滚压强化 可自由旋转的滚子对工件表面均匀挤压 适用于规则表面 平面 外圆 孔 喷丸强化 第四章机械加工表面质量 4 4机械加工中的振动 第四章机械加工表面质量 1 自激振动的机理特性 1 无外界周期干扰 会从自身的振动中获取能量来补偿阻尼 并维持振动 2 维持自激振动的交变力是自振系统在振动过程中自行产生 振动停止 交变力也消失 3 自激振动的频率和振幅 由系统本身的参数决定 频率等于或接近于系统主振部件的固有频率 振幅决定于一个振动周期中 获得的能量和阻尼消耗的能量的对比情况 切削颤振 切削过程的自激振动 第四章机械加工表面质量 切削加工自振系统 固定能源 机床电机 振动系统 工件与刀具由机床 夹具联系起来的弹性系统 调节系统 刀具相对于工件切入 切离的动态切削过程 产生交变的切削力 自振系统 第四章机械加工表面质量 切削中产生并维持颤振的条件 切削力作的正功 切削力作的负功 有能量输入 刀具相对于工件作切入 切离的振动运动 在切离的半个周期中切削力与运动方向相同 切削力作正功 在切入的半个周期中切削力与运动方向相反 切削力作负功 只要正功大于负功 系统就会有能量输入 第四章机械加工表面质量 系统的输入能量 系统阻尼消耗的能量 维持颤振 二者都随振幅增大而增大 但都不是线性关系 第四章机械加工表面质量 1 负摩擦颤振理论切削颤振是由于刀具与工件材料间的负摩擦特性而产生的 负摩擦特性 摩擦力下降特性 摩擦系数随相对滑动速度的增加而下降的特性 2 切削颤振的几种主要理论 切离力 切入力 第四章机械加工表面质量 负摩擦颤振理论不能解释加工铸铁中 不连续切削 产生的振动 切削韧性材料时 径向切削力Fy取决于切屑与刀具前刀面的摩擦力 而该摩擦力随着相对滑动速度的增加而减小 第四章机械加工表面质量 切削 或磨削 加工时 如切削刃实际切削部分在进给方向上的投影 或砂轮宽度 B大于工件每转进给量fa时 前后两转的切削表面就会有部分重迭 其重迭程度可用重迭系数 表示 2 再生颤振理论 切削颤振是由于切削加工过程前后两转的切削表面有部分重迭时 前一转振动留下振纹的再生效应所激励产生的 第四章机械