第6章 机械加工表面质量.ppt

第六章机械加工表面质量 第三节影响加工表面物理力学性能的因素 第二节影响加工表面粗糙度的因素 第一节概述 第四节机械加工中的振动及其控制措施 习题七 返回目录 一 机械加工表面质量含义 一 加工表面几何特征加工表面的几何特征 主要由表面粗糙度和表面波度两部分组成 见图7 1 第一节概述 图7 1表面粗糙度和波度 第一节概述 二 加工表面层物理力学性能二 机械加工表面质量对机器使用性能和使用寿命的影响 一 表面质量对零件耐磨性的影响如图7 2所示的磨损曲线 其中Ral和Ra2分别是轻 重负荷条件下最耐磨的表面粗糙度值 图7 2表面粗糙度与磨损量的关系1 轻负荷2 重负荷 第一节概述 对任何一种金属材料也都有一个表面冷作硬化程度的最佳值Ha 低于或高于这个数值时磨损量都会增加 如图7 3所示 Ha为表面冷作硬化的最佳值 二 表面质量对零件抗腐蚀性的影响 三 表面质量对零件疲劳强度的影响 图7 3冷硬与磨损量的关系 返回本章目录 第二节影响加工表面粗糙度的因素 一 切削加工中影晌表面粗糙度的因素及改善的工艺措施 一 影响表面粗糙度的因素 二 降低表面粗糙度值的工艺措施1 选择合理的切削用量1 适当地减少进给量f进给量f对加工表面粗糙度的影响见图7 4 2 选择适当的切削速度v切削速度v越高 切削过程中切屑和加工表面层的塑性变形的程度越小 加工后表面粗糙度值也就越小 见图7 5中的Rz值曲线 第二节影响加工表面粗糙度的因素 图7 4进给量对表面粗糙度的影响 图7 5切削速度对表面粗糙度的影响 第二节影响加工表面粗糙度的因素 3 选择适当的切削深度ap2 选择适当的刀具几何参数3 改善工件材料的性能4 选择合适的切削液5 选择合适的刀具材料 三 防止或减小工艺系统振动二 磨削加工中影晌表面粗糙度的因素及其改善的工艺措施 一 磨削用量1 提高砂轮速度v砂砂轮速度v砂越高 通过单位加工面积的磨粒数越多 表面粗糙度值越小 如图7 6所示 第二节影响加工表面粗糙度的因素 图7 6砂轮速度对表面粗糙度值影响 第二节影响加工表面粗糙度的因素 2 降低工件速度v工工件速度v工越低 砂轮相对工件的进给量f越小 则磨后的表面粗糙度值越小 如图7 7所示 图7 7工件速度v工对表面粗糙度值的影响l ap 0 03mm2 ap 0 02mm3 ap O Olmm 第二节影响加工表面粗糙度的因素 二 砂轮1 选择适当粒度的砂轮砂轮粒度对加工表面粗糙度有影响 砂轮越细磨削表面粗糙度值越小 但砂轮太细 只能采用很小的磨削深度 ap 0 0025mm以下 还需时间很长的空走刀 否则砂轮易被堵塞 造成工件烧伤 为此 一般磨削所采用的砂轮粒度号都不超过80号 常用的是40 60号 2 选择小的磨削深度向磨削深度ap3 精细修整砂轮工作表面当在磨削加工的最后几次走刀之前 对砂轮进行一次精细修整 使每个磨粒产生多个等高的微刃 从而使工件的Ra值降低 返回本章目录 第三节影响加工表面物理力学性能的因素 一 加工表面层的冷作硬化变形时的温度影响塑性变形程度 温度高硬化程度减小 各种机械加工方法加工钢件后表面层的冷作硬化情况如表7 1所示 表7 1各种加工方法形成的表面层的冷作硬化情况 第三节影响加工表面物理力学性能的因素 一 影响表面层冷作硬化的因素1 刀具2 切削用量3 被加工材料二 表面层的金相组织变化三 表面层的残余应力四 减小残余挂应力 防止表面烧伤和裂纹的工艺措施 一 合理选择磨削用量 二 合理选择砂轮并及时修整 三 改善冷却方法为改善冷却方法 可采用图7 8所示的内冷却砂轮 第三节影响加工表面物理力学性能的因素 图7 8内冷却砂轮结构1 锥形盖2 切削液通孔3 砂轮中心腔4 有径向小孔的薄壁套 返回本章目录 第四节机械加工中的振动及其控制措施 一 机械加工中的强迫振动 一 强迫振动产生的原因1 机床上高速回转零件的不平衡图7 9所示是一个安装在简支梁上的电动机 以 的角速度旋转时 假如由于电动机转子不平衡而产生离心力Fo 则Fo沿X方向的分力Fx Fx Focos t 就是该梁的外界周期性干扰力 2 机床传动系统中的误差3 切削过程本身的不均匀性4 外部振源 二 强迫振动的主要特点 三 减小强迫振动的措施和途径 第四节机械加工中的振动及其控制措施 图7 9强迫振动力学模型 第四节机械加工中的振动及其控制措施 二 自激振动及其控制 一 自激振动的概念下面以图7 10所示电铃的工作原理来模拟并说明切削过程中出现的自激振动现象 图7 10电铃的工作原理1 电池2 电磁铁3 铜铃4 小锤5 弹簧片6 触点7 衔铁8 按钮 第四节机械加工中的振动及其控制措施 电铃的自激振动系统如图7 11所示 它由两部分组成 弹簧片 小锤和衔铁组成振动元件 以产生振动 电磁铁和电路组成调节元件 以产生交变力 图7 11电铃的自激振动系统 第四节机械加工中的振动及其控制措施 二 产生自激振动的几种学说1 再生效应自激振动原理图7 12为外圆磨削简图 图7 12磨削外圆时重叠切削示意图 第四节机械加工中的振动及其控制措施 下面用图7 13所示的切削过程产生再生自激振动示意图来说明再生效应自激振动原理 图7 13再生自激振动示意图a 相位角 0b 相位角滞后c 相位角超前 第四节机械加工中的振动及其控制措施 2 振型耦合自激振动原理某些切削加工 如图7 14所示用刃宽b小于螺距的宽刃刀切削方牙螺纹的外圆时 刀具并不发生重叠切削 从理论上排除了再生自激振动的可能性 图7 14纵车方牙螺纹外表面1 工件2一 刀具 第四节机械加工中的振动及其控制措施 振型耦合原理又称坐标联系原理 它主要自由度系统的自激振动现象 图7 15是具有两个自由度振动的力学模型 图7 15振型耦合自激振动原理 第四节机械加工中的振动及其控制措施 三 控制自激振动的途径1 合理选择切削用量1 切削速度v的选择如图7 16所示为车削时速度v与振幅A的关系曲线 图7 16切削速度与振幅的关系 第四节机械加工中的振动及其控制措施 2 进给量f的选择如图7 17可见 增大进给量f可使振幅A减小 因此在加工表面粗糙度允许下 选择较大的进给量以避免自激振动 图7 17进给量与振幅的关系 第四节机械加工中的振动及其控制措施 3 切削深度ap的选择根据切削深度ap与切削宽度b的关系 b ap sin r 当主偏角 r不变时 随着ap增大b亦增大 振幅A也不断增大 图7 18 图7 18切削深度与振幅的关系 第四节机械加工中的振动及其控制措施 2 合理选择刀具的几何参数1 前角 0的选择前角 0对振动影响较大 如图7 19所示 随着 0增大 振幅A随之下降 图7 19前角与振幅的关系 第四节机械加工中的振动及其控制措施 2 主偏角 r的选择主偏角 r增大时切削力Fy将减小 同时切削宽度b也减小 由图7 20可见 随着 r的增大 振幅将逐渐减小 但当 r 90 时振幅最小 3 后角 0的选择4 刀尖圆角半径 的选择 图7 20主偏角与振幅的关系 第四节机械加工中的振动及其控制措施 3 提高工艺系统的抗振性1 提高机床的抗振性2 提高刀具的抗振性图7 21a b所示为复合结构镗刀杆 图7 21复合结构镗刀杆1 铜管2 硬质合金杆3 弹簧4 吸振块5 镗刀块 第四节机械加工中的振动及其控制措施 3 提高工件安装刚性4 合理调整振型的刚度比和方位角根据上述振型搞合原理 合理调整振型的刚度比k2 kl及选择方位角 能有效地提高系统的抗振性 抑制自激振动 如采用图7 22所示的削扁镗杆进行镗孔实验 图7 23为削扁锺杆锺孔示意图 通过实验证明 当0 60 镗孔时 系统最不稳定 即产生强烈的自激振动 当115 150 时系统最稳定 不会出现自激振动 5 采用减振装置1 阻尼器它通过阻尼作用 将振功能量转换成热能散失掉 以达到减振目的 阻尼越大 减振效果亦越好 常用的有固体摩擦阻尼器 液体摩擦阻尼器和电磁阻尼器等 第四节机械加工中的振动及其控制措施 图7 22削扁镗杆1 刀头2 镗刀3 4 螺钉5 镗杆 第四节机械加工中的振动及其控制措施 图7 23削扁镗杆镗孔示意图 第四节机械加工中的振动及其控制措施 图7 24是装在车床跟刀架6上使用的干摩擦阻尼器 利用多层弹簧片5相互摩擦来消耗振动能量 图7 24干摩擦阻尼器1 工件2 触头3 壳体4 调节杆5 多层弹簧片6 跟刀架 第四节机械加工中的振动及其控制措施 图7 25是液压阻尼器 当柱塞随工件振动时 将油液从油缸前腔经小孔压向油缸后腔 利用通过小孔的阻尼来减振的 图7 25液压阻尼器1 调节杆2 壳体3 弹簧4 活塞5 油缸后腔6 小孔7 油缸前腔8 柱塞9 触头10 工件 第四节机械加工中的振动及其控制措施 2 吸振器 动力式吸振器 图7 26所示为用于镗刀杆的动力式吸振器 它是用微孔橡皮衬垫2作弹性零件 并有阻尼作用 因而能获得较好的消振作用 图7 26用于镗杆的吸振器1 附加质量2 微孔橡皮衬垫3 镗杆 第四节机械加工中的振动及其控制措施 冲击式吸振器 它是由一个自由冲击的质量与壳体组成 当系统振动时 由于自由质量的往复运动 产生冲击吸收能量 从而减小振动 图7 27所示为镗孔用的冲击式消振器 图7 27镗杆上用的冲击吸振器1 镗杆2 镗刀头3 冲击块4 端盖 返回本章目录 习题六 7 1零件机械加工表面质量主要包含哪些内容 它们对零件的使用性能和使用寿命有什么影响 7 2