第七部分 机械加工精度.ppt

2．影响磨削加工表面粗糙度的因素 砂轮的线速度：砂轮线速度越高，粗糙度越低 工件的线速度：工件线速度越低，粗糙度越低 纵向进给量：纵向进给量增加，粗糙度增大 光磨次数：光磨次数越多，粗糙度越低 砂轮性质对粗糙度影响： 砂轮的粒度 砂轮的硬度 砂轮的修整 工件材料的影响： 工件材料太软、太硬、太韧都不容易降低粗糙度 3．磨削表面层的残余应力——磨削裂纹问题 磨削过程中残余应力的产生 磨削加工比切削加工的表面残余应力更为复杂：一方面，磨粒切削刃为负前角，法向切削力一般为切向切削力的2~3倍（切削加工时只有0.5倍）磨粒对加工表面作用，引起冷塑性变形，产生压应力；另一方面，磨削温度高，易引起热塑性变形，表面出现拉应力 磨削时，残余应力可能超过材料的强度极限，零件会产生裂纹，有的在外表层，有的在内层下；裂纹方向常与磨削方向垂直，或呈网状；裂纹常与烧伤同现 磨削裂纹产生的原因 磨削用量：磨削深度和纵向走刀量大，则塑性变形大，切削温度高，拉应力过大，可能产生裂纹 工件材料：含碳量高者易裂纹 热处理工序：与淬火方式、速度及操作方法有关 消除和减少磨削裂纹的措施 合理选材 正确制订热处理工艺 逐渐减小切除量 改善散热条件，加强冷却效果，设法降低切削热 合理选择砂轮 4．磨削表面层金相组织变化——磨削烧伤问题 磨削过程中的烧伤问题 磨削过程中，由于磨削温度很高，而且磨削热有60~80%传给工件，当磨削温度超过相变临界点时，则会引起工件表面的金相组织发生变化，此时表面层的显微硬度也相应发生变化，这种现象称为磨削烧伤 磨削烧伤的类型： 磨削淬火钢时，会产生如下三种金相组织变化 退火烧伤：磨削温度超过相变温度Ac3，未予冷却时 淬火烧伤：磨削温度超过相变温度Ac3，充分冷却时 回火烧伤：磨削温度低于相变温度Ac3，但超过350℃时 三种烧伤以退火烧伤最为严重 磨削后，表面常出现黄、褐、紫、青等烧伤色，这是工件在瞬时高温下产生的氧化膜颜色，相当于回火时的颜色 影响烧伤的因素 磨削用量 磨削深度增加，烧伤增加 纵向进给量增加，烧伤减少 工件转速增大，发热量增大，但接触时间缩短 工件材料 材料硬度高，磨削热量多，易烧伤 材料过软，易堵塞砂轮而产生烧伤 材料强度高，耗功多，发热量大，易烧伤 材料韧性好，磨削力大，发热量大，易烧伤 材料导热性能差，易烧伤 砂轮选择 砂轮硬度太高，自砺性差，易发生烧伤 树脂结合剂比陶瓷结合剂容易产生烧伤 橡胶结合剂比树脂结合剂更易产生烧伤 砂轮粒度越细，越容易发生烧伤 冷却条件： 冷却、散热条件越差，越易发生烧伤 避免烧伤的途径 设法减少磨削热量的产生、加速热量的传出，采取强有力冷却方式 合理选择磨削用量，适当提高工件的转速 合理选择砂轮的硬度和粒度 六、控制表面质量的工艺途径 提高加工表面质量的加工方法有两大类： 低效率、高成本的工艺措施，寻求各工艺参数的最佳组合，以降低表面粗糙度 着重改善表面的物理力学性能，提高工件的表面质量 1．降低表面粗糙度的加工方法 超精密切削和低粗糙度磨削 主要是在机床上下功夫 采用超精加工、珩磨、研磨、抛光等方法作为终工序加工 2．改善表面物理力学性能的加工方法 滚压加工 利用淬过火的滚压工具对工件表面施加压力，使其产生塑性变形，金属表面晶格产生畸变，硬度增加，并使表面冷和产生残余（压）应力，从而提高零件的承载能力和疲劳强度 金刚石压光 利用金刚石挤压，压光后Ra可达0.4~ 0.02μm。 喷丸强化 ）利用大量的珠丸（φ0.4~φ2的铸铁、砂石或钢丸）高速打击已加工表面，使表面产生冷硬层和残余（压应力，从而提高零件的疲劳强度 液体磨料强化 利用液体和磨料的混合物高速喷射到已加工表面，以强化工件表面，提高工件的耐磨性、抗蚀性和抗疲劳强度 概述 加工表面几何特征包括表面粗糙度、表面波度、表面加工纹理方向等，其中表面粗糙度是构成加工表面几何特征的基本单元，它主要受几何因素、物理因素和机械加工振动因素的作用和影响。 一、切削加工中影响表面粗糙度的因素 1．几何因素 尖刀切削时： 带圆角半径的刀切削时： 刀具的几何形状和角度以及切削用量中的进给量的表面粗糙度影响较大。 （1）用尖头刀车削时，残留面积最大高度： H = Rmax = f/(ctgkr + ctgkrˊ) （2）用圆头刀车削时，残留面积最大高度： H = Rmax ≈ f2/8·rε 2、物理因素 刀具的刃口圆角及后刀面的挤压与摩擦使材料发生塑性变形，恶化了表面质量； 加工塑性材料而形成带状切屑时，产生的积屑瘤，也将表面粗糙度；切削时机械的振动，会使工件的表面粗糙度增大。 3．工艺因素 ①分为与切削刀具有关的因素； ②与工件有关的因素；