2022年机械的制造工艺和加工表面质量—— .docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 陕西航空职业技术学院毕业设计（论文）说明书机电工程系 机电一体化专业毕业设计（论文）题目机械的制造工艺和加工表面质量同学姓名 学号指导老师 职称2022 年 5 月 20 日名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 目录一 机械加工表面质量的含义1 1 征表面层的几何外形特 .3 1.2 表面层的物理力学性能：.3 1.3 获得镜面的机械加工方法：.4 1.4 表面质量对零件使用性能的影响.5 二影响表面粗糙度的因素2.1 切削加工影响表面粗糙度的因素.7 2.2 工件材料的性质的影响 .7 2.3 磨削加工影响表面粗糙度的因素 三 磨削的表面质量.8 3.1 、磨削加工的特点 .8 3.2 、影响磨削加工表面粗糙度的因素.8 3.3 磨削表面层的残余应力磨削裂纹问题 .9 3.4 磨削表面层金相组织变化磨削烧伤问题 四 影响表面质量的工艺因素.10 4.1 影响机械加工表面粗糙度的因素 .11 4.2 、降低表面粗糙度的加工方法.12 4.3 影响表面物理力学性能的工艺因素 .14 4.4 、改善表面物理力学性能的加工方法.15 五 零件主要工作表面最终工序加工方法的挑选 .18 六 对表面有严格要求的行业 .18 参考文献 .19 总结.20 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 一 机械加工表面质量的含义机械加工表面质量又称为表面完整性表面质量是指零件加工后的表层状态,是零件在机械加工后被加工面的微观不平度,也叫粗糙度,以RaRzRy 三种代号加数字来表示,机械图纸中都会有相应的表面质量要求,一般是工件表面粗糙度Ra<0.8um的表面时称：镜面,表面将直接影响零件的工作性能,特殊是牢靠性和寿命,含义包括两个方面的内容：1.1 征表面层的几何外形特 也就是加工后的实际表面与抱负表面的几何外形的偏离量；面层的几何外形特主要由以下几部分组成：机械加工表面的几何外形误差 表面粗糙度 它是指加工表面上较小间距和峰谷所组成的微观几何外形特点,即加工表面的微观几何外形误差,其评定参数主要有轮廓算术平均偏差 点平均高度 Rz；Ra 或轮廓微观不平度十 表面波度 它是介于宏观外形误差与微观表面粗糙度之间的周期性外形误差,它主要是由机械加工过程中低频振动引起的,应作为工艺缺陷设法排除； 表面加工纹理 它是指表面切削加工刀纹的外形和方向,取决于表面形成过程中所采纳的机械加工方法及其切削运动的规律； 伤痕 它是指在加工表面个别位置上显现的缺陷,如砂眼、气孔、裂痕、划痕等,它们大多随机分布；1.2 表面层的物理力学性能：表面层的物理力学性能主要指以下三个方面的内容：名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 表面层的加工冷作硬化； 表面层金相组织的变化； 表面层的残余应力；1.3 获得镜面的机械加工方法：1.3.1 去除材料加工方式有：磨削、研磨、抛光、电火花；去除材料方式加工必需有以下先决条件：（1）、大额的设备投入（有些磨床价值在100 万以上）； 2 、娴熟并体会丰富的技术工人；3 、宽阔的工作环境；4 、数量巨大的冷却、润滑介质（油或液）；5 、污染环境的废弃物处理；6 、价格昂贵的砂轮；1.3.2 无切削加工方式有：滚压（采纳镜面工具）、挤压,无切削方式滚压（采纳镜面工具）加工必需有以下先决条件：1 、无需大额的设备投入（一把镜面刀具价值在1300 元左右）； 2 、无需娴熟并体会丰富的技术工人；3 、宽阔的工作环境；（4）、无需数量巨大的冷却、润滑介质（油或液）；5 、没有污染环境的废弃物处理；去除材料方式加工镜面一般在 Ra0.8-0.08um 之间；无切削方式滚压（采纳镜面工具）加工镜面一般在 Ra0.4-0.05um 之间；去除材料方式加工镜面对材料硬度基本没有限制；无切削方式滚压（采纳镜面工具）加工镜面对材料硬度要求在HRC<40°,应用金刚石材质镜面工具可加工材质硬度在HRC<70 ° ；大型油缸滚压刀去除材料方式加工镜面工件表面的硬度不会变化、耐磨强度不会增加；无切削方式滚压（采纳镜面工具）加工镜面有以下优点：（1）、提高表面粗糙度,粗糙度基本能达到 Ra0.08u 左右；（2）、修正圆度,椭圆度可0.01；（3）、提高表面硬度,使受力变形排除,硬度提高 HV40° （4）、加工后有残余应力层 ,提高疲惫强度提高 30% ；（5）、提高协作质量,削减磨损,延长零件使用寿命,但零件的加工费用反而降低；1.4 表面质量对零件使用性能的影响1.4. 对零件耐磨性的影响零件的耐磨性是零件的一项重要性能指标,当摩擦副的材料、润滑条件和加工精度确名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 定之后,零件的表面质量对耐磨性将起着关键性的作用；由于零件表面存在着表面粗糙 度,当两个零件的表面开头接触时,接触部分集中在其波峰的顶部,因此实际接触面积远 远小于名义接触面积,并且表面粗糙度越大,实际接触面积越小；在外力作用下,波峰接触部分将产生很大的压应力；当两个零件作相对运动时,开头 阶段由于接触面积小、压应力大,在接触处的波峰会产生较大的弹性变形、塑性变形及剪 切变形,波峰很快被磨平,即使有润滑油存在,也会由于接触点处压应力过大,油膜被破 坏而形成干摩擦,导致零件接触表面的磨损加剧；当然,并非表面粗糙度越小越好,假如 表面粗糙度过小,接触表面间储存润滑油的才能变差,接触表面简洁发生分子胶合、咬 焊,同样也会造成磨损加剧；但表面层的冷作硬化可使表面层的硬度提高,增强表面层的 接触刚度,从而降低接触处的弹性、塑性变形,使耐磨性有所提高；但假如硬化程度过 大,表面层金属组织会变脆,显现微观裂纹,甚至会使金属表面组织剥落而加剧零件的磨 损；1.4. 对零件疲惫强度的影响 表面粗糙度对承担交变载荷的零件的疲惫强度影响很大；在交变载荷作用下,表面粗 糙度波谷处简洁引起应力集中,产生疲惫裂纹；并且表面粗糙度越大,表面划痕越深,其 抗疲惫破坏才能越差；表面层残余压应力对零件的疲惫强度影响也很大；当表面层存在残余压应力时,能延 缓疲惫裂纹的产生、扩展,提高零件的疲惫强度；当表面层存在残余拉应力时,零件就容 易引起晶间破坏,产生表面裂纹而降低其疲惫强度；表面层的加工硬化对零件的疲惫强度也有影响；适度的加工硬化能阻挡已有裂纹的扩 展和新裂纹的产生,提高零件的疲惫强度；但加工硬化过于严峻会使零件表面组织变脆,简洁显现裂纹,从而使疲惫强度降低；1.4. 对零件耐腐蚀性能的影响 表面粗糙度对零件耐腐蚀性能的影响很大；零件表面粗糙度越大,在波谷处越简洁积 聚腐蚀性介质而使零件发生化学腐蚀和电化学腐蚀；表面层残余压应力对零件的耐腐蚀性能也有影响；残余压应力使表面组织致密,腐蚀性 介质不易侵入,有助于提高表面的耐腐蚀才能；残余拉应力的对零件耐腐蚀性能的影响就相 反；1.4. 表面质量对零件间协作性质的影响 相配零件间的协作性质是由过盈量或间隙量来打算的；在间隙协作中,假如零件协作名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 表面的粗糙度大,就由于磨损快速使得协作间隙增大,从而降低了协作质量,影响了协作的稳固性；在过盈协作中,假如表面粗糙度大,就装配时表面波峰被挤平,使得实际有效过盈量削减,降低了协作件的联接强度,影响了协作的牢靠性；因此,对有协作要求的表面应规定较小的表面粗糙度值；在过盈协作中,假如表面硬化严峻,将可能造成表面层金属与内部金属脱落的现象,从而破坏协作性质和协作精度；表面层残余应力会引起零件变形,使零件的外形、尺寸发生转变,因此它也将影响协作性质和协作精度；1.4.5对零件耐磨性的影响零件的耐磨性主要与摩擦副的材料、热处理情形和润滑条件有关；在这些条件已确定的情形下 ,零件的表面质量就起着打算性的作用；零件的磨损过程 ,通常分为三个阶段 :摩擦副刚开头工作时 ,磨损比较明显 ,称为初期磨损阶段 一般称为走合期 ；经初期磨损后 ,磨损缓慢匀称 ,进入正常磨损阶段；当磨损达到肯定程度后 ,磨损又突然加剧 ,导致零件不能正常工作 ,称为急剧磨损阶段；1.4.6 对零件其他性能的影响表面质量对零件的使用性能仍有一些其他影响；如对间隙密封的液压缸、滑阀来说,减小 表面粗糙度 Ra 可以削减泄漏、提高密封性能；较小的表面粗糙度可使零件具有较高的接触刚度；对于滑动零件,减小表面粗糙度Ra 能使摩擦系数降低、运动敏捷性增高,削减发热和功率缺失；表面层的残余应力会使零件在使用过程中连续变形,失去原有的精度,机器 工作性能恶化等；在过盈协作中,假如零件的协作表面粗糙,就装配后协作表面的凸峰被 挤平,协作件间的有效过盈量减小,降低协作件间连接强度,影响协作的牢靠性；因此对 有协作要求的表面,必需限定较小的表面粗糙度参数值； 1.4.7 表面处理技术 ：是通过表面涂覆、表面改性或复合处理技术,转变模具表面的外形、化学成分、组织 结构和应力状态,以获得所需表面性能的系统工程；从表面处理的方式上,又可分为：化 学方法、物理方法、物理化学方法和机械方法；模具的强度：热处理工艺制定不当、热处 理操作不规范或热处理设备状态不完好,造成被处理模具强度（硬度）达不到设计要 求,模具热处理和表面处理,是能否充分发挥模具材料性能的关键；真空热处理、深冷处理、包括 PVD 和 CVD 技术的气相沉积（TiN、TiC 等）、离子渗入、等离子喷涂及TRD 表面处理技术、类钻石薄膜掩盖技术、高耐磨高精度处理技术、不沾粘表面处理等技术已在模具 制造中应用,并出现良好的进展前景；模具表面激光热处理、焊接、强化和修复等技术及名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 其它模具表面强化和修复技术,也将受到进一步重视；二影响表面粗糙度的因素2.1 切削加工影响表面粗糙度的因素在加工表面留下了切削层残留面积,其外形是刀具几何外形的复映；减小进给量 vf 、主偏角、副偏角以及增大刀尖圆弧半径,均可减小残留面积的高度；此外,适当增大刀具 的前角以减小切削时的塑性变形程度,合理挑选润滑液和提高刀具刃磨质量以减小切削时 的塑性变形和抑制刀瘤、鳞刺的生成,也是减小表面粗糙度值的有效措施；（）切削加工影响表面粗糙度的因素刀具几何外形的复映刀具相对于工件作进给运动时,在加工表面留下了切削层残留面积,其外形时刀具几何外形的复映；减小进给量、主 偏角、副偏角以及增大刀尖圆弧半径,均可减小残留面积的高度；此外,适当增大刀具的 前角以减小切削时的塑性变形程度,合理挑选润滑液和提高刀具刃磨质量以减小切削时的 塑性变形和抑制刀瘤、鳞刺的生成,也是减小表面粗糙度值的有效措施；工件材料的性质 加工塑性材料时,由刀具对金属的挤压产生了塑性变形,加之刀具迫使切屑与工件分别的 撕裂作用,使表面粗糙度值加大；工件材料韧性愈好,金属的塑性变形愈大,加工表面就 愈粗糙；加工脆性材料时,其切屑呈碎粒状,由于切屑的崩碎而在加工表面留下很多麻 点,使表面粗糙；切削用量（）切削用量以较高的切削速度切削塑性材料,减小进给量可以提高表面光滑度；加工塑性材料 时,由刀具对金属的挤压产生了塑性变形,加之刀具迫使切屑与工件分别的撕裂作用,使 表面粗糙度值加大；工件材料韧性愈好,金属的塑性变形愈大,加工表面就愈粗糙；加工 脆性材料时,其切屑呈碎粒状,由于切屑的崩碎而在加工表面留下很多麻点,使表面粗 糙；切削加工影响表面粗糙度的因素2.2工件材料的性质的影响加工塑性材料时,由刀具对金属的挤压产生了塑性变形,加之刀具迫使切屑与工件分 离的撕裂作用,使表面粗糙度值加大；工件材料韧性愈好,金属的塑性变形愈大,加工表 面就愈粗糙；加工脆性材料时,其切屑呈碎粒状,由于切屑的崩碎而在加工表面留下很多名师归纳总结 麻点,使表面粗糙；第 7 页,共 21 页2.3磨削加工影响表面粗糙度的因素1 砂轮的粒度；2 砂轮的硬度；3 砂轮的修整；4 磨削速度； 5 磨削径向进给量与- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 光磨次数； 6 工件圆周进给速度与轴向进给量；7 冷却润滑液；像切削加工时表面粗糙度的形成过程一样,磨削加工表面粗糙度的形成也是由几何因素和表面金属的塑性变形来打算的；正像切削加工时表面粗糙度的形成过程一样,磨削加工表面粗糙度的形成也时由几何因素和表面金属的塑性变形来打算的示例：液压缸和滑阀对于液压缸和滑阀,较大的表面粗糙度值会影响密封性；对于工作时滑动的零件,恰当的表面粗糙度值能提高运动的敏捷性,削减发热和功率缺失；零件表面层的残余应力会使加工好的零件因应力重新分布而变形,从而影响其尺寸和外形精度等；摩擦表面的正确粗糙度视不同材料和工作要件而异 ,一般大致在 V0. 8 V0. 4 左右；对于完全液体润滑 ,金属表面完全不接触 ,由一层油膜隔开 ,因此要求摩擦副表面粗糙度应不刺破油膜 ,粗糙度越小 ,答应的油膜越薄,承载才能越大 ,就表面粗糙度越小越有利；三 磨削的表面质量3.1、磨削加工的特点磨削精度高,通常作为终加工工序；但磨削过程比切削复杂；磨削加工采纳的工具是砂轮；磨削时,虽然单位加工面积上磨粒很多,本应表面粗糙度很小,但在实际加工中,由 于磨粒在砂轮上分布不匀称,磨粒切削刃钝圆半径较大,并且大多数磨粒是负前角,很不 锐利,加工表面是在大量磨粒的滑擦、耕犁和切削的综合作用下形成的,磨粒将加工表面 刻划出很多微小的沟槽,并相伴着塑性变形,形成粗糙表面；同时,磨削速度高,通常 v 砂=4050m / s,目前甚至高达v砂=80200m / s,因而磨削温度很高,磨削时产生的高温会加剧加工表面的塑性变形,从而更加增大了加工表面的粗糙度值；有时磨削点邻近的瞬时温度 可高达 8001000,这样的高温会使加工表面金相组织发生变化,引起烧伤和裂纹；另 外,磨削的径向切削力大,会引起机床发生振动和弹性变形；3.2、影响磨削加工表面粗糙度的因素 3.2.1 影响磨削加工表面粗糙度的因素有很多,主要的有：砂轮的粒度越细,单位面积上的磨粒数越多,在磨削表面的刻痕越 砂轮的影响 细,表面粗糙度越小；但如粒度太细,加工时砂轮易被堵塞反而会使表面粗糙度增大,仍 简洁产生波纹和引起烧伤；砂轮的硬度应大小合适,其半钝化期愈长愈好；砂轮的硬度太 高,磨削时磨粒不易脱落,使加工表面受到的摩擦、挤压作用加剧,从而增加了塑性变 形,使得表面粗糙度增大,仍易引起烧伤；但砂轮太软,磨粒太易脱落,会使磨削作用减 弱,导致表面粗糙度增加,所以要挑选合适的砂轮硬度；砂轮的修整质量越高,砂轮表面名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 的切削微刃数越多、各切削微刃的等高性越好,磨削表面的粗糙度越小； 磨削用量的影响 增大砂轮速度,单位时间内通过加工表面的磨粒数增多,每颗磨 粒磨去的金属厚度削减,工件表面的残留面积削减；同时提高砂轮速度仍能削减工件材料 的塑性变形,这些都可使加工表面的表面粗糙度值降低；降低工件速度,单位时间内通过 加工表面的磨粒数增多,表面粗糙度值减小；但工件速度太低,工件与砂轮的接触时间 长,传到工件上的热量增多,反面会增大粗糙度,仍可能增加表面烧伤；增大磨削深度和 纵向进给量,工件的塑性变形增大,会导致表面粗糙度值增大；径向进给量增加,磨削过 程中磨削力和磨削温度都会增加,磨削表面塑性变形程度增大,从而会增大表面粗糙度 值；为在保证加工质量的前提下提高磨削效率,可将要求较高的表面的粗磨和精磨分开进 行,粗磨时采纳较大的径向进给量,精磨时采纳较小的径向进给量,最终进行无进给磨 削,以获得表面粗糙度值很小的表面； 工件材料 工件材料的硬度、塑性、导热性等对表面粗糙度的影响较大；塑性大的 软材料简洁堵塞砂轮,导热性差的耐热合金简洁使磨料早期崩落,都会导致磨削表面粗糙 度增大；另外,由于磨削温度高,合理使用切削液既可以降低磨削区的温度,削减烧伤,仍可以冲去脱落的磨粒和切屑,防止划伤工件,从而降低表面粗糙度值；3.3 磨削表面层的残余应力磨削裂纹问题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23 倍,磨粒对加工表面的作用引起冷塑性变形,产生压应力；另一方面,磨削温度高,磨削热量很大,简洁引起热塑性变形,表面显现拉应力；当 残余拉应力超过工件材料的强度极限时,工件表面就会显现磨削裂纹；磨削裂纹有的在外 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；磨削用量是影响磨削裂纹的首要因素,磨削深度和纵向走刀量大,就塑性变形大,切 削温度高,拉应力过大,可能产生裂纹；此外,工件材料含碳量高者易裂纹；磨削裂纹仍 与淬火方式、淬火速度及操作方法等热处理工序有关；为了排除和削减磨削裂纹,必需合 理挑选工件材料、合理挑选砂轮；正确制订热处理工艺；逐步减小切除量；积极改善散热 条件,加强冷却成效,设法降低切削热；3.4 磨削表面层金相组织变化磨削烧伤问题3.4.磨削表面层金相组织变化与磨削烧伤名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 机械加工过程中产生的切削热会使得工件的加工表面产生猛烈的温升,当温度超过工 件材料金相组织变化的临界温度时,将发生金相组织转变；在磨削加工中,由于多数磨粒 为负前角切削,磨削温度很高,产生的热量远远高于切削时的热量,而且磨削热有6080%传给工件,所以极简洁显现金相组织的转变,使得表面层金属的硬度和强度下降,产生残余应力甚至引起显微裂纹,这种现象称为磨削烧伤；产生磨削烧伤时,加工表面常 会显现黄、褐、紫、青等烧伤色,这是磨削表面在瞬时高温下的氧化下膜颜色；不同的烧 伤色,说明工件表面受到的烧伤程度不同；3.4. 磨削淬火 磨削淬火时,工件表面层由于受到瞬时高温的作用,将可能产生以下三种金相组织变 化：（1）假如磨削表面层温度未超过相变温度,但超过了马氏体的转变温度,这时马氏体 将转变成为硬度较低的回火屈氏体或索氏体,这叫回火烧伤；（2）假如磨削表面层温度超过相变温度,就马氏体转变为奥氏体,这时如无切削液,就磨削表面硬度急剧下降,表层被退火,这种现象称为退火烧伤；干磨时很简洁产生这种 现象；（3）假如磨削表面层温度超过相变温度,但有充分的切削液对其进行冷却,就磨削表 面层将急冷形成二次淬火马氏体,硬度比回火马氏体高,不过该表面层很薄,只有几微 M 厚,其下为硬度较低的回火索氏体和屈氏体,使表面层总的硬度仍旧降低,称为淬火烧 伤；3.4.磨削烧伤的改善措施 影响磨削烧伤的因素主要是磨削用量、砂轮、工件材料和冷却条件；由于磨削热是造 成磨削烧伤的根本缘由,因此要防止磨削烧伤,就应尽可能削减磨削时产生的热量及尽量 削减传入工件的热量；详细可采纳以下措施：（1）合理挑选磨削用量不能采纳太大的磨削深度,由于当磨削深度增加时,工件的塑性变形会随之增加,工件表面及里层的温度都将上升,烧伤亦会增加；工件速度增加,磨削区表面温度会增高,但由于热作用时间削减,因而可减轻烧伤；（2）工件材料 工件材料对磨削区温度的影响主要取决于它的硬度、强度、韧性和热 导率；工件材料硬度、强度越高,韧性越大,磨削时耗功越多,产生的热量越多,越易产 生烧伤；导热性较差的材料,在磨削时也简洁显现烧伤；名师归纳总结 （3）砂轮的挑选硬度太高的砂轮,钝化后的磨粒不易脱落,简洁产生烧伤,因此用第 10 页,共 21 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 软砂轮较好；选用粗粒度砂轮磨削,砂轮不易被磨削堵塞,可削减烧伤；结合剂对磨削烧伤 也有很大影响,树脂结合剂比陶瓷结合剂简洁产生烧伤,橡胶结合剂比树脂结合剂更易产生 烧伤；（4）冷却条件 为降低磨削区的温度,在磨削时广泛采纳切削液冷却；为了使切削液 能喷注到工件表面上,通常增加切削液的流量和压力并采纳特殊喷嘴,图 3- 17 所示为采纳 高压大流量切削液,并在砂轮上安装带有空气挡板的切削液喷嘴,这样既可加强冷却作 用,又能减轻高速旋转砂轮表面的高压附着作用,使切削液顺当地喷注到磨削区；此外,仍可采纳多孔砂轮、内冷却砂轮和浸油砂轮,四影响表面质量的工艺因素 4.1 影响机械加工表面粗糙度的因素 1.1 影响切削加工表面粗糙度的因素 在切削加工中,影响已加工表面粗糙度的因素主要包括几何因素、物理因素和加工中 工艺系统的振动；下面以车削为例来说明； 几何因素 切削加工时表面粗糙度的值主要取决于切削面积的残留高度；下面两式为车 削时残留面积高度的运算公式：名师归纳总结 当刀尖圆弧半径r=0 时,残留面积高度H 为如图（ a）第 11 页,共 21 页Hctgkrfctgkr当刀尖圆弧r 0 时,残留面积高度H 为如图（ b）H8fr从上面两式可知,进给量f、主偏角k r、副偏角kr 和刀尖圆弧半径r 对切削加工表面粗糙度的影响较大；减小进给量f、减小主偏角kr 和副偏角kr 、增大刀尖圆弧半径r ,都能减小残留面积的高度H,也就减小了零件的表面粗糙度- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 物理因素 在切削加工过程中,刀具对工件的挤压和摩擦使金属材料发生塑性变 形,引起原有的残留面积扭曲或沟纹加深,增大表面粗糙度；当采纳中等或中等偏低的切 削速度切削塑性材料时,在前刀面上简洁形成硬度很高的积屑瘤,它可以代替刀具进行切 削,但状态极不稳固,积屑瘤生成、长大和脱落将严峻影响加工表面的表面粗糙度值；另外,在切削过程中由于切屑和前刀面的猛烈摩擦作用以及撕裂现象,仍可能在加工表面上 产生鳞刺,使加工表面的粗糙度增加； 动态因素振动的影响 在加工过程中,工艺系统有时会发生振动,即在刀具与 工件间显现的除切削运动之外的另一种周期性的相对运动；振动的显现会使加工表面显现 波纹,增大加工表面的粗糙度,猛烈的振动仍会使切削无法连续下去；除上述因素外,造成已加工表面粗糙不平的缘由仍有被切屑拉毛和划伤等；1.2 降低表面粗糙度的工艺措施 在精加工时,应挑选较小的进给量f、较小的主偏角kr 和副偏角kr 、较大的刀尖圆弧半径 r,以得到较小的表面粗糙度； 加工塑性材料时,采纳较高的切削速度可防止积屑瘤的产生,减小表面粗糙度； 依据工件材料、加工要求,合理挑选刀具材料,有利于减小表面粗糙度； 适当的增大刀具前角和刃倾角,提高刀具的刃磨质量,降低刀具前、后刀面的表面 粗糙度均能降低工件加工表面的粗糙度； 对工件材料进行适当的热处理,以细化晶粒,匀称晶粒组织,可减小表面粗糙度； 挑选合适的切削液,减小切削过程中的界面摩擦,降低切削区温度,减小切削变 形,抑制鳞刺和积屑瘤的产生,可以大大减小表面粗糙度；名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 4.2 、降低表面粗糙度的加工方法4.2. 超精亲密削和低粗糙度磨削加工 超精亲密削加工超精亲密削是指表面粗糙度为Ra0.04 m 以下的切削加工方法；超精亲密削加工最关键的问题在于要在最终一道工序切削0.1m 的微薄表面层,这就既要求刀具极其锐利,刀具钝圆半径为纳 M 级尺寸,又要求这样的刀具有足够的耐用度,以维护 其锐利；目前只有金刚石刀具才能达到要求；超精亲密削时,走刀量要小,切削速度要非 常高,才能保证工件表面上的残留面积小,从而获得微小的表面粗糙度；小粗糙度磨削加工 为了简化工艺过程,缩短工序周期,有时用小粗糙度磨削替代 光整加工；小粗糙度磨削除要求设备精度高外,磨削用量的挑选最为重要；在挑选磨削用 量时,参数之间往往会相互冲突和排斥；例如,为了减小表面粗糙度,砂轮应修整得细一 些,但如此却可能引起磨削烧伤；为了防止烧伤,应将工件转速加快,但这样又会增大表 面粗糙度,而且简洁引起振动；采纳小磨削用量有利于提高工件表面质量,但会降低生产 效率而增加生产成本；而且工件材料不同其磨削性能也不一样,一般很难凭手册确定磨削 用量,要通过试验不断调整参数,因而表面质量较难精确掌握；近年来,国内外对磨削用量最优化作了不少争论,分析了磨削用量与磨削力、磨削热之间的关系,并用图表表示各 参数的正确组合,加上运算机的运用,通过指令进行过程掌握,使得小粗糙度磨削逐步得 到了应有的成效；4.2.2 采纳超精密加工、珩磨、研磨等方法作为最终工序加工 超精密加工、珩磨等都是利用磨条以肯定压力压在加工表面上,并作相对运动以降低表面粗糙度和提高精度的方法,一般用于表面粗糙度为Ra0.4 m 以下的表面加工；该加工工艺由于切削速度低、压强小,所以发热少,不易引起热损耗,并能产生残余压应力,有 利于提高零件的使用性能；而且加工工艺依靠自身定位,设备简洁,精度要求不高,成本 较低,简洁实行多工位、多机床操作,生产效率高,因而在大批量生产中应用广泛；珩磨 珩磨是利用珩磨工具对工件表面施加肯定的压力,同时珩磨工具仍要相对工 件完成旋转和直线往复运动,以去除工件表面的凸峰的一种加工方法；珩磨后工件圆度和圆 柱 度 一 般 可 控 制 在0.0030.005mm , 尺 寸 精 度 可 达IT6IT5 , 表 面 粗 糙 度 在Ra0.20.025 m之间 由于珩磨头和机床主轴是浮动联接,因此机床主轴回转运动误差对工件的加工精度没有影 响；由于珩磨头的轴线往复运动是以孔壁作导向的,即是按孔的轴线进行运动的,故在珩 磨时不能修正孔的位置偏差,工件孔轴线的位置精度必需由前一道工序来保证；名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 超精加工 超精加工是用细粒度油石,在较低的压力和良好的冷却润滑条件下,以快而 短促的往复运动,对低速旋转的工件进行振动研磨的一种微量磨削加工方法；超精加工的 加工余量一般为 310 m,所以它难以修正工件的尺寸误差及外形误差,也不能提高表面 间的相互位置精度,但可以降低表面粗糙度值,能得到表面粗糙度为 Ra0.10.01 m的表 面；目前,超精加工能加工各种不同材料,如钢、铸铁、黄铜、铝、陶瓷、玻璃、花岗岩 等,能加工外圆、内孔、平面及特殊轮廓表面,广泛用于对曲轴、凸轮轴、刀具、轧辊、轴承、精密量仪及电子仪器等精密零件的加工； 研磨 研磨是利用研磨工具和工件的相对运动,在研磨剂的作用下,对工件表面进行光 整加工的一种加工方法；研磨可采纳专用的设备进行加工,也可采纳简洁的工具,如研磨 心棒、研磨套、研磨平板等对工件表面进行手工研磨；研磨可提高工件的外形精度及尺寸精度,但不能提高表面位置精度,研磨后工件的尺寸精度可达0.001mm,表面粗糙度可达Ra0.0250.006 m；研磨的适用范畴广,既可加工金属,又可加工非金属,如光学玻璃、陶 瓷、半导体、塑料等；一般说来,刚玉磨料适用于对碳素工具钢、合金工具钢、高速钢及 铸铁的研磨,碳化硅磨料和金刚石磨料适用于对硬质合金、硬铬等高硬度材料的研磨； 抛光 抛光是在布轮、布盘等软性器具涂上抛光膏,利用抛光器具的高速旋转,依 靠抛光膏的机械刮擦和化学作用去除工件表面粗糙度的凸峰,使表面光泽的一种加工方 法；抛光一般不去除加工余量,因而不能提高工件的精度,有时可能仍会损坏已获得的精 度；抛光也不行能减小零件的外形和位置误差；工件表面经抛光后,表面层的残余拉应力会 有所削减；4.3 影响表面物理力学性能的工艺因素 在切削加工中,工件由于受到切削力和切削热的作用,使表面层金属的物理机械性能产生 变化,最主要的变化是表面层金属显微硬度的变化、金相组织的变化和残余应力的产生；由于磨削加工时所产生的塑性变形和切削热比刀刃切削时更严峻,因而磨削加工后加工表面层上述三项物理机械性能的变化会很大；4.3.1表面层残余应力 外载荷去除后,仍残存在工件表层与基体材料交界处的相互平稳的应力称为残余应力；产生表面残余应力的缘由主要有：冷态塑性变形引起的残余应力 切削加工时,切削区会产生大量的切削热,加工表 面在切削力的作用下产生猛烈的塑性变形,表层金属的比容增大,体积膨胀,但受到与它 相连的里层金属的阻挡,从而在表层产生了残余压应力,在里层产生了残余拉应力；当刀名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 具在被加工表面上切除金属时,由于受后刀面的挤压和摩擦作用,表层金属纤维被严峻拉 长,仍会受到里层金属的阻挡,而在表层产生残余压应力,在里层产生残余拉应力； 热态塑性变形引起的残余应力 切削加工时,大量的切削热会使加工表面产生热膨 胀,由于基体金属的温度较低,会对表层金属的膨胀产生阻碍作用,因此表层产生热态压 应力；当加工终止后,表层温度下降要进行冷却收缩,但受到基体金属阻挡,从而在表层 产生残余拉应力,里层产生残余压应力；假如在加工中工件表层温度超过金相组织的转变温 金相组织变化引起的残余应力 度,就工件表层将产生组织转变,表层金属的比容将随之发生变化,而表层金属的这种比 容变化必定会受到与之相连的基体金属的阻碍,从而在表层、里层产生相互平稳的残余应 力；例如在磨削淬火钢时,由于磨削热导致表层可能产生回火,表层金属组织将由马氏体 转变成接近珠光体的屈氏体或索氏体,密度增大,比容减小,表层金属要产生相变收缩但 会受到基体金属的阻挡,而在表层金属产生残余拉应力,里层金属产生残余压应力；假如 磨削时表层金属的温度超过相变温度,且冷却以充分,表层金属将成为淬火马氏体,密度 减小,比容增大,就表层将产生残余压应力,里层就产生残余拉应力4.3.2表面层加工硬化 加工硬化的产生及衡量指标 机械加工过程中,工件表层金属在切削力的作用下产生强 烈的塑性变形,金属的晶格扭曲,晶粒被拉长、纤维化甚至破裂而引起表层金属的强度和 硬度增加,塑性降低,这种现象称为加工硬化（或冷作硬化）；另外,加工过程中产生的 切削热会使得工件表层金属温度上升,当上升到肯定程度时,会使得已强化的金属回复到 正常状态,失去其在加工硬化中得到的物理力学性能,这种现象称为软化；因此,金属的 加工硬化实际取决于硬化速度和软化速度的比率；评定加工硬化的指标有以下三项：表面层的显微硬度HV；NHVHV0硬化层深度h（ m）；硬化程度NHV0式中： HV 金属原先的显微硬度；名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 影响加工硬化的因素 切削用量的影响力 切削用量中进给量和切削速度对加工硬化的影响较大；增大进 给量,切削力随之增大,表层金属的塑性变形程度增大,加工硬化程度增大；增大切削速 度,刀具对工件的作用时间削减,塑性