机械加工质量及其控制ppt课件.ppt

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1、第四章 机械加工质量及其控制4.1 机械加工质量概述4.2 机械加工精度的影响因素4.3 机床几何误差及其对加工精度的影响4.4 工艺系统受力变形与受热变形对加工精度的影响4.5 工件内应力对加工精度影响4.6 加工误差的统计分析4.7 机械加工表面质量学习指南n机械加工质量主要包括加工精度和加工表面质量两个方面。n在影响机械加工精度的诸多误差因素中，机床的几何误差、工艺系统的受力变形和受热变形占有突出的位置，学习者应了解这些误差因素是如何影响加工误差的。n在影响机械加工表面质量的诸多因素中，切削用量、刀具几何角度以及工件、刀具材料等起重要作用，学习者应了解这些因素对加工表面质量的影响规律。n

2、应学会分析加工误差产生的物理原因，从而找出控制加工误差的方法。同时还应学会运用统计学方法对加工误差进行统计分析，以从加工误差的统计特征，确定出加工误差的变化规律及可能采取的控制方法。4.1 机械加工质量概述学习要点：学习要点：n掌握机械加工质量和加工精度的概念n熟知尺寸精度、形状精度和位置精度的获得方法n了解表面质量对零件使用性能的影响。 4.1 机械加工质量概述n机械加工质量的内涵相组织变化）变质层（力学性能及金材料性能方面表面粗糙度微观相互位置误差形状误差尺寸误差加工误差宏观几何方面加工质量机械加工后最外层表面与周围环境界面的几何形状误差波度：介于宏观几何形状误差与微观表面粗糙度之间的几何

3、形状误差4.1 机械加工质量概述零件加工表面的粗糙度和波度 波度：波长，波高H4.1 机械加工质量概述n机械加工质量的内涵相组织变化）变质层（力学性能及金材料性能方面表面粗糙度微观相互位置误差形状误差尺寸误差加工误差宏观几何方面加工质量机械加工后，零件一定深度表面层的物理力学性质等方面的质量与基体相比发生的变化，称加工变质层4.1 机械加工质量概述加工变质层的构成情况（P116）变质层构成厚度成因吸附层污染层、化合物层、物理化学吸附层、异物嵌入层（积屑瘤碎片、磨粒嵌入）8m外界因素结晶组织变化层（压缩层）非晶体层、微细结晶层、位错密度升高层、孪晶层、便面合金化层、纤维化层、相变层、再结晶层几十

4、至几百微米切削力引起塑性变形应力变质层残余应力层4.1 机械加工质量概述n加工精度及加工误差 零件加工后实际几何参数（尺寸、形状和各表面间相互位置）与理想几何参数（形状、位置无误差，尺寸位于零件图纸规定的公差带中心）的 符合 程度 加工精度 不符合 程度 加工误差符合程度高，加工精度高；加工精度高，加工误差小。形状误差应限制在形状公差之内；位置误差应限制在位置公差范围之内。如不作特殊说明，零件的形状误差和位置误差不应大于零件尺寸公差的二分之一。如对零件的形状误差或位置误差有特别要求，应在尺寸公差之外另加标注。 如图所示夹具底板零件，其顶面于底面之间的距离尺寸为自由公差，但其顶面对底面的平行度误

5、差要求很高，需特别加以标注。4.1 机械加工质量概述n机械加工精度的获得方法尺寸精度（1）试切法（2）调整法（3）定尺寸刀具法零件加工表面尺寸由刀具确定，孔（钻、扩、铰）；键槽（键槽铣刀）；成形刀具（成型表面） （4）自动控制法 数控加工（尺寸测量装置+进给机构+控制装置加工过程中的尺寸测量+刀具补偿调整）BA试切法试切+测量+调整效率低，对操作者水平要求高单件、小批生产或高精度零件加工调整法试切好工件/标准样件+对刀装置 成批、大量生产4.1 机械加工质量概述n机械加工精度的获得方法形状精度（1）成形运动法：刀具相对于工件有规律的切削成形运动 例：轨迹法、展成法、相切法和成形刀具法（2）非成

6、形运动法：通过表面形状检验，人工修整加工 成形运动法轨迹法工件表面的生线（母线和导线）均由轨迹运动生成 成型法 工件的一条生线通过刀刃的形状直接获得 成形运动法相切法工件的一条生线是刀刃运动轨迹的包络线 范成法/展成法其工件的一条生线也是刀刃运动轨迹的包络线，且包络线需通过刀具与工件之间的范成运动来生成 4.1 机械加工质量概述n机械加工精度的获得方法形状精度（1）成形运动法：刀具相对于工件有规律的切削成形运动 例：轨迹法、展成法、相切法和成形刀具法（2）非成形运动法：通过表面形状检验，人工修整加工 例：样板加工 效率低，但当零件形状精度要求很高（高于机床设备所能提供的成形运动精度）时采用4.

7、1 机械加工质量概述n机械加工精度的获得方法位置精度（1）一次装夹获得法 零件表面的位置精度在一次装夹中由刀具相对于工件的成形运动位置关系保证；（2）多次装夹获得法 通过刀具相对工件的成形运动与工件定位基准面之间的位置关系来保证零件表面的位置精度（3）非成形运动法 人工修整，反复检测、加工 4.1 机械加工质量概述一次装夹获得法 车床上一次安装车外圆和端面，则端面相对于外圆表面的垂直度由车床横向溜板运动轨迹与车床主轴回转中心线的垂直度来保证4.1 机械加工质量概述n机械加工精度的获得方法位置精度（1）一次装夹获得法 零件表面的位置精度在一次装夹中由刀具相对于工件的成形运动位置关系保证；（2）多

8、次装夹获得法 通过刀具相对工件的成形运动与工件定位基准面之间的位置关系来保证零件表面的位置精度（3）非成形运动法 人工修整，反复检测、加工 4.1 机械加工质量概述多次装夹获得法0.1/互为基准，经三次反复加工，保证两平面平行度0.1AA选择顶尖孔为基准，在调头的两次装夹中统一基准，磨轴上两轴颈，保证两轴颈的同轴度要求。4.2 机械加工精度的影响因素n学习要点：学习要点：掌握机械加工工艺系统原始误差的概念，掌握工艺系统原始误差（包括静误差和动误差）对机械加工精度的影响及控制方法，深刻理解和掌握误差敏感方向的概念及其在机械加工精度分析中的应用。 4.2 机械加工精度的影响因素n概念：机械加工工艺

9、系统 加工过程中，由机床、夹具、刀具、量具和工件构成的封闭系统称为机械加工工艺系统4.2 机械加工精度的影响因素n工艺系统原始误差工件内应力刀具磨损受热变形受力变形与加工过程有关测量误差调整误差原理误差量具误差刀具误差夹具误差机床误差与加工过程无关原始误差零件未加工前工艺系统本身所具有的误差例：数控插补加工、相切法和范成法加工工艺系统静误差工艺系统原有精度被破坏而产生的附加误差因素工艺系统动误差4.2 机械加工精度的影响因素n误差敏感方向切削加工过程中，由于各种原始误差的影响，会使刀具和工件之间正确的几何关系遭到破坏，引起加工误差。不同方向的原始误差，对加工误差的影响程度不同。当原始误差与工序

10、尺寸方向一致时，原始误差对加工精度的影响最大。xxyRAARoOA例：车削加工，工件回转轴线O，刀尖正确位置Ay4.2 机械加工精度的影响因素n误差敏感方向刀尖由A移至A或A导致的工件半径上的误差是一样的，为R AA2RyAAxRRR2oxxyRAARoOA例：车削加工，工件回转轴线O，刀尖正确位置Ay22oo22o22o22oyRR2RRRyRRRR)(设：Ro=25mm，y=0.1mm则：R=0.0002mm4.2 机械加工精度的影响因素n误差敏感方向xxyRAARoOA例：车削加工，工件回转轴线O，刀尖正确位置Ay AA2RyAAxRRR2o当原始误差的方向在加工表面法线方向时，引起的加

11、工误差最大。当原始误差的方向在加工表面切线方向时，引起的加工误差最小，可以忽略不计影响加工精度最大的方向（即通过影响加工精度最大的方向（即通过刀刃的加工表面的法向）称为误差刀刃的加工表面的法向）称为误差敏感方向。敏感方向。4.2 机械加工精度的影响因素误差的敏感方向 4.3 机床几何误差及其对加工精度的影响学习要点：学习要点：n掌握机床主轴回转精度的概念及对加工精度的影响，了解主轴回转误差产生的原因及提高主轴回转精度的措施；n掌握机床导轨导向精度的概念及对加工精度的影响，掌握机床成形运动之间的位置关系精度及其对加工精度的影响，了解提高这些精度的措施。 4.3 机床几何误差及其对加工精度的影响n

12、机床几何原始误差p基本成形运动自身误差基本成形运动自身误差u主轴回转误差u直线进给运动误差p成形运动之间的相对误差成形运动之间的相对误差u纵向进给与主轴轴线不平行u纵向、横向进给不垂直nf4.3 机床几何误差及其对加工精度的影响n机床主轴回转精度n主轴O 机床主轴作回转运动时，在任一截面上若只有一点O的速度为零，则该点为主轴的回转中心。由于主轴回转误差，回转中心的位置时刻变动，为瞬时回转中心。主轴回转精度高低，以规定测量截面内，主轴瞬时回转中心相对于其平均位置来衡量4.3 机床几何误差及其对加工精度的影响n主轴回转误差 - 三种形式举例举例4.3 机床几何误差及其对加工精度的影响举例：采用滑动

13、轴承时主轴径向跳动分析OOOO（a）轴颈不圆（b）轴承孔不圆车床车床：切削力方向不变，主轴轴颈的圆度误差将在回转过程中引起轴线位置产生瞬时变化，造成径向跳动；而轴承内孔有圆度误差时，其影响较小 镗床镗床：由于切削力作用方向是变化的，因而当滑动轴承内孔有圆度误差时，将使主轴在回转的过程中产生径向跳动，引起镗孔的圆度误差 4.3 机床几何误差及其对加工精度的影响n主轴径向跳动的主要原因- 主轴轴承副的制造误差滑动轴承n轴颈不圆n轴承孔不圆n油膜涡动滚动轴承n外环与箱体配合质量n内环与轴颈配合质量n内外环滚道圆度n间隙、受力变形n滚动体形状不一致4.3 机床几何误差及其对加工精度的影响举例： 止推轴

14、承端面误差对主轴轴向跳动的影响n=0n0若只有一个端面滚道存在误差，对端面跳动影响很小；只有当两个滚道端面均存在误差时，才会引起较大的跳动量 4.3 机床几何误差及其对加工精度的影响n主轴轴向窜动的主要原因-滚动轴承：n止推轴承两个滚道与轴线的垂直度误差n滚动体的形状误差和尺寸一致性滑动轴承：n主轴轴颈的轴向承载面或主轴轴承的承载端面与主轴回转轴线之间的垂直度误差4.3 机床几何误差及其对加工精度的影响n主轴回转误差对加工精度的影响 考虑误差敏感方向主轴径向跳动n回转面加工：圆度误差 eg：车床上车外圆、镗孔 镗床上镗孔n平面加工：平面度误差 eg：卧式铣床上铣平面nn4.3 机床几何误差及其

15、对加工精度的影响n主轴回转误差对加工精度的影响主轴轴向窜动n端面加工（车、镗）平面度误差端面相对于内外圆的垂直度误差n螺纹加工：螺距误差4.3 机床几何误差及其对加工精度的影响n主轴回转误差对加工精度的影响主轴角度摆动 主轴角度摆动对加工误差的影响与主轴径向跳动对加工误差的影响相似，主要区别在于主轴的角度摆动不仅影响工件加工表面的圆度误差，而且影响工件加工表面的圆柱度误差圆柱只有圆柱度误差，没有圆度误差圆柱既有圆柱度误差，又有圆度误差圆4.3 机床几何误差及其对加工精度的影响n直线运动精度机床的直线运动精度主要是指导轨的导向精度n导轨制造精度 导轨在水平面内的直线度 导轨在垂直面内的直线度 双

16、导轨在垂直方向的平行度n导轨与工作台之间的接触精度导致刀尖相对于工件的位置变化从而影响加工精度4.3 机床几何误差及其对加工精度的影响导轨在水平面内有直线度误差xxx刀尖相对于工件回转轴线在加工表面的法线方向（加工误差敏感方向）产生位移；位移量等于导轨的直线度误差；刀尖在水平面内的运动轨迹不是一条直线，造成工件的轴向形状误差（圆柱度误差）x2d4.3 机床几何误差及其对加工精度的影响导轨在垂直面内有直线度误差yyy刀尖相对于工件回转轴线在加工表面的切线方向（加工误差非敏感方向）产生位移；位移量等于导轨的直线度误差；刀尖在水平面内的运动轨迹也不是一条直线，造成工件的轴向形状误差（圆柱度误差）可以

17、忽略不计dy2d24.3 机床几何误差及其对加工精度的影响前后导轨扭曲nBHnR工作台在运动过程中产生摆动刀尖运动轨迹为一条空间曲线，产生加工误差（圆柱度误差）nBHR例：车床H/B=2/3，n影响很大导轨扭曲引起的加工误差 4.3 机床几何误差及其对加工精度的影响n成形运动间相对位置误差的影响车床纵向导轨与主轴在水平面内有平行度误差例： 导轨与主轴平行度误差： Hx 工件直径差： D=2L*Hx主轴n导轨fL工件产生圆柱度误差俯视图上导轨与主轴不平行圆锥形4.3 机床几何误差及其对加工精度的影响n成形运动间相对位置误差的影响车床纵向导轨与主轴在垂直面内有平行度误差正视图上导轨与主轴不平行n主

18、轴导轨OBAfABO鞍形（轴剖面内为双曲线）例：导轨与主轴平行度误差：Hy 工件直径差：D=Hy2/Ro4.3 机床几何误差及其对加工精度的影响n成形运动间相对位置误差的影响车床横向导轨与主轴轴线有垂直度误差nf工件端面产生内凹或外凸的平面度误差例： 横向导轨与主轴夹角： 平面度误差：=(d/2)*tan()思考题n设在卧式镗床上镗孔，已知镗床主轴轴线与纵向导轨有平行度误差，请分析下面两种情况下产生的加工误差：（1）镗杆进给（2）工件进给将造成加工后内孔呈椭圆形，其圆度误差为: 式中 dc - 刀尖回转直径。因为 很小，所以有： 故可得： 卧式镗床上工件进给镗孔时，若工件直线进给运动方向与镗杆

19、回转轴线不平行 4.4 工艺系统受力变形与受热变形对加工精度的影响学习要点：学习要点：n掌握工艺系统刚度的概念及其对加工精度的影响，重点掌握切削力作用点位置变化和切削力大小变化对加工形状精度的影响；掌握误差复映的概念；了解影响工艺系统刚度的因素及减小工艺系统受力变形对加工精度影响的措施。n了解工艺系统的热源，掌握工艺系统热变形的规律和特点和工艺系统热变形对加工精度的影响，了解控制工艺系统热变形的措施。 4.4 工艺系统受力变形与受热变形对加工精度的影响n受力变形材料力学中受力变形梁截面惯性矩工件材料弹性模量点及施力元件变形梁自身变形，不包括支:)(JEyxxl3EJlyFkkFy22工艺系统受

20、力变形xFLy在切削力Fp作用下，工件、前后顶尖、刀架都产生变形yyHxyTyB-MyW-MFpMM工艺系统受力变形影响加工精度n工艺系统受力变形假设切削力作用点位于距前顶尖为x的截面M-M上。工艺系统在截面M-M上的总变形：yyHxyTyB-MyW-MFpMMABCxLMWMBMWMBMTMHM- syyBCAByyyyy工艺系统受力变形影响加工精度部件受力变形M-M处变形床头尾架刀架工件yyHxyTyB-MyW-MFpMMABCxLMWMBMWMBMTMHM- syyBCAByyyyyLxyBCLxLyABTHLxLFpLxFppFpFLxLkFyHpHLxkFyTpTBpBkFy2HpM

21、-HLxLkFy)(2TpM-TLxkFy)(BpBM-BkFyy3EJLxxLFy22pM-W)(WpWkFy工艺系统受力变形影响加工精度n工艺系统刚度部件受力变形M-M处变形床头尾架刀架工件LxLFpLxFppFpFLxLkFyHpHLxkFyTpTBpBkFy2HpM-HLxLkFy)(2TpM-TLxkFy)(BpBM-BkFyy3EJLxxLFy22pM-W)(WpWkFy工艺系统中，工件是单工艺系统中，工件是单一零件，它的刚度可以一零件，它的刚度可以利用材料力学公式求出；利用材料力学公式求出；床头箱、尾架、刀架都床头箱、尾架、刀架都是由若干零件装配组成是由若干零件装配组成的部件，它

22、们的刚度无的部件，它们的刚度无法直接计算，须通过实法直接计算，须通过实验的方法获得（对部件验的方法获得（对部件施加力，记录力及变形施加力，记录力及变形量，通过作图法求刚量，通过作图法求刚度）。度）。n工艺系统受力变形n工艺系统在M-M处刚度工艺系统受力变形影响加工精度)()()(3EJLxxLk1Lxk1LxLk1Fyyyyy22B2T2HpMWMBMTMHM- syyHxyTyB-MyW-MFpMMABCxL3EJLxxLk1Lxk1LxLk11yFk22B2T2HM- spM- s)()()(工艺系统受力变形影响加工精度n切削力大小不变，但切削力作用点位置变化引起加工误差 位置不同刚度不同

23、变形不同圆柱度误差n工件刚度大、机床刚度小；n工件刚度小、机床刚度大；3EJLxxLk1Lxk1LxLk11k22B2T2HM- s)()()(工艺系统受力变形影响加工精度工件刚度大、机床刚度小 （短粗轴） 工件变形可忽略不计 加工误差以机床受力变形为主 车外圆时，工件呈鞍形Lkk11x0lk2xlkxL2yk1Lxk1LxLk1FyTH2T2HMsB2T2HpM- s)()()(mink1kk1FyLkk11xk1k1FyLxk1k1Fy0 xBTHpsTHBTpsBHps短粗轴加工工艺系统受力变形影响加工精度n工件刚度小、机床刚度大（细长轴） 机床变形可忽略不计 加工误差以工件受力变形为主

24、 车外圆时，工件呈鼓形L21x0 xLxLxy3EJLxxLFy2Ms22pM- s)()()(max48EJLFy2Lx0yLx0y0 x3psss工艺系统受力变形影响加工精度n切削力作用点位置不变，但切削力大小变化引起加工误差工件加工过程中，加工余量不均或工件材料硬度不均等，都将引工件加工过程中，加工余量不均或工件材料硬度不均等，都将引起切削力的改变，使工艺系统的变形发生变化，造成加工误差起切削力的改变，使工艺系统的变形发生变化，造成加工误差正系数各种因素对切削力的修，公式的实验条件不符时当实际加工条件与经验指数系数、条件的系数取决于工件材料和切削背向切削力pppppppFpFpFpFFF

25、FFpFZYXpFpkZYXCFP84kvfaCF工艺系统受力变形影响加工精度n切削力大小变化引起加工误差车床上车轴，毛坯为自由锻件，有圆度误差，为椭圆形。为加工出直径为do的轴，调好刀具位置。加工过程中，切削深度变化 最大切深：ap1 最小切深：ap2ap1ys1ap2ys2毛坯希望加工的零件表面实际获得的零件表面do工艺系统受力变形影响加工精度n切削力大小变化引起加工误差1XkvfCCCakvfaCFpppFpFpppFpFpFpFFZYFpFZYXpFpap1ys1ap2ys2毛坯希望加工的零件表面实际获得的零件表面do短轴位置长轴位置p2p1pCaCaF工艺系统受力变形影响加工精度n切

26、削力大小变化引起加工误差M- spM- syFk短轴位置长轴位置sp2s2sp1s1kCaykCay毛坯的椭圆形误差以一定比例反映到加工后的工件表面上毛坯的椭圆形误差以一定比例反映到加工后的工件表面上s2s1yyw加工后圆度误差p2p1aaB加工前圆度误差ap1ys1ap2ys2毛坯希望加工的零件表面实际获得的零件表面do工艺系统受力变形影响加工精度n切削力作用点位置不变，但切削力大小变化引起加工误差由于工艺系统的受力变形，工件加工前的误差由于工艺系统的受力变形，工件加工前的误差B B以类似的形状反映到加工后的工件上去，造成加工以类似的形状反映到加工后的工件上去，造成加工后的误差后的误差W W

27、，这种现象称为误差复映。，这种现象称为误差复映。误差复映的程度通常以误差复映系数误差复映的程度通常以误差复映系数表示。表示。sZFZFsZFp2p1s2s1KfCfCKfCaayyBWyFxyFxyFx误差复映规律小结毛坯的任何形状、位置误差都会复映给零件，使加工后的零件存在加工误差；01.67特级特级工序能力过高，可以允许有异常波动，不经济工序能力过高，可以允许有异常波动，不经济1.67Cp1.33一级一级工序能力足够，可以允许有一定的异常波动工序能力足够，可以允许有一定的异常波动1.33Cp1.00二级二级工序能力勉强，需密切注意工序能力勉强，需密切注意1.00Cp0.67三级三级工序能力

28、不足，会出现少量不合格品工序能力不足，会出现少量不合格品0.67Cp四级四级工序能力很差，必须加以改进工序能力很差，必须加以改进分布曲线法应用举例n确定工序能力n减少废品的改进措施存在常值系统误差：调整机床（将分布中心调整至公差带中心位置），消除常值系统误差工序能力低下（四级）：更换成更高精度机床，减少随机误差工序能力四级，很差。670500400206TCp.分布曲线法n缺憾： 分布曲线法分析加工误差时，需在全部工件加工完成后进行，不能反映零件加工的先后顺序不能将按照一定规律变化的系统误差与随机误差区分开来不能在加工进行过程中提供控制工艺的资料点图法n逐点点图（单值点图）在一批零件的加工过程

29、中，依次测量每个零件的加工尺寸，并按顺序记入以零件号为横坐标、零件尺寸为纵坐标的图标中nx-R图由小样本均值x的点图和小样本极差R的点图构成逐点点图车床上采用调整法加工一批零件轴颈获得的点图由于加工中刀具磨损比较显著，造成工件直径尺寸增大，出现近似平顶分布，6不能反映工序的随机误差。常值系统误差为s； 变值系统误差的变化斜率为tan； 随机误差的分布宽度为6 。s sDm66序号序号尺寸尺寸x-R图n组成小样本均值点图小样本极差点图n定义RDURAxLCLRAxUCLRn1Rxn1xRn1iin1ii样组序号样组序号UCLLCLxix样组序号样组序号URRRi上控制线上控制线下控制线下控制线均

30、值线均值线均值线均值线上控制线上控制线系数、组工件的尺寸极差第组工件的平均尺寸第一批工件的分组数DAiRixnii每组件数每组件数AD4560.730.580.482.282.112.00 x-R图n意义小样本均值点图：反映工艺过程质量指标分布中心（系统误差）的变化小样本极差点图：反映工艺过程质量指标分散范围（随机误差）的变化n应用两图同时使用生产过程稳定的三要素n两图中没有点超出控制线；n大部分点在均值上下波动，下部分点在控制线附近；n点没有明显的上升或下降倾向和周期性波动等规律性变化。样组序号样组序号UCLLCLxix样组序号样组序号URRRi4.7 机械加工表面质量学习要点：学习要点：n

31、掌握加工硬化和表面残余应力的概念及其对零件使用性能的影响；n了解磨削表面烧伤、磨削表面裂纹的产生原因及控制措施。 4.7 机械加工表面质量n机械加工表面质量的内涵相组织变化）变质层（力学性能及金材料性能方面表面粗糙度微观相互位置误差形状误差尺寸误差加工误差宏观几何方面加工质量机械加工机械加工表面质量表面质量/加工表面加工表面完整性完整性4.7 机械加工表面质量n加工表面变质层 机械加工后，零件一定深度表面层的物理力学性质等方面的质量与基体相比发生的变化变质层构成厚度成因吸附层污染层、化合物层、物理化学吸附层、异物嵌入层（积屑瘤碎片、磨粒嵌入）8m外界因素结晶组织变化层（压缩层）非晶体层、微细结

32、晶层、位错密度升高层、孪晶层、便面合金化层、纤维化层、相变层、再结晶层几十至几百微米切削力引起塑性变形应力变质层残余应力层加工硬化、残余应力加工硬化n概念 经切削加工过的表面，其硬度往往比基体硬度高出12倍，硬化层深度可达几十微米至几百微米。这种不经热处理造成的表面硬化现象称为加工硬化n对零件使用性能的影响硬度提高使耐磨性提高；脆性增加使冲击耐性降低；硬度提高增加刀具磨损，减少道具寿命；残余应力n概念 切削加工后，表面层体积发生变化，使表层产生膨胀或收缩，但受基体阻碍，从而在表面存在残余应力n常温下金属产生塑性变形时比容增大n金属在高温下产生塑性变形，冷却到常温时表面收缩，体积缩小n表层产生金

33、相组织变化，由于多相比容不同，使其体积变化n对零件使用性能的影响压应力：避免或延缓疲劳裂纹产生，提高抗腐蚀性能拉应力：疲劳强度和抗腐蚀性能下降采用表面强化工艺：滚压、喷采用表面强化工艺：滚压、喷丸等，获得表面残余压应力丸等，获得表面残余压应力表面质量实例分析-磨削加工n磨削加工表面粗糙度（p150）n降低表面粗糙度措施增大Vc/Vw，单位时间进入切削的磨粒数增加，参加切削的微刃增多选择大m，砂轮细（但过细砂粒阻塞砂轮，产生烧伤）精细修整砂轮（在一个沙粒上修出多个微刃）增加清磨次数（停止进给，反复磨削）选择大直径、大宽度砂轮减小轴向进给量砂轮宽度和进给量、粒数砂轮表面单位面积的磨砂轮、工件直径、

34、砂轮、工件速度、大不平度垂直于磨削方向上的最awcwcmax32cwcw32acwmaxfBmRRVVRR2RRRfBm2VVR/磨削烧伤与磨削裂纹n磨削烧伤 磨削工件时，当工件表层温度达到或超过金属材料的相变温度时，表层金属材料的金相组织发生变化，表层显微硬度也相应变化，并伴随残余应力，甚至出现微裂纹，同时出现彩色氧化膜（浅黄、浅褐、褐色），这种现象称磨削烧伤。磨削烧伤与磨削裂纹n磨削淬火钢时磨削烧伤的三种类型回火烧伤：磨削区温度超过250300C，超过马氏体的转变温度而未达到相变温度，表层金相组织的马氏体组织转变为硬度较低的回火组织（索氏体或屈氏体），即为回火烧伤淬火烧伤：磨削区温度超过7

35、00C，超过相变温度，若又马上受到冷却液的急冷，最外层二次淬火，形成二次淬火层（马氏体组织，硬度比原来高，厚度46mm）；但该层以下由于冷却缓慢形成回火组织（硬度比原马氏体低），即为淬火烧伤。退火烧伤：磨削不用切削液，磨削温度超过相变温度，由于工件冷却缓慢，磨后表面硬度大大降低，即为退火烧伤。淬火高速钢表面层硬度变化二次淬火二次淬火层薄而脆，层薄而脆，易脱落，易脱落，在零件使在零件使用不长时用不长时间后即会间后即会出现二次出现二次淬火层脱淬火层脱落现象而落现象而报废报废磨削烧伤使工件表面物理力学性能和使用寿命大大降低磨削烧伤使工件表面物理力学性能和使用寿命大大降低磨削烧伤与磨削裂纹n磨削裂纹由

36、于磨削温度很高，磨削表面的残余应力常常由于磨削温度引起的热应力和金相组织相变引起的体积应力占主导地位而产生，多呈残余拉应力。磨削淬火钢、渗碳钢及硬质合金钢时，往往在垂直于磨削方向上产生微小龟裂，严重时发展成龟壳状微裂纹。微裂纹不仅出现在工件外表面，而且会出现在在表面层以下，肉眼无法发现。裂纹方向常与磨削方向垂直或呈网状，并且与磨削烧伤同时出现。危害是降低零件疲劳强度，甚至出现早期低应力断裂。磨削烧伤与磨削裂纹n控制措施 控制热量产生并加强热量传递合理选择切削用量提高冷却效果正确选择砂轮：粒度4660#，不大于80 #选择新工艺与新结构：新结构的开槽砂轮、用砂轮粗修整工艺等合理选择切削用量n磨削

37、区温度磨削深度对磨削温度影响最大。减小ap，减小接触，降低温度工件、砂轮速度、）深度砂轮径向进给量（磨削cwpr240c260w630rVVafVVf.提高冷却效果n高压大流量冷却液n安装带空气挡板的喷嘴，使冷却液进入磨削区n采用磨削液雾化法或内冷却法本章学习重点n机械加工质量内涵n工艺系统原始误差、误差的敏感方向n主轴回转误差、导轨误差、成形运动之间的误差n工艺系统刚度、受力变形及影响、误差复映n受热变形及影响、控制措施n加工误差的统计特性、分布规律、分析方法（分布曲线法、点图法）及获得信息n磨削加工表面质量问题：降低粗糙度措施、磨削烧伤（概念、常见烧伤形式、后果）与磨削裂纹（概念、后果）、控制切削热措施