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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 编号 084119089 铜川职业技术学院机电系毕业论文设计题目： 影响机械加工表面质量的因素及实行的措施专业班级： 08 级机械制造与自动化三班同学学号： 084119089 同学姓名：高攀老师姓名：任娟宁答辩时间： 2022 年 6 月成 绩：2022 年 6 月名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 19 页精选学习资料 - - - - - - - - - 题目：影响机械加工表面质量的因素及实行的措施同学与指导老师姓名：张 李 学院及系名称： 学院 机电系摘要： 机械产品的使用性能的提高和使用寿命的增加与组成产品的零件加工
2、质量亲密 相关,零件的加工质量是保证产品质量基础；衡量零件加工质量好坏的主要指标有：加工精度和表面粗糙度；本文主要通过对影响零件表面粗糙度的因素、零件表面层的 物理力学性能（表面冷作硬化、残余应力、金相组织的变化与磨削烧伤）、表面质量 影响零件使用性能等因素的分析和争论,来提高机械加工表面质量的工艺措施；关键词 ：机械加工 表面质量 影响因素 掌握措施名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 19 页精选学习资料 - - - - - - - - - 目录前言 .1 1. 概述 .1 1.1 基本概念 .1 1.1.1 机械加工 .1 1.1.2 零件的失效 .1 1.1.3 磨削
3、烧伤 .1 1.1.4 表面冷作硬化 .2 2. 影响工件表面质量的因素.2 2.1 加工过程对表面质量的影响. .2 211 工艺系统的振动对工件表面质量的影响.2 212 刀具几何参数、材料和刃磨质量对表面质量的影.2 2.1.3 切削液对表面质量的影响. .2 2.1.4 工件材料对表面质量的影响 .2 2.1.5 切削条件对工件表面质量的影响 .32.1.6 切削速度对表面粗糙度的影响.32.1.7. 磨削加工影响表面质量的素 .3 2.1.8 影响工件表面物理机械性能的素 .4 2.2 使用过程中影响表面质量的因素. 6名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 19 页
4、精选学习资料 - - - - - - - - - 2.2.1耐磨性对表面质量的影响.6 22.2 疲惫强度对表面质量的响 22.3 耐蚀性对表面质量的 响.6 .6 3机械加工表面质量对零件使用性能的影响.7 3.1 表面质量对零件耐磨性的影响 .7 3.2 表面质量对零件疲惫强度的影响 .7 3.3 表面质量对零件耐腐蚀性能的影响 .8 3.4 表面质量对零件间协作性质的影响 .8 3.5 表面质量对零件其他性能的影响 .8 4掌握表面质量的途径 .8 4.1 降低表面粗糙度的加工方法 .8 4.2 改善表面物理力学性能的加工方法 .11 5提高机械加工工件表面质量的措施.12 6结论 .
5、13 7致谢 .14 8参考文献 .15 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 19 页精选学习资料 - - - - - - - - - 前 言随着工业技术的飞速进展机械化生产以走进各大小企业,与之息息相关的就是各式各样的机器；而机器是由机械零件装配而成,机器的失效是由个别零件的失效而造成的,其根本缘由是零件丢失了其应具备的使用性能；而通过争论与生产实践证明,零件的失效大都从表面开头 ,零件表面质量的高低是打算其使用性能好坏的重要因素；因此 ,正确地懂得零件表面质量内涵 ,分析机械加工过程中影响加工表面质量的各种工艺因素,通过转变这些因素从而改善工件表面质量,提高产品的使用性
6、能及对将来机械行业的进展具有重要的意义；随着机械行业在社会中占得位置越来越重,人们对机器的使用要求越来越高,一些重 要零件在高压力、高速、高温等高要求条件下工作,零件表面的任何缺陷 ,不仅直接影响零 件的工作性能 ,而且仍可能引起应力集中、应力腐蚀等现象将进一步加速零件的失效 ,这一切 都与加工表面质量有很大关系；一个零件的失效或者突然间损坏,其缘由除了少数因设计不周而强度不够,或者是由 于偶然的事故引起超负荷而造成了失效或损坏以外,大多数都是由于磨损、受到外界环境的腐蚀或疲惫破坏；磨损、腐蚀和疲惫损坏都是发生在零件的表面,或是从零件表面开头的；因此 ,加工表面质量将直接影响到零件的使用性能,
7、因而表面质量问题越来越受到各方 面的重视；1. 概 述 1.1 基本概念 1.1.1 机械加工 机械加工：广意的机械加工就是凡能用机械手段制造产品的过程；狭意的是用车 床、铣床、钻床、磨床、冲压机、压铸机机等专用机械设备制作零件的过程；1.1.2 零件的失效名师归纳总结 零件的失效: 指零件丢失了原有的使用性能；第 5 页,共 19 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 1.1.3 磨削烧伤磨削烧伤 : 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
8、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；1.1.4 表面冷作硬化 冷作硬化：通过冷加工而是零件表面产生的表面应力,使零件的表面比加工前的表面 硬度耐磨性等有所提高；2影响工件表面质量的因素2.1 加工过程对表面质量的影响 2.1.1 工艺系统的振动对工件表面质量的影响 在机械加工过程中工艺系统有时会发生振动,即在刀具的切削刃与工件上正在切削的 表面之间除了名义上的切削运动之外,仍会显现一种周期性的相对运动；振动使工艺系统的各种成形运动受到干扰和破坏,使加工表面显现振纹,增大表面粗 糙度值,恶化加工表面质量；2.1.2 刀具几何参数、材料和刃磨质量对表面
9、质量的影响 刀具的几何参数中对表面粗糙度影响最大主要是副偏角、主偏角、刀尖圆弧半径；在 肯定的条件下,减小副偏角、主偏角、刀尖圆弧半径都可以降低表面粗糙度；在同样条件 下,硬质合金刀具加工的表面粗糙度值低于高速钢刀具,而金刚石、立方氮化硼刀具又优 于硬质合金,但由于金刚石与铁族材料亲和力大,故不宜用来加工铁族材料；另外,刀具 的前、后刀面、切削刃本身的粗糙度直接影响加工表面的粗糙度,因此,提高刀具的刃磨质量,使刀具前后刀面、切削刃的粗糙度值应低于工件的粗糙度值的12级；2.1.3 切削液对表面质量的影响 切削液的冷却和润滑作用能减小切削过程中的界面摩擦,降低切削区温度,使切削层 金属表面的塑性
10、变形程度下降,抑制积屑瘤和鳞刺的产生,在生产中对于不同材料合理选 用切削液可大大减小工件表面粗糙度；2.1.4 工件材料对表面质量的影响名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 19 页精选学习资料 - - - - - - - - - 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；工件材料韧性越好,金属的塑性 变形越大,加工表面就愈越粗糙；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；一般韧性较大的塑性材料,加工后表面粗糙度较大,而韧性较小的塑性材料,加工后 易得到
11、较小的表面粗糙度；对于同种材料,其晶粒组织越大,加工表面粗糙度越大；因 此,为了减小加工表面粗糙度,常在切削加工前对材料进行调质或正火处理,以获得匀称 细密的晶粒组织和较高的硬度；2.1.5 切削条件对工件表面质量的影响 与切削条件有关的工艺因素,包括切削用量、冷却润滑情形；中、低速加工塑性材料 时,简洁产生积屑瘤和鳞刺,所以,提高切削速度,可以削减积屑瘤和鳞刺,减小零件已 加工表面粗糙度值；对于脆性材料,一般不会形成积屑瘤和鳞刺,所以,切削速度对表面 粗糙度基本上无影响；进给速度增大,塑性变形也增大,表面粗糙度值增大,所以,减小 进给速度可以减小表面粗糙度值,但是,进给量减小到肯定值时,粗糙
12、度值不会明显下 降；正常切削条件下,切削深度对表面粗糙度影响不大,因此,机械加工时不能选用过小 的切削深度；2.1.6 切削速度对表面粗糙度的影响 一般在粗加工选用低速车削,精加工选用高速车削可以减小表面粗糙度；在中速切削 塑性材料时,由于简洁产生积屑瘤,且塑性变形较大,因此加工后零件表面粗糙度较大；通常采纳低速或高速切削塑性材料,可有效地防止积屑瘤的产生,这对减小表而粗糙度有 积极作用；2.1.7 磨削加工对表面质量的影响 砂轮的影响 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 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
13、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 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；名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 19 页精选学习资料 - - - - - - - - - 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
14、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
15、； 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；2.1.8 影响工件表面物理机械性能的因素1.表面层冷作硬化；切削刃钝圆半径增大 ,对表层金属的挤压作用增强 ,塑性变形加剧 ,导致冷硬增强；刀具后刀面磨损增大 ,后刀面与被加工表面的摩擦加剧 ,塑性变形增大 ,导致冷硬增强；切削速度增大 ,刀具与工件的作用时间缩短 ,使塑性变形扩展深度减小 ,冷硬层深
16、度减小；切削速度增大后 ,切削热在工件表面层上的作用时间也缩短了 ,将使冷硬程度增加；进给量增大 ,切削力也增大 ,表层金属的塑性变形加剧 ,冷硬作用加强；工件材料的塑性愈大 ,冷硬现象就愈严峻；2.表面层材料金相组织变化；当切削热使被加工表面的温度超过相变温度后 ,表层金属的金相组织将会发生变化；1磨削烧伤当被磨工件表面层温度达到相变温度以上时 ,表层金属发生金相组织的变化 ,使表层金属强度和硬度降低 ,并伴有残余应力产生甚至显现微观裂纹 ,这种现象称为磨削烧伤；2改善磨削烧伤的途径磨削热是造成磨削烧伤的根源 ,故改善磨削烧伤由两个途径 :一是尽可能地削减磨削热的产生；二是改善冷却条件 ,尽
17、量使产生的热量少传入工件；正确挑选砂轮合理挑选切削用量改善冷却条件；名师归纳总结 3.表面层残余应力；1产生残余应力的缘由:切削时在加工表面金属层内有塑性变形第 8 页,共 19 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 发生 ,使表面金属的比容加大；切削加工中,切削区会有大量的切削热产生；不同金相组织具有不同的密度 ,亦具有不同的比容的变化必定要受到与相连的基体金属的阻碍 ,因而就有残余应力产生；2工件主要工作表面最终工序加工方法的挑选；挑选零件主要工作表面最终工序加工方法 ,须考虑该零件主要工作表面的详细工作条件和可能的损坏形式；在交变载荷作用下 ,机器
18、零件表面上的局部微观裂纹 ,会因拉应力的作用使原生裂纹扩大 ,最终导致零件断裂；从提高零件抗击疲惫破坏的角度考虑,该表面最终工序应挑选能在该表面产生残余压应力的加工方法；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；4 磨削表面层
19、金相组织变化磨削烧伤1磨削表面层金相组织变化与磨削烧伤 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；磨削淬火钢时,工件表面层由于受到瞬
20、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索氏体或索氏体,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；名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 19 页精选学习资料 - - - - - - - - - 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
21、有几微 M 厚,其下为硬度较低的回火索氏体和索氏体,使表面层总的硬度仍旧降低,称为淬火烧伤；2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
22、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；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别喷嘴,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
23、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,切削液被引入砂轮的中心腔内,由于离心力的作用,切削液再经过砂轮内部的孔隙从砂轮四周的边缘甩出,这样切削液即可直接进入磨削区,发挥有效的冷却作用；2.2 使用过程中影响表面质量的因素2.2.1 耐磨性对表面质量的影响名师归纳总结 每个刚加工好的摩檫副的两个接触表面之间,最初阶段在表面粗糙的峰部触,实际接触面第 10 页,共 19 页积远小于理论接触面积,在相互接触的部有特别大的单位应力,使实际接触面积处产生塑性变形、弹性变形和峰部之间的剪切破坏,引起严峻磨损；- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - -
24、 - - 2.2.2 疲惫强度对表面质量的影响 在交变载荷作用 ,表面粗糙度的凹谷部位简洁引起应力集中产生疲惫纹；表面粗糙度值 愈大 ,表面的纹痕愈深 ,纹底半径愈小 ,抗疲惫破坏的才能就愈差；2.2.3 耐蚀性对表面质量的影响 零件的耐蚀性在很大程度上取决于表面粗糙度；表面粗糙度值愈大 ,就凹谷中聚积腐蚀 性物质就愈多；抗蚀性就愈差；表面层的残余拉应力会产生应力腐蚀开裂 ,降低零件的耐磨 性,而残余压应力就能防止应力腐蚀开裂；3机械加工表面质量对零件使用性能的影响 在机械加工中,零件的加工表面产生微观不平、残余应力等各种缺陷,虽然仅存于零 件极薄的表面层中,却严峻影响着机械零件的精度、耐磨性
25、、协作性、抗腐蚀性和疲惫强 度等,从而进一步影响机械的使用性能和使用寿命；3.1 表面质量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 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
26、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；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；3.2 表面质量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
27、大,表面划痕越深,其 抗疲惫破坏才能越差；名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 19 页精选学习资料 - - - - - - - - - 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；3.3 表面质量对零件耐腐蚀性能的影响 表面粗糙度对
28、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；3.4 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 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
29、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；3.5 表面质量对零件其他性能的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；总之,提高加
30、工表面质量,对于保证零件的使用性能、提高零件的使用寿命是特别重 要的；名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 19 页精选学习资料 - - - - - - - - - 4掌握表面质量的途径 随着科学技术的进展,对零件的表面质量的要求已越来越高；为了获得合格零件,保 证机器的使用性能,人们始终在争论掌握和提高零件表面质量的途径；提高表面质量的工 艺途径大致可以分为两类：一类是用低效率、高成本的加工方法,寻求各工艺参数的优化 组合,以减小表面粗糙度；另一类是着重改善工件表面的物理力学性能,以提高其表面质 量；4.1 降低表面粗糙度的加工方法 1超精亲密削和低粗糙度磨削加工超精亲密
31、削加工超精亲密削是指表面粗糙度为 亲密削加工最关键的问题在于要在最终一道工序切削Ra0.04 m以下的切削加工方法；超精 0.1 m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,切削速度要特别 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
32、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达到了应有的成效；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
33、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,有名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 19 页精选学习资料 - - - - - - - - - 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
34、法；珩磨后工件圆度和圆柱度一般可掌握在0.0030.005mm,尺寸精度可达IT6IT5 ,表面粗糙度在Ra0.20.025 m 之间；珩磨它是利用安装在珩磨头圆周上的如干条细粒度油石,由涨开机构将油石沿径向涨 开,使其压向工件孔壁形成肯定的接触面,同时珩磨头作回转和轴憧憬复运动以实现对孔 的低速磨削；油石上的磨粒在工件表面上留下的切削痕迹为交叉的且不重复的网纹,有利 于润滑油的贮存和油膜的保持；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
35、置精度必需由前一道工序来保证；珩磨时,虽然珩磨头的转速较低,但其往复速度较高,参予磨削的磨粒数量大,因此 能很快地去除金属,为了准时排出切屑和冷却工件,必需进行充分冷却润滑；珩磨生产效 率高,可用于加工铸铁、淬硬或不淬硬钢,但不宜加工易堵塞油石的韧性金属；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；超精加工在加工时有三种运动,即工件的低速回转运动、磨头的轴向进给运动和油石 的往复振动；三种运动的合成使磨粒在工件表面上形成不重复的轨迹；超精加工的切削过 程与磨削、研磨不同,当工件粗糙表面被磨去之后
36、,接触面积大大增加,压强微小,工件 与油石之间形成油膜,二者不再直接接触,油石能自动停止磨削；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、平面及特别轮廓表面,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
37、,也可采纳简洁的工具,如研名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 19 页精选学习资料 - - - - - - - - - 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 达 Ra0.0250.006 m0.001mm,表面粗糙度可研磨的适用范畴广,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
38、,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；4.2 改善表面物理力学性能的加工方法 如前所述,表面层的物理力学性能对零件的使用性能及寿命影响很大,假如在最终工 序中不能保证零件表面获得预期的表面质量要求,就应在工艺过程中增设表面强化工序来 保证零件的表面质量；表面强化工艺包括化学处理、电镀和表面机械强化等几种；这里仅 争论机械强化工艺问题；机械强化是指通过对工件表
39、面进行冷挤压加工,使零件表面层金 属发生冷态塑性变形,从而提高其表面硬度并在表面层产生残余压应力的无屑光整加工方 法；采纳表面强化工艺仍可以降低零件的表面粗糙度值；这种方法工艺简洁、成本低,在 生产中应用特别广泛,用得最多的是喷丸强化和滚压加工；1）喷丸强化喷丸强化是利用压缩空气或离心力将大量直径为0.44mm 的珠丸高速打击零件表面,使其产生冷硬层和残余压应力,可显著提高零件的疲惫强度；珠丸可以采纳铸铁、砂石以 及钢铁制造；所用设备是压缩空气喷丸装置或机械离心式喷丸装置,这些装置使珠丸能以3550mms 的速度喷出；喷丸强化工艺可用来加工各种外形的零件,加工后零件表面的硬化层深度可达0.7
40、mm,表面粗糙度值Ra 可由 3.2 m减小到 0.4 m,使用寿命可提高几倍甚至几十倍；2）滚压加工 滚压加工是在常温下通过淬硬的滚压工具（滚轮或滚珠）对工件表面施加压力,使其 产生塑性变形,将工件表面上原有的波峰填充到相邻的波谷中,从而以减小了表面粗糙度名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页,共 19 页精选学习资料 - - - - - - - - - 值,并在其表面产生了冷硬层和残余压应力,使零件的承载才能和疲惫强度得以提高；滚压加工可使表面粗糙度 Ra值从 1.255 m减小到 0.80.63 m,表面层硬度一般可提高20%40%,表面层金属的耐疲惫强度可提高30%50%；滚压用的滚轮常用碳素工具钢T12A 或者合金工具钢 CrWMn 、Cr12 、CrNiMn 等材料