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1、第五章第五章 机械制造质量分析与控机械制造质量分析与控制制 生产任何一种机械产品，都要求生产任何一种机械产品，都要求在保证质量的前提下，做到高效率、在保证质量的前提下，做到高效率、低消耗。低消耗。产品的质量是第一位的，产品的质量是第一位的，没没有质量，高效率、低成本就失去了意有质量，高效率、低成本就失去了意义。义。产品质量是指用户对产品的满意程度。产品质量是指用户对产品的满意程度。第五章第五章 机械制造质量分析与控机械制造质量分析与控制制 它有三层含意：一是产品的设计质量；它有三层含意：一是产品的设计质量；二是产品的制造质量；三是服务。二是产品的制造质量；三是服务。 以以往往强强调调较较多多的
2、的往往往往是是制制造造质质量量，现现代代的的质质量量观观，主主要要站站在在用用户户的的立立场场上上衡衡量。量。 当今，服务也占据越来越重要的地位。当今，服务也占据越来越重要的地位。 第五章第五章 机械制造质量分析与控机械制造质量分析与控制制 制造质量制造质量，它主要指产品的制造与，它主要指产品的制造与设计的符合程度。设计的符合程度。 设计质量设计质量，主要反映所设计的产品，主要反映所设计的产品，与用户与用户 ( (顾客顾客) ) 的期望之间的符合程度。的期望之间的符合程度。 服务主要包括售前的服务，售后的培训、服务主要包括售前的服务，售后的培训、维修、安装等。维修、安装等。 第五章第五章 机械
3、制造质量分析与控机械制造质量分析与控制制 产产品品的的制制造造质质量量主主要要与与零零件件制制造造质质量量、产产品品的的装装配配质质量量有有关关，零零件件的的制制造造质质量是保证产品质量的基础。量是保证产品质量的基础。 零件的机械制造质量包括零件的机械制造质量包括零件几何零件几何精度精度和零件表面层的和零件表面层的物理机械性能物理机械性能两个方两个方面。面。第五章第五章 机械制造质量分析与控机械制造质量分析与控制制 零件的零件的几何误差几何误差包括尺寸误差、几包括尺寸误差、几何形状误差和位置误差。几何形状误差又何形状误差和位置误差。几何形状误差又可分为宏观几何形状误差、波度和微观几可分为宏观几
4、何形状误差、波度和微观几何形状误差，参见图何形状误差，参见图5-15-1。 图图5-1 5-1 微观几何形状误差、波度与微观几何形状误差、波度与宏观几何形状误差宏观几何形状误差第五章第五章 机械制造质量分析与控机械制造质量分析与控制制 表表面面粗粗糙糙度度是是加加工工表表面面的的微微观观几几何何形形状状误误差差，其其波波距距 () () 与与波波高高 () () 之之比比一一般小于般小于5050。 波波距距 () () 与与波波高高 () () 之之比比在在501000501000范围内的几何形状误差，称为范围内的几何形状误差，称为波度波度。 波波距距 () () 与与波波高高 () () 之
5、之比比大大于于10001000的几何形状误差，称为的几何形状误差，称为宏观几何形状误差宏观几何形状误差。第五章第五章 机械制造质量分析与控机械制造质量分析与控制制 零零件件表表面面层层物物理理机机械械性性能能方方面面的的质质量量主主要要是是指指表表面面层层材材料料的的冷冷作作硬硬化化、金金相相组织的变化、残余应力。组织的变化、残余应力。 本本章章将将机机械械制制造造质质量量分分成成加加工工精精度度和和表表面面质质量量两两个个方方面面来来研研究究。前前者者包包括括尺尺寸寸精精度度、宏宏观观几几何何形形状状精精度度和和位位置置精精度度；后后者者包包括括表表面面粗粗糙糙度度、波波度度和和表表面面层层
6、材材料料物物理机械性能。理机械性能。 第五章第五章 机械制造质量分析与控机械制造质量分析与控制制主要内容：主要内容： 机械加工精度机械加工精度 工艺过程的统计分析工艺过程的统计分析 机械加工表面质量机械加工表面质量 机械加工过程中的几种振动形式机械加工过程中的几种振动形式第三节第三节 机械加工表面质机械加工表面质量量 机机械械加加工工表表面面质质量量是是以以机机械械零零件件的的加加工工表表面面和和表表面面层层作作为为分分析析和和研研究究对对象象的的。零零件件表表面面和和表表面面层层经经过过常常规规机机械械加加工工或或特特种种加加工工后后总总是是存存在在着着一一定定程程度度的的微微观观不不平平度
7、度、冷冷作作硬硬化化、残残余余应应力力以以及及金金相相组组织织变变化化等等问问题题，虽虽然然只只产产生生在在很很薄薄的的表表面面层层中中，但但对对零零件件的的使使用用性性能能如如配配合合精精度度、耐耐磨磨性性、抗腐蚀性和疲劳强度等有很大影响。抗腐蚀性和疲劳强度等有很大影响。第三节第三节 机械加工表面质机械加工表面质量量 研研究究机机械械加加工工表表面面质质量量的的目目的的，就就是是为为了了掌掌握握机机械械加加工工中中各各种种工工艺艺因因素素对对加加工工表表面面质质量量影影响响的的规规律律，以以便便运运用用这这些些规规律律来来控控制制加加工工过过程程，最最终终达达到到改改善善表表面面质质量、提高
8、产品使用性能的目的。量、提高产品使用性能的目的。 机机械械加加工工表表面面质质量量主主要要内内容容包包括括两两部部分分，即即表表面面的的几几何何形形状状特特征征和和表表面面层层的的物理、机械性能变化。物理、机械性能变化。第三节第三节 机械加工表面质机械加工表面质量量1.1.表表面面的的几几何何形形状状特特性性，主主要要由由以以下下两两个个部分组成：部分组成：(1)(1)表面粗糙度表面粗糙度：表面的微观几何形状误差；：表面的微观几何形状误差；(2)(2)波波度度：介介于于加加工工精精度度（宏宏观观）和和表表面面粗粗糙糙度度之之间间的的周周期期性性几几何何形形状状误误差差，它它主主要要是加工过程中
9、工艺系统的振动所引起的。是加工过程中工艺系统的振动所引起的。第三节第三节 机械加工表面质机械加工表面质量量2.2.表表面面层层的的物物理理、机机械械性性能能的的变变化化，主主要要有以下三个方面的内容：有以下三个方面的内容：(1)(1)表面层因塑性变形引起的冷作硬化；表面层因塑性变形引起的冷作硬化；(2)(2)表面层因切削热引起的金相组织的变化；表面层因切削热引起的金相组织的变化；(3)(3)表面层中产生的残余应力。表面层中产生的残余应力。工件表面的波度是由机械加工振动引起的。工件表面的波度是由机械加工振动引起的。第三节第三节 机械加工表面质机械加工表面质量量一、机械加工表面质量对机器使用性能的
10、影响一、机械加工表面质量对机器使用性能的影响1.1.表面质量对耐磨性的影响表面质量对耐磨性的影响表面粗糙度对耐磨性的影响表面粗糙度对耐磨性的影响 零零件件磨磨损损的的三三个个阶阶段段：初初期期磨磨损损阶阶段段，正常磨损阶段，急剧磨损阶段。正常磨损阶段，急剧磨损阶段。 图图5-44 5-44 摩擦副的磨损过程摩擦副的磨损过程第三节第三节 机械加工表面质机械加工表面质量量 表表面面粗粗糙糙度度对对零零件件表表面面磨磨损损的的影影响响很很大大。一一般般说说表表面面粗粗糙糙度度值值愈愈小小，其耐磨性愈好。其耐磨性愈好。 接触面的表面接触面的表面粗糙度有一个最佳粗糙度有一个最佳值值。 图图5-45 5-
11、45 表面粗糙度与初期表面粗糙度与初期 磨损量的关系磨损量的关系第三节第三节 机械加工表面质机械加工表面质量量 表面粗糙度的最佳值与零件的表面粗糙度的最佳值与零件的工作情况有关，工作载荷加大时，初工作情况有关，工作载荷加大时，初期磨损量增大，表面粗糙度最佳值也期磨损量增大，表面粗糙度最佳值也加大。加大。第三节第三节 机械加工表面质机械加工表面质量量表面冷作硬化对耐磨性的影响表面冷作硬化对耐磨性的影响 加工表面的冷作硬化，使摩擦副表加工表面的冷作硬化，使摩擦副表面层金属的显微硬度提高，故一般可使耐面层金属的显微硬度提高，故一般可使耐磨性提高。但过分的冷作硬化将引起金属磨性提高。但过分的冷作硬化将
12、引起金属组织过度疏松，甚至出现裂纹和表层金属组织过度疏松，甚至出现裂纹和表层金属的剥落，使耐磨性下降。的剥落，使耐磨性下降。 如果表面层的金相组织发生变化，如果表面层的金相组织发生变化，其表层硬度相应地也随之发生变化，影响其表层硬度相应地也随之发生变化，影响耐磨性。耐磨性。 第三节第三节 机械加工表面质机械加工表面质量量2.2.表面质量对疲劳强度的影响表面质量对疲劳强度的影响 金金属属受受交交变变载载荷荷作作用用后后产产生生的的疲疲劳劳破破坏坏往往往往发发生生在在零零件件表表面面或或表表面面冷冷硬硬层层下下面面，因因此此零零件件的的表表面面质质量量对对疲疲劳劳强强度度影影响响较大。较大。第三节
13、第三节 机械加工表面质机械加工表面质量量残余应力、冷作硬化对疲劳强度的影响残余应力、冷作硬化对疲劳强度的影响 残残余余应应力力对对零零件件疲疲劳劳强强度度的的影影响响很很大大。表表面面层层残残余余拉拉应应力力将将使使疲疲劳劳裂裂纹纹扩扩大大，加加速速疲疲劳劳破破坏坏；而而表表面面层层残残余余压压应应力力能能够够阻阻止止疲疲劳劳裂裂纹纹的的扩扩展展，延延缓缓疲疲劳劳破破坏坏的的发发生。生。 表表面面冷冷硬硬一一般般伴伴有有残残余余压压应应力力的的产产生生，可可以以防防止止裂裂纹纹产产生生并并阻阻止止己己有有裂裂纹纹的的扩展，对提高疲劳强度有利。扩展，对提高疲劳强度有利。第三节第三节 机械加工表面
14、质机械加工表面质量量3.3.表面质量对耐蚀性的影响表面质量对耐蚀性的影响 零零件件的的耐耐蚀蚀性性在在很很大大程程度度上上取取决决于于表表面面粗粗糙糙度度。表表面面粗粗糙糙度度值值愈愈大大，则则凹凹谷谷中聚积腐蚀性物质就愈多，抗蚀性就愈差。中聚积腐蚀性物质就愈多，抗蚀性就愈差。 表表面面层层的的残残余余拉拉应应力力会会产产生生应应力力腐腐蚀蚀开开裂裂，降降低低零零件件的的耐耐蚀蚀性性，而而残残余余压压应应力则能防止力则能防止应力腐蚀开裂应力腐蚀开裂。第三节第三节 机械加工表面质机械加工表面质量量二、影响表面粗糙度的因素二、影响表面粗糙度的因素1.1.切削加工影响表面粗糙度的因素切削加工影响表面
15、粗糙度的因素刀具几何形状的复映刀具几何形状的复映 刀具相对于工件作进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给运动时，在加工表面留下了切削层残留面积，其形状是刀具几何形状的复映，见图积，其形状是刀具几何形状的复映，见图5-5-46 46 。图图5-46 5-46 车削时工件表面的残留面积车削时工件表面的残留面积第三节第三节 机械加工表面质机械加工表面质量量 对对于于车车削削来来说说，如如果果背背吃吃刀刀量量较较大大，主主要要是是以以刀刀刃刃的的直直线线部部分分形形成成表表面面粗粗糙糙度度，此此时时可可不不考考虑虑刀刀刃刃圆圆弧弧半半径径的的影影响响，按按图图5-46a5-46a
16、的几何图形可求得：的几何图形可求得： 如如果果背背吃吃刀刀量量较较小小，工工件件表表面面粗粗糙糙度度则则主主要要由由刀刀刃刃的的圆圆弧弧部部分分形形成成，此此时时按图按图4-464-46b b的几何图形可求得：的几何图形可求得：第三节第三节 机械加工表面质机械加工表面质量量式中式中 残留面积高度；残留面积高度；图图5-46 5-46 车削时工件表面的残留面积车削时工件表面的残留面积 f 进给量；进给量； 主偏角（）；主偏角（）； 副偏角；副偏角； r刀尖圆弧半径。刀尖圆弧半径。由由上上述述公公式式可可知知，减减小小f 、 、 及及加加大大 r ，可减小残留面积的高度。，可减小残留面积的高度。第
17、三节第三节 机械加工表面质机械加工表面质量量 此此外外，适适当当增增大大刀刀具具的的前前角角以以减减小小切切削削时时的的塑塑性性变变形形程程度度，合合理理选选择择冷冷却却润润滑滑液液和和提提高高刀刀具具刃刃磨磨质质量量以以减减小小切切削削时时的的塑塑性性变变形形和和抑抑制制刀刀瘤瘤、鳞鳞刺刺的的生生成成，也也是是减减小表面粗糙度值的有效措施。小表面粗糙度值的有效措施。第三节第三节 机械加工表面质机械加工表面质量量工件材料的性质工件材料的性质 加工塑性材料时，由刀具对金属的挤加工塑性材料时，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
18、，使表面粗糙度值加工件分离的撕裂作用，使表面粗糙度值加大。大。 工件材料韧性愈好，金属的塑性变形工件材料韧性愈好，金属的塑性变形愈大，加工表面就愈粗糙。愈大，加工表面就愈粗糙。 加加工工脆脆性性材材料料时时，切切屑屑呈呈碎碎粒粒状状，由由于于切切屑屑的的崩崩碎碎而而在在加加工工表表面面留留下下许许多多麻麻点点，使表面粗糙。使表面粗糙。第三节第三节 机械加工表面质机械加工表面质量量 切削用量切削用量 切切削削速速度度对对表表面面粗粗糙糙度度的的影影响响很很大大。加加工工塑塑性性材材料料时时，若若切切削削速速度度处处在在产产生生积积屑屑瘤瘤和和鳞鳞刺刺的的范范围围内内，加加工工表表面面将将很很粗粗
19、糙糙，参参见见图图5-475-47。若若将将切切削削速速度度选选在在积积屑屑瘤瘤和和鳞鳞刺刺产产生生区区域域之之外外，则则可可使使表表面面粗粗糙糙度度值值明显减小。明显减小。第三节第三节 机械加工表面质机械加工表面质量量图图5-47 5-47 加工塑性材料时切削速度对表面加工塑性材料时切削速度对表面 粗糙度的影响粗糙度的影响第三节第三节 机械加工表面质机械加工表面质量量 进给量进给量对表面粗糙度的影响甚大。对表面粗糙度的影响甚大。 背吃刀量背吃刀量对表面粗糙度也有一定影对表面粗糙度也有一定影响。过小的背吃刀量或进给量，将使响。过小的背吃刀量或进给量，将使刀具在被加工表面上挤压和打滑，形刀具在被
20、加工表面上挤压和打滑，形成附加的塑性变形，会增大表面粗糙成附加的塑性变形，会增大表面粗糙度值。度值。 第三节第三节 机械加工表面质机械加工表面质量量2.2.磨削加工影响表面粗糙度的因素磨削加工影响表面粗糙度的因素 磨削加工表面粗糙度的形成也是由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决定的。几何因素和表面金属的塑性变形来决定的。 从从几几何何因因素素的的角角度度分分析析，被被磨磨表表面面单单位位面面积积上上通通过过的的砂砂粒粒数数愈愈多多，则则该该面面积积上上的的刻刻痕痕愈愈多多，刻刻痕痕的的等等高高性性愈愈好好，表表面面粗糙度值愈小。粗糙度值愈小。 第三节第三节 机械加工
21、表面质机械加工表面质量量 从塑性变形的角度分析，磨削过程从塑性变形的角度分析，磨削过程温度高，磨削加工时产生的塑性变形要比温度高，磨削加工时产生的塑性变形要比刀刃切削时大得多。磨削时，金属沿着磨刀刃切削时大得多。磨削时，金属沿着磨粒的两侧流动，形成沟槽两侧的隆起，使粒的两侧流动，形成沟槽两侧的隆起，使表面粗糙度值增大。表面粗糙度值增大。 第三节第三节 机械加工表面质机械加工表面质量量 影响磨削表面粗糙度的主要因素有：影响磨削表面粗糙度的主要因素有： 砂轮的粒度砂轮的粒度 砂轮的粒度号数愈大，磨粒愈细，砂轮的粒度号数愈大，磨粒愈细，表面粗糙度值愈小。但过细，砂轮容易堵表面粗糙度值愈小。但过细，砂
22、轮容易堵塞，反而会增大工件表面的粗糙度值。塞，反而会增大工件表面的粗糙度值。 砂轮的硬度砂轮的硬度 砂轮太硬砂轮太硬 ，工件表面粗糙度值增大。，工件表面粗糙度值增大。砂轮太软，工件表面粗糙度值也会增大。砂轮太软，工件表面粗糙度值也会增大。第三节第三节 机械加工表面质机械加工表面质量量砂轮的修整砂轮的修整 修整砂轮的金刚石工具愈锋利，修修整砂轮的金刚石工具愈锋利，修整导程愈小，修整深度愈小，表面粗糙度整导程愈小，修整深度愈小，表面粗糙度值愈小。值愈小。 磨削速度磨削速度 提高磨削速度，工件表面粗糙度值提高磨削速度，工件表面粗糙度值小。小。 第三节第三节 机械加工表面质机械加工表面质量量磨削径向进
23、给量与光磨次数磨削径向进给量与光磨次数 增增大大磨磨削削径径向向进进给给量量，塑塑性性变变形形增增大，被磨表面粗糙度值增大。大，被磨表面粗糙度值增大。 增增多多光光磨磨次次数数，可可显显著著降降低低磨磨削削表表面粗糙度值。面粗糙度值。 光磨光磨：磨削将结束时不再作径向进：磨削将结束时不再作径向进给，仅靠工艺系统的弹性恢复进行的磨削。给，仅靠工艺系统的弹性恢复进行的磨削。 第三节第三节 机械加工表面质机械加工表面质量量工件圆周进给速度与轴向进给量工件圆周进给速度与轴向进给量 工件圆周进给速度和轴向进给量小，工件圆周进给速度和轴向进给量小，表面粗糙度值也小。但过小有可能出现烧表面粗糙度值也小。但过
24、小有可能出现烧伤。伤。冷却润滑液冷却润滑液 冷却润滑液可及时冲掉碎落的磨粒，冷却润滑液可及时冲掉碎落的磨粒，减轻砂轮与工件的摩擦，降低磨削区的温减轻砂轮与工件的摩擦，降低磨削区的温度，减小塑性变形，并能防止磨削烧伤，度，减小塑性变形，并能防止磨削烧伤，使表面粗糙度值变小。使表面粗糙度值变小。 第三节第三节 机械加工表面质机械加工表面质量量三、影响加工表面层物理机械性能的因素三、影响加工表面层物理机械性能的因素 在在切切削削加加工工中中，工工件件由由于于受受到到切切削削力力和和切切削削热热的的作作用用，使使表表面面层层金金属属的的物物理理机机械械性性能能产产生生变变化化，最最主主要要的的变变化化
25、是是表表面面层层金金属属显显微微硬硬度度的的变变化化、金金相相组组织织的的变变化化和和残残余余应应力力的的产产生生。由由于于磨磨削削加加工工时时所所产产生生的的塑塑性性变变形形和和切切削削热热比比刀刀刃刃切切削削时时更更严严重重，因因而而磨磨削削加加工工后后加加工工表表面面层层上上述述三三项项物物理理机械性能的变化会更大。机械性能的变化会更大。第三节第三节 机械加工表面质机械加工表面质量量1.1.表面层冷作硬化表面层冷作硬化冷作硬化及其评定参数冷作硬化及其评定参数 机械加工过程中因切削力作用产生机械加工过程中因切削力作用产生的塑性变形，使晶格扭曲、畸变，晶粒间的塑性变形，使晶格扭曲、畸变，晶粒
26、间产生剪切滑移，晶粒被拉长和纤维化，甚产生剪切滑移，晶粒被拉长和纤维化，甚至破碎，这些都会使表面层金属的硬度和至破碎，这些都会使表面层金属的硬度和强度提高，这种现象称为强度提高，这种现象称为冷作硬化冷作硬化。第三节第三节 机械加工表面质机械加工表面质量量 表面层金属强化的结果，会增大金表面层金属强化的结果，会增大金属变形的阻力，减小金属的塑性，金属的属变形的阻力，减小金属的塑性，金属的物理性质也会发生变化。物理性质也会发生变化。 被冷作硬化的金属处于高能位的不被冷作硬化的金属处于高能位的不稳定状态，只要一有可能，金属的不稳定稳定状态，只要一有可能，金属的不稳定状态就要向比较稳定的状态转化，这种
27、现状态就要向比较稳定的状态转化，这种现象称为象称为弱化弱化。第三节第三节 机械加工表面质机械加工表面质量量 弱化作用的大小取决于温度的高低、弱化作用的大小取决于温度的高低、温度持续时间的长短和强化程度的大小。温度持续时间的长短和强化程度的大小。 评定冷作硬化的指标有三项，即表评定冷作硬化的指标有三项，即表层金属的显微硬度、硬化层深度和硬化程层金属的显微硬度、硬化层深度和硬化程度。度。 第三节第三节 机械加工表面质机械加工表面质量量 影响冷作硬化的主要因素影响冷作硬化的主要因素 1 1刀具的影响刀具的影响 切切削削刃刃钝钝圆圆半半径径增增大大，对对表表层层金金属属的的挤挤压压作作用用增增强强，塑
28、塑性性变变形形加加剧剧，导导致致冷硬增强。冷硬增强。 刀刀具具后后刀刀面面磨磨损损增增大大，后后刀刀面面与与被被加加工工表表面面的的摩摩擦擦加加剧剧，塑塑性性变变形形增增大大，导致冷硬增强。导致冷硬增强。第三节第三节 机械加工表面质机械加工表面质量量 2)2)切削用量的影响切削用量的影响 切切削削速速度度增增大大，刀刀具具与与工工件件的的作作用用时时间间缩缩短短，使使塑塑性性变变形形扩扩展展深深度度减减小小，冷冷硬硬层层深深度度减减小小。切切削削速速度度增增大大后后，切切削削热热在在工工件件表表面面层层上上的的作作用用时时间间也也缩缩短短了了，将将使冷硬程度增加。使冷硬程度增加。 进进给给量量
29、增增大大，切切削削力力也也增增大大，表表层层金属的塑性变形加剧，冷硬作用加强。金属的塑性变形加剧，冷硬作用加强。第三节第三节 机械加工表面质机械加工表面质量量3)3)加工材料的影响加工材料的影响 工件材料的塑性愈大，冷硬现象就愈工件材料的塑性愈大，冷硬现象就愈严重。碳钢中含碳量愈大，强度变高，塑严重。碳钢中含碳量愈大，强度变高，塑性变小，冷硬程度变小。有色金属的熔点性变小，冷硬程度变小。有色金属的熔点低，容易弱化，冷硬现象就比钢轻得多。低，容易弱化，冷硬现象就比钢轻得多。第三节第三节 机械加工表面质机械加工表面质量量 2.2.表面层材料金相组织变化表面层材料金相组织变化 磨削加工时，磨削比压特
30、别大，磨磨削加工时，磨削比压特别大，磨削速度很高，切除金属所消耗的功率远大削速度很高，切除金属所消耗的功率远大于切削加工。磨削加工所消耗的能量绝大于切削加工。磨削加工所消耗的能量绝大部分要转化为热，传给被磨工件表面，使部分要转化为热，传给被磨工件表面，使工件温度升高，引起加工表面层金属金相工件温度升高，引起加工表面层金属金相组织的显著变化。组织的显著变化。第三节第三节 机械加工表面质机械加工表面质量量磨削烧伤磨削烧伤 被磨工件表面层温度达到相变温度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，以上时，表层金属发生金相组织的变化，使表层金属强度、硬度降低，并伴随有残使表层金属
31、强度、硬度降低，并伴随有残余应力产生，甚至出现微观裂纹，这种现余应力产生，甚至出现微观裂纹，这种现象称为象称为磨削烧伤磨削烧伤。第三节第三节 机械加工表面质机械加工表面质量量 在磨削淬火钢时，可能产生以下三在磨削淬火钢时，可能产生以下三种烧伤：种烧伤： 1)1)回火烧伤回火烧伤 如果磨削区的温度未超过淬火钢的如果磨削区的温度未超过淬火钢的相变温度，但己超过马氏体的转变温度，相变温度，但己超过马氏体的转变温度，工件表层金属的回火马氏体组织将转变工件表层金属的回火马氏体组织将转变成硬度较低的回火组织，这种烧伤称为成硬度较低的回火组织，这种烧伤称为回火烧伤回火烧伤。 第三节第三节 机械加工表面质机械
32、加工表面质量量 2)2)淬火烧伤淬火烧伤 如如果果磨磨削削区区温温度度超超过过了了相相变变温温度度，再再加加上上冷冷却却液液的的急急冷冷作作用用，表表层层金金属属发发生生二二次次淬淬火火，使使表表层层金金属属出出现现二二次次淬淬火火马马氏氏体体组组织织，其其硬硬度度比比原原来来的的回回火火马马氏氏体体的的高高，在在它它的的下下层层，因因冷冷却却较较慢慢，出出现现了了硬硬度度比比原原先先的的回回火火马马氏氏体体低低的的回回火火组组织织，这这种种烧烧伤称为伤称为淬火烧伤淬火烧伤。第三节第三节 机械加工表面质机械加工表面质量量3)3)退火烧伤退火烧伤 如如果果磨磨削削区区温温度度超超过过了了相相变变
33、温温度度，而而磨磨削削区区域域又又无无冷冷却却液液进进入入，表表层层金金属属将将产产生生退退火火组组织织，表表面面硬硬度度将将急急剧剧下下降降，这这种种烧伤称为烧伤称为退火烧伤退火烧伤。 第三节第三节 机械加工表面质机械加工表面质量量改善磨削烧伤的途径改善磨削烧伤的途径 磨削热磨削热是造成磨削烧伤的根源，是造成磨削烧伤的根源，故改善磨削烧伤有两个途径：故改善磨削烧伤有两个途径： 一是尽可能地减少磨削热的产生；一是尽可能地减少磨削热的产生； 二是改善冷却条件，尽量使产生的二是改善冷却条件，尽量使产生的热量少传入工件。热量少传入工件。 第三节第三节 机械加工表面质机械加工表面质量量1)1)正确选择
34、砂轮正确选择砂轮 砂轮的硬度太高，钝化了的磨粒不砂轮的硬度太高，钝化了的磨粒不易及时脱落，磨削力和磨削热增加，容易易及时脱落，磨削力和磨削热增加，容易产生烧伤；产生烧伤； 选用具有一定弹性的结合剂可以缓选用具有一定弹性的结合剂可以缓解磨削烧伤；解磨削烧伤； 当磨削塑性较大的材料时，为避免当磨削塑性较大的材料时，为避免砂轮堵塞，选用磨粒较粗的砂轮。砂轮堵塞，选用磨粒较粗的砂轮。第三节第三节 机械加工表面质机械加工表面质量量 2)2)合理选择磨削用量合理选择磨削用量 磨磨削削径径向向进进给给量量对对磨磨削削烧烧伤伤影影响响很很大大。磨磨削削径径向向进进给给量量增增加加，磨磨削削力和磨削热急剧增加，
35、容易产生烧伤。力和磨削热急剧增加，容易产生烧伤。 适适当当增增大大磨磨削削轴轴向向进进给给量量可可以以减减轻烧伤。轻烧伤。第三节第三节 机械加工表面质机械加工表面质量量3)3)改善冷却条件改善冷却条件 磨削时冷却液若磨削时冷却液若能更多地进入磨削区，能更多地进入磨削区，就能有效地防止烧伤就能有效地防止烧伤现象的发生。提高冷现象的发生。提高冷却效果的方式有高压却效果的方式有高压大流量冷却、喷雾冷大流量冷却、喷雾冷却、内冷却等。却、内冷却等。 内冷却的工作内冷却的工作原理参见图原理参见图5-48 5-48 图图5-48 5-48 内冷却装置内冷却装置11锥形盖锥形盖 2 2通道孔通道孔 3 3砂砂
36、轮中心腔轮中心腔 4 4有径向小孔的薄有径向小孔的薄壁套壁套第三节第三节 机械加工表面质机械加工表面质量量3.3.表面层残余应力表面层残余应力产生残余应力的原因产生残余应力的原因1)1)切切削削时时在在加加工工表表面面金金属属层层内内有有塑塑性性变变形形发发生生，使使表表层层金金属属的的比比容容加加大大，由由于于塑塑性性变变形形只只在在表表层层金金属属中中产产生生，而而表表层层金金属属比比容容增增大大，体体积积膨膨胀胀，不不可可避避免免地地要要受受到到与与它它相相连连的的里里层层金金属属的的阻阻止止，因因此此就就在在表表面面金金属属层层产产生生了了残残余余压压应应力力，而而在在里里层层金金属属
37、中中产生残余拉应力。产生残余拉应力。第三节第三节 机械加工表面质机械加工表面质量量2)2)切削加工中，切削区会有大量的切削热切削加工中，切削区会有大量的切削热产生。图产生。图5-495-49为为切削热在表层金属产生残切削热在表层金属产生残余拉应力的分析过程。余拉应力的分析过程。图图5-49 5-49 由于切削热在表层金属产生残由于切削热在表层金属产生残余拉应力的分析图余拉应力的分析图第三节第三节 机械加工表面质机械加工表面质量量3)3)不同的金相组织具有不同的密度不同的金相组织具有不同的密度，即具即具有不同的比容有不同的比容 如果表面层金属产生了金相组织的如果表面层金属产生了金相组织的变化，表
38、层金属比容的变化必然要受到与变化，表层金属比容的变化必然要受到与之相连的基体金属的阻碍，因而就有残余之相连的基体金属的阻碍，因而就有残余应力产生。应力产生。 第三节第三节 机械加工表面质机械加工表面质量量零零件件主主要要工工作作表表面面最最终终工工序序加加工工方方法法的的选择选择 零零件件主主要要工工作作表表面面最最终终工工序序加加工工方方法法的的选选择择至至关关重重要要，因因为为最最终终工工序序在在该该工工作作表表面面留留下下的的残残余余应应力力将将直直接接影影响响机机器器零零件的使用性能。件的使用性能。 选选择择零零件件主主要要工工作作表表面面最最终终工工序序加加工工方方法法，须须考考虑虑
39、该该零零件件主主要要工工作作表表面面的的具具体工作条件和可能的破坏形式。体工作条件和可能的破坏形式。第三节第三节 机械加工表面质机械加工表面质量量 在在交交变变载载荷荷作作用用下下，机机器器零零件件表表面面上上的的局局部部微微观观裂裂纹纹，会会因因拉拉应应力力的的作作用用使使原原生生裂裂纹纹扩扩大大，最最后后导导致致零零件件断断裂裂。从从提提高高零零件件抵抵抗抗疲疲劳劳破破坏坏的的角角度度考考虑虑，该该表表面面最最终终工工序序应应选选择择能能在在该该表表面面产产生生残残余余压压应应力力的加工方法。的加工方法。第三节第三节 机械加工表面质机械加工表面质量量 各各种种加加工工方方法法在在加加工工表表面面上上残残留留的的残余应力情况，参见表残余应力情况，参见表5-125-12。
