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1、零件的机械加工质量不仅指零件的机械加工质量不仅指加工精度加工精度，而且包括，而且包括加加工表面质量工表面质量。机械加工后的零件表面实际上不是理想的光滑表面，机械加工后的零件表面实际上不是理想的光滑表面，它存在着不同程度的它存在着不同程度的表面粗糙度、冷作硬化、裂纹等表面表面粗糙度、冷作硬化、裂纹等表面缺陷缺陷。虽然只有极薄的一层（几微米。虽然只有极薄的一层（几微米几十微米），但都几十微米），但都错综复杂地影响着机械零件的错综复杂地影响着机械零件的精度、耐磨性、配合精度、精度、耐磨性、配合精度、抗腐蚀性和疲劳强度抗腐蚀性和疲劳强度等，从而影响产品的等，从而影响产品的使用性能和寿命使用性能和寿命，
2、因此必须加以足够的重视。因此必须加以足够的重视。一、概一、概 述述加工表面质量零件表面质量零件表面质量表面粗糙度表面粗糙度表面波度表面波度表面物理力表面物理力学性能变化学性能变化表面微观几表面微观几何形状特征何形状特征表面层冷作硬化表面层冷作硬化表面层残余应力表面层残余应力表面层金相组织变化表面层金相组织变化表面质量的含义（内容）表面质量的含义（内容）加工表面质量（1）表面粗糙度）表面粗糙度 表面的微观几何形状误差，即表面的微观几何形状误差，即L1/H11000）与表面粗糙度）与表面粗糙度之间的周期性几何形状误差，即之间的周期性几何形状误差，即40L2/H21000。它主要是。它主要是加工过程
3、中工艺系统的振动引起。加工过程中工艺系统的振动引起。 加工表面质量（3）表面层冷作硬化）表面层冷作硬化 机械加工过程中表面层金属产生强烈的塑性变形，使机械加工过程中表面层金属产生强烈的塑性变形，使晶晶格扭曲、畸变，晶粒间产生剪切滑移，晶粒被拉长格扭曲、畸变，晶粒间产生剪切滑移，晶粒被拉长，这些都，这些都会使表面层金属的硬度增加，塑性减小，统称为会使表面层金属的硬度增加，塑性减小，统称为冷作硬化冷作硬化。（4）表面层残余应力）表面层残余应力 机械加工过程中由于切削变形和切削热等因素的作用在机械加工过程中由于切削变形和切削热等因素的作用在工件表面层材料中产生的内应力，称为工件表面层材料中产生的内应
4、力，称为表面层残余应力表面层残余应力。 在铸造、锻造、焊接、热处理等加工过程产生的内应力在铸造、锻造、焊接、热处理等加工过程产生的内应力与这里介绍的表面残余应力的区别在于与这里介绍的表面残余应力的区别在于前者是在整个工件上前者是在整个工件上平衡的应力，它的重新分布会引起工件的变形；平衡的应力，它的重新分布会引起工件的变形；后者则是在后者则是在加工表面材料中平衡的应力，它的重新分布不会引起工件变加工表面材料中平衡的应力，它的重新分布不会引起工件变形，但它对机器零件表面质量有重要影响。形，但它对机器零件表面质量有重要影响。加工表面质量（5）表面层金相组织变化表面层金相组织变化 机械加工过程中，在工
5、件的加工区域，温度会急剧升机械加工过程中，在工件的加工区域，温度会急剧升高，当温度升高到超过工件材料金相组织变化的临界点时，高，当温度升高到超过工件材料金相组织变化的临界点时，就会发生金相组织变化。如磨削淬火钢件时，常会出现回就会发生金相组织变化。如磨削淬火钢件时，常会出现回火烧伤、退火烧伤等金相组织变化，将严重影响零件的使火烧伤、退火烧伤等金相组织变化，将严重影响零件的使用件能。用件能。右图为加工变质层示意图。右图为加工变质层示意图。吸吸附附层层：氧氧化化膜膜或或其其他他化化合合物物，并并吸吸收收、渗渗进进了了气气体体、液液体体和和固体的粒子。固体的粒子。压缩区压缩区：塑性变形区。塑性变形区
6、。纤纤维维层层：加加工工材材料料与与刀刀具具间间的的摩擦力造成。摩擦力造成。切切削削热热也也会会使使表表面面层层产产生生相相变变及及晶粒大小晶粒大小变化。变化。吸吸附附层层纤纤维维层层压压缩缩区区基基体体材材料料显微硬度显微硬度残余应力残余应力加工表面质量二、表面质量对零件使用性能的影响二、表面质量对零件使用性能的影响1.表面质量对零件耐磨性的影响表面质量对零件耐磨性的影响加工表面质量图图54-2表面粗糙度与初期磨损量的关系表面粗糙度与初期磨损量的关系加工表面质量（2）表面层冷作硬化对零件耐磨性的影响）表面层冷作硬化对零件耐磨性的影响加工表面的冷作硬化，一般能提高零件的耐磨加工表面的冷作硬化，
7、一般能提高零件的耐磨性。性。因为它使磨擦副表面层金属的显微硬度提高，因为它使磨擦副表面层金属的显微硬度提高，塑性降低，减少了摩擦副接触部分的弹性变形和塑性降低，减少了摩擦副接触部分的弹性变形和塑性变形。塑性变形。并非冷作硬化程度越高，耐磨性就越高。并非冷作硬化程度越高，耐磨性就越高。这是这是因为过分的冷作硬化，将引起金属组织过度因为过分的冷作硬化，将引起金属组织过度“疏疏松松”，在相对运动中可能会产生金属剥落，在接，在相对运动中可能会产生金属剥落，在接触面间形成小颗粒，使零件加速磨损。触面间形成小颗粒，使零件加速磨损。加工表面质量2.表面质量对零件疲劳强度的影响表面质量对零件疲劳强度的影响（1
8、）表面粗糙度对零件疲劳强度的影响）表面粗糙度对零件疲劳强度的影响表面粗糙度越大，抗疲劳破坏的能力越差。表面粗糙度越大，抗疲劳破坏的能力越差。对承受交变载荷零件的疲劳强度影响很大。在对承受交变载荷零件的疲劳强度影响很大。在交变载荷作用下，表面粗糙度的凹谷部位容易引起交变载荷作用下，表面粗糙度的凹谷部位容易引起应力集中，产生疲劳裂纹。应力集中，产生疲劳裂纹。表面粗糙度值越小，表面缺陷越少，工件耐疲表面粗糙度值越小，表面缺陷越少，工件耐疲劳性越好；反之，加工表面越粗糙，表面的纹痕越劳性越好；反之，加工表面越粗糙，表面的纹痕越深，纹底半径越小，其抗疲劳破坏的能力越差。深，纹底半径越小，其抗疲劳破坏的能
9、力越差。加工表面质量加工表面质量加工表面质量4.表面质量对零件耐腐蚀性能的影响表面质量对零件耐腐蚀性能的影响（1）表面粗糙度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零件表面越粗糙，越容易积聚腐蚀性物质，凹谷越深，零件表面越粗糙，越容易积聚腐蚀性物质，凹谷越深，渗透与腐蚀作用越强烈。渗透与腐蚀作用越强烈。因此，因此，减小零件表面粗糙度，可以提高其耐腐蚀性能。减小零件表面粗糙度，可以提高其耐腐蚀性能。（2）表面残余应力对零件耐腐蚀性能的影响）表面残余应力对零件耐腐蚀性能的影响零件表面残余压应力使零件表面紧密，腐蚀性物质不易零件表面残余压应力使零件表面紧密，腐蚀性物质不易进入，可增强
10、零件的耐腐蚀性，而表面残余拉应力则降低零进入，可增强零件的耐腐蚀性，而表面残余拉应力则降低零件耐腐蚀性。件耐腐蚀性。表面质量对零件使用性能还有其它方面的影响：表面质量对零件使用性能还有其它方面的影响：如减小如减小表面粗糙度可提高零件的接触刚度、密封性和测量精度；对表面粗糙度可提高零件的接触刚度、密封性和测量精度；对滑动零件，可降低其摩擦系数，从而减少发热和功率损失。滑动零件，可降低其摩擦系数，从而减少发热和功率损失。加工表面质量表面质量对零件使用性能的影响表面质量对零件使用性能的影响零件表零件表面质量面质量粗糙度太大、太小都不耐磨粗糙度太大、太小都不耐磨适度冷硬能提高耐磨性适度冷硬能提高耐磨性
11、对疲劳强对疲劳强度的影响度的影响对耐磨对耐磨性影响性影响对耐腐蚀性对耐腐蚀性能的影响能的影响对工作精对工作精度的影响度的影响粗糙度越大，疲劳强度越差粗糙度越大，疲劳强度越差适度冷硬、残余压应力能提高适度冷硬、残余压应力能提高疲劳强度疲劳强度粗糙度越大、工作精度降低粗糙度越大、工作精度降低残余应力越大，工作精度降低残余应力越大，工作精度降低粗糙度越大，耐腐蚀性越差粗糙度越大，耐腐蚀性越差压应力提高耐腐蚀性压应力提高耐腐蚀性拉应力则降低耐腐蚀性拉应力则降低耐腐蚀性加工表面质量三、影响加工表面粗糙度的主要因素及其控制三、影响加工表面粗糙度的主要因素及其控制（一）切削加工表面粗糙度（一）切削加工表面粗
12、糙度1.几何因素几何因素刀尖圆弧半径刀尖圆弧半径r主偏角主偏角kr、副偏角副偏角kr进给量进给量f加工表面质量 对于刀尖圆弧半径对于刀尖圆弧半径r=0的刀具，工件表面残留面积的高度：的刀具，工件表面残留面积的高度： 对于刀尖圆弧半径对于刀尖圆弧半径r0的刀具，工件表面残留面积的高度：的刀具，工件表面残留面积的高度：加工表面质量2.物理因素物理因素（1）工件材料的影响工件材料的影响 切削加工表面粗糙度的实际轮廓形状，一般都与纯几何切削加工表面粗糙度的实际轮廓形状，一般都与纯几何因素形成的理论轮廓有较大的差别，这是由于切削加工中有因素形成的理论轮廓有较大的差别，这是由于切削加工中有塑性变形塑性变形
13、的缘故。的缘故。v 塑性材料塑性材料：工件材料韧性愈好，金属塑性变形愈大，加工工件材料韧性愈好，金属塑性变形愈大，加工表面愈粗糙。表面愈粗糙。故对中碳钢和低碳钢材料的工件，为改善切削故对中碳钢和低碳钢材料的工件，为改善切削性能，减小表面粗糙度，常在性能，减小表面粗糙度，常在粗加工或精加工前安排正火或粗加工或精加工前安排正火或调质处理。调质处理。v 脆性材料脆性材料：加工脆性材料时，其切削呈碎粒状，由于切屑加工脆性材料时，其切削呈碎粒状，由于切屑的崩碎而在加工表面留下许多麻点，使表面粗糙。的崩碎而在加工表面留下许多麻点，使表面粗糙。加工表面质量（2）积屑瘤与鳞刺的影响）积屑瘤与鳞刺的影响 切削过
14、程中出现积屑瘤与鳞刺，会使表面粗糙度严重恶化。切削过程中出现积屑瘤与鳞刺，会使表面粗糙度严重恶化。 积屑瘤积屑瘤 形成后并不是稳定的，而是不断地形成形成后并不是稳定的，而是不断地形成长大长大粘附在切屑或留在工件上（图粘附在切屑或留在工件上（图54-），使加工表面出现深浅和），使加工表面出现深浅和宽度不断变化的刀痕，大大增加表面粗糙度。宽度不断变化的刀痕，大大增加表面粗糙度。 鳞刺鳞刺 是已加工表面上出现的鳞片状毛刺般的缺陷。鳞刺是已加工表面上出现的鳞片状毛刺般的缺陷。鳞刺的出现不依赖于积屑瘤，但积屑瘤的存在会影响鳞刺的生成。的出现不依赖于积屑瘤，但积屑瘤的存在会影响鳞刺的生成。图图54- 积屑
15、瘤对表面质量的影响积屑瘤对表面质量的影响 图图54- 鳞刺的产生鳞刺的产生 加工表面质量切削速度切削速度的影响的影响加工塑性材料时，切削速度对表加工塑性材料时，切削速度对表面粗糙度的影响，如下图。面粗糙度的影响，如下图。此外，切削速度越高，塑性变此外，切削速度越高，塑性变形越不充分，表面粗糙度值越小。形越不充分，表面粗糙度值越小。选择低速宽刀精切和高速精切，选择低速宽刀精切和高速精切，可以得到较小的表面粗糙度。可以得到较小的表面粗糙度。（3）切削用量的影响）切削用量的影响加工表面质量其它因素的影响其它因素的影响此外，此外，合理使用冷却合理使用冷却润滑液润滑液，适当，适当增大刀具的增大刀具的前角
16、前角，提高刀具的刃磨质提高刀具的刃磨质量量等，均能有效地减小表等，均能有效地减小表面粗糙度值。面粗糙度值。进给量的影响进给量的影响减小进给量减小进给量f 固然可以固然可以减小表面粗糙度值，但减小表面粗糙度值，但进给进给量过小，表面粗糙度会有增量过小，表面粗糙度会有增大的趋势。大的趋势。背吃刀量的影响背吃刀量的影响背吃刀量对背吃刀量对表面粗糙度的表面粗糙度的影响不大，但影响不大，但太小会打滑，太小会打滑，划伤已加工表面。划伤已加工表面。加工表面质量影响切削加工表影响切削加工表面粗糙度的因素面粗糙度的因素刀具几何形状刀具几何形状刀具材料刀具材料刃磨质量刃磨质量切削用量切削用量工件材料工件材料残留面
17、积残留面积Ra前角前角Ra后角后角摩擦摩擦Ra刃倾角影响实际工作前角刃倾角影响实际工作前角 vRa fRaap对对Ra影响不大，太小会影响不大，太小会打滑，划伤已加工表面打滑，划伤已加工表面材料塑性材料塑性Ra材料晶粒组织材料晶粒组织Ra，常常用正火、调质处理用正火、调质处理刀具材料强度刀具材料强度Ra刃磨质量刃磨质量Ra冷却、润滑冷却、润滑Ra加工表面质量3.降低表面粗糙度的措施降低表面粗糙度的措施 由几何因素引起的粗糙度过大，可通过减小切削层残由几何因素引起的粗糙度过大，可通过减小切削层残留面积来解决。如：留面积来解决。如：f、r、r，rRa 由物理因素引起的粗糙度过大，主要应采取措施减少
18、由物理因素引起的粗糙度过大，主要应采取措施减少加工时的塑性变形，避免产生刀瘤和磷刺。加工时的塑性变形，避免产生刀瘤和磷刺。1）采用较高的采用较高的v；2）对工件材料采用正火或对工件材料采用正火或调质处理；调质处理；3）增大刀具增大刀具、s，提高刀具刃磨质量等；提高刀具刃磨质量等；4）合理选用冷却润滑液及合理选用冷却润滑液及其使用方式。其使用方式。图图54-切削速度对表面切削速度对表面粗糙度的影响粗糙度的影响加工表面质量（二）磨削加工表面粗糙度（二）磨削加工表面粗糙度1.影响粗糙度的几何因素影响粗糙度的几何因素磨粒在砂轮上的分布越磨粒在砂轮上的分布越均匀、粒度越细，刃口的等均匀、粒度越细，刃口的
19、等高性越好。则砂轮单位面积高性越好。则砂轮单位面积上参加磨削的磨粒越多，磨上参加磨削的磨粒越多，磨削表面上的刻痕就越细密均削表面上的刻痕就越细密均匀，表面粗糙度值就越小。匀，表面粗糙度值就越小。（1）砂轮粒度）砂轮粒度图图 磨粒在工件上的刻痕磨粒在工件上的刻痕加工表面质量（2）砂轮修整）砂轮修整砂轮修整除了使砂轮具有砂轮修整除了使砂轮具有正确的几何形状外，正确的几何形状外，更重要的更重要的是使砂轮工作表面形成排列整是使砂轮工作表面形成排列整齐而又锐利的微刃齐而又锐利的微刃（下图）。（下图）。因此，因此，砂轮修整的质量对磨削砂轮修整的质量对磨削表面的粗糙度影响很大表面的粗糙度影响很大。图图 磨粒
20、上的微刃磨粒上的微刃加工表面质量砂轮转速砂轮转速越高，单位时间越高，单位时间内通过被磨表面的磨粒数越多，内通过被磨表面的磨粒数越多，表面粗糙度值就越小。表面粗糙度值就越小。（3）砂轮速度）砂轮速度（4）工件速度）工件速度工件转速工件转速增大，通过加增大，通过加工表面的磨粒数减少，表面工表面的磨粒数减少，表面粗糙度值增大。粗糙度值增大。图图 砂轮速度的影响砂轮速度的影响图图 工件速度的影响工件速度的影响加工表面质量 背吃刀量背吃刀量塑性变形的程度塑性变形的程度粗糙度粗糙度。 轴向进给量小于砂轮的宽度时，工件表面将被重叠切轴向进给量小于砂轮的宽度时，工件表面将被重叠切削，而被磨次数越多，工件表面粗
21、糙度值就越小。削，而被磨次数越多，工件表面粗糙度值就越小。（5）背吃刀量与轴向进给速度）背吃刀量与轴向进给速度 在磨削加工时，最后几次走在磨削加工时，最后几次走刀应取极小的磨削深度，并适当刀应取极小的磨削深度，并适当安排无进给磨削次数。安排无进给磨削次数。 （6）无进给磨削次数无进给磨削次数 实践应用实践应用：粗磨时，：粗磨时，ap和和V工工生产率；生产率；终磨时，采用小终磨时，采用小ap或或无进给磨削次数无进给磨削次数Ra。 工件材料、冷却润滑液、工艺系工件材料、冷却润滑液、工艺系统振动等。统振动等。 （7）其它因素其它因素 加工表面质量影响磨削加工表影响磨削加工表面粗糙度的因素面粗糙度的因
22、素粒度粒度Ra 金刚石笔锋利金刚石笔锋利，修正导程、修正导程、径向进给量径向进给量Ra磨粒等高性磨粒等高性Ra太硬、太软、韧性、导热性太硬、太软、韧性、导热性差差Ra砂轮粒度砂轮粒度工件材料性质工件材料性质砂轮修正砂轮修正磨削用量磨削用量砂轮硬度砂轮硬度V砂砂Raap、V工工塑变塑变Ra粗磨粗磨ap生产率生产率精磨精磨apRa(ap=0光磨光磨)硬度硬度钝化磨粒脱落钝化磨粒脱落Ra硬度硬度磨粒脱落磨粒脱落Ra硬度合适、自励性好硬度合适、自励性好Ra加工表面质量影响表面层物理力学性能的主要因素影响表面层物理力学性能的主要因素表面物理表面物理力学性能力学性能影响金相组影响金相组织变化因素织变化因素
23、影响显微影响显微硬度因素硬度因素影响残余影响残余应力因素应力因素 塑变引起的冷硬塑变引起的冷硬 金相组织变化引金相组织变化引起的硬度变化起的硬度变化 冷塑性变形冷塑性变形 热塑性变形热塑性变形 金相组织变化金相组织变化 切削热切削热加工表面质量1.表面层的冷作硬化表面层的冷作硬化（1 1） 衡量表面层加工硬化的指标衡量表面层加工硬化的指标衡量表面层加工硬化程度的指标有下列三项：衡量表面层加工硬化程度的指标有下列三项：1）表面层的显微硬度）表面层的显微硬度HV；2）硬化层深度硬化层深度h；3）硬化程度硬化程度N N=(HV-HV0)/HV0100式中式中HV0工件原表面层的显微硬度。工件原表面层
24、的显微硬度。加工表面质量（2）影响表面层加工硬化的因素）影响表面层加工硬化的因素刀具几何形状刀具几何形状切削刃切削刃 r、前角前角、后面磨损量、后面磨损量VB表层金属的塑变加剧表层金属的塑变加剧冷硬冷硬切削用量切削用量切削速度切削速度v塑变塑变冷硬冷硬 f切削力切削力塑变塑变冷硬冷硬工件材料性能工件材料性能材料塑性材料塑性冷硬冷硬加工表面质量2.磨削裂纹的产生磨削裂纹的产生3.影响表面残余应力的主要因素影响表面残余应力的主要因素加工表面质量4.表面层金相组织变化与磨削烧伤表面层金相组织变化与磨削烧伤（1）磨削烧伤）磨削烧伤加工表面质量淬火烧伤淬火烧伤磨削时工件表面温度超过相变磨削时工件表面温度
25、超过相变临界温度时，则马氏体转变为奥氏临界温度时，则马氏体转变为奥氏体。在冷却液作用下，工件最外层体。在冷却液作用下，工件最外层金属会出现二次淬火马氏体组织。金属会出现二次淬火马氏体组织。其硬度比原来的回火马氏体高，但其硬度比原来的回火马氏体高，但很薄，其下为硬度较低的回火索氏很薄，其下为硬度较低的回火索氏体和屈氏体。由于二次淬火层极薄，体和屈氏体。由于二次淬火层极薄，表面层总的硬度是降低的。表面层总的硬度是降低的。（2）磨削烧伤的三种形式磨削烧伤的三种形式加工表面质量回火烧伤回火烧伤退火烧伤退火烧伤磨削时，如果工件表面层温度磨削时，如果工件表面层温度只是超过原来的回火温度，则表层只是超过原来
26、的回火温度，则表层原来的回火马氏体组织将产生回火原来的回火马氏体组织将产生回火现象，而转变为硬度较低的回火组现象，而转变为硬度较低的回火组织的现象。织的现象。磨削时，当工件表面层温度超磨削时，当工件表面层温度超过相变临界温度时，则马氏体转变过相变临界温度时，则马氏体转变为奥氏体。若此时无冷却液，表层为奥氏体。若此时无冷却液，表层金属空冷冷却比较缓慢而形成退火金属空冷冷却比较缓慢而形成退火组织。硬度和强度均大幅度下降的组织。硬度和强度均大幅度下降的现象。现象。加工表面质量磨削用量磨削用量砂轮与砂轮与工件材料工件材料1）砂轮转速）砂轮转速磨削烧伤磨削烧伤2）径向进给量）径向进给量fp磨削烧伤磨削烧
27、伤3）轴向进给量轴向进给量fa磨削烧伤磨削烧伤4）工件速度）工件速度vw磨削烧伤磨削烧伤1）磨削时，砂轮表面上磨粒的切削刃口）磨削时，砂轮表面上磨粒的切削刃口锋利锋利磨削力磨削力磨削区温度磨削区温度2）磨削导热性差的材料（耐热钢、轴承）磨削导热性差的材料（耐热钢、轴承钢、不锈钢）钢、不锈钢）磨削烧伤磨削烧伤3）应合理选择砂轮的硬度、结合剂和组）应合理选择砂轮的硬度、结合剂和组织织磨削烧伤磨削烧伤（3）影响磨削烧伤的因素及改善途径加工表面质量改善冷却条件改善冷却条件采用内冷却法采用内冷却法磨削烧伤磨削烧伤。采用开槽砂轮采用开槽砂轮间断磨削间断磨削受热受热磨削烧伤磨削烧伤。图图 内冷却装置内冷却装
28、置图图开槽砂轮开槽砂轮a）槽均匀分布槽均匀分布b）槽不均匀分布槽不均匀分布 加工表面质量五、控制加工表面质量的途径五、控制加工表面质量的途径 1.控制磨削参数控制磨削参数2.采用超精加工、珩磨等光整加工方法作为最终加工工序采用超精加工、珩磨等光整加工方法作为最终加工工序 光整加工是用粒度很细的磨料对工件表面进行微量切削光整加工是用粒度很细的磨料对工件表面进行微量切削和挤压、擦光的过程。和挤压、擦光的过程。 特点：特点： 切削力和切削热都很小，从而能获得很低的表面粗糙度值，切削力和切削热都很小，从而能获得很低的表面粗糙度值，表面层不会产生热损伤，并具有残余压应力。表面层不会产生热损伤，并具有残余
29、压应力。 工具都是浮动连接，由加工面自身导向、而相对于工件的工具都是浮动连接，由加工面自身导向、而相对于工件的定位基准没有确定的位置、所使用的机床也不需要具有非常定位基准没有确定的位置、所使用的机床也不需要具有非常精确的成形运动。精确的成形运动。 主要作用是降低表面粗糙度，一般不能纠正形状和位置误主要作用是降低表面粗糙度，一般不能纠正形状和位置误差，加工精度主要由前面工序保证差，加工精度主要由前面工序保证。 加工表面质量（1）超精加工超精加工 用细粒度的磨条以一定的压力在旋转的工件表面上，用细粒度的磨条以一定的压力在旋转的工件表面上，并在轴向作往复振荡，进行微量切除的光整加工方法；并在轴向作往
30、复振荡，进行微量切除的光整加工方法； 加工后表面粗糙度可达加工后表面粗糙度可达Ra0.012m，表面加工纹路，表面加工纹路由波纹曲线交叉形成，易形成润滑油膜，耐磨性好。由波纹曲线交叉形成，易形成润滑油膜，耐磨性好。（2）珩磨珩磨 与超精加工类似，只是使用的工具以及运动方式不与超精加工类似，只是使用的工具以及运动方式不同，珩磨头带有若干块细粒度的磨条靠机械或液压的作同，珩磨头带有若干块细粒度的磨条靠机械或液压的作用涨紧和施加一定压力在工件表面上，并相对工件作旋用涨紧和施加一定压力在工件表面上，并相对工件作旋转与往复运动，在工件表面形成由螺旋线交叉而成的网转与往复运动，在工件表面形成由螺旋线交叉而
31、成的网状纹路。状纹路。 主要用于内孔的光整加工。主要用于内孔的光整加工。加工表面质量（3）研磨研磨 将研磨剂涂敷（干式）或浇注（湿式）在研具与工将研磨剂涂敷（干式）或浇注（湿式）在研具与工件间，工件与夹具在一定压力下作不断变更方向的相对件间，工件与夹具在一定压力下作不断变更方向的相对运动，在磨粒的作用下逐步刮擦并微量切除工件表面很运动，在磨粒的作用下逐步刮擦并微量切除工件表面很薄的金属层。薄的金属层。（4）抛光抛光 是利用布轮、布盘等软的研具涂上抛光膏抛光工件的表是利用布轮、布盘等软的研具涂上抛光膏抛光工件的表面，靠抛光膏的机械刮擦和化学作用去掉表面粗糙度的峰顶，面，靠抛光膏的机械刮擦和化学作
32、用去掉表面粗糙度的峰顶，使表面获得光泽镜面。使表面获得光泽镜面。2.采用喷丸、滚压、采用喷丸、滚压、碾光碾光等表面强化工艺等表面强化工艺对于承受高应力、交变载荷的零件可以采用对于承受高应力、交变载荷的零件可以采用喷丸、滚压、喷丸、滚压、碾光等表面强化工艺使表面层产生残余压应力、冷作硬化及碾光等表面强化工艺使表面层产生残余压应力、冷作硬化及降低表面粗糙度，大大降低表面粗糙度，大大提高其疲劳强度及抗应力腐蚀性能提高其疲劳强度及抗应力腐蚀性能。加工表面质量1.滚压加工滚压加工滚压加工是利用经过淬火和精细研磨过的滚压加工是利用经过淬火和精细研磨过的滚轮或滚珠滚轮或滚珠，在常温状态下对金属表面进行挤压，
33、使受压点产生弹性和塑在常温状态下对金属表面进行挤压，使受压点产生弹性和塑性变形，表层的凸起部分向下压，凹下部分向上挤，逐渐将性变形，表层的凸起部分向下压，凹下部分向上挤，逐渐将前工序留下的波峰压平，降低了表面粗糙度；同时它还能使前工序留下的波峰压平，降低了表面粗糙度；同时它还能使工件表面产生硬化层和残余压应力。因此提高了零件的承载工件表面产生硬化层和残余压应力。因此提高了零件的承载能力和疲劳强度。能力和疲劳强度。滚压加工可以加工外圆、孔、平面及成型表面，通常在滚压加工可以加工外圆、孔、平面及成型表面，通常在普通车床、转塔车床或自动车床上进行。图普通车床、转塔车床或自动车床上进行。图54-为典型
34、的滚为典型的滚压加工示意图。压加工示意图。加工表面质量图图54-滚压加工原理滚压加工原理图图54-滚压加工示意图滚压加工示意图加工表面质量通孔用滚光工具通孔用滚光工具车床用滚压工具车床用滚压工具盲孔用滚光工具盲孔用滚光工具 平端面用滚光工具平端面用滚光工具 加工表面质量2.喷丸强化喷丸强化喷丸强化是利用大量快速运动的珠丸打击被加工工件喷丸强化是利用大量快速运动的珠丸打击被加工工件表面，使工件表面产生冷硬层和压缩残余应力，可显著提表面，使工件表面产生冷硬层和压缩残余应力，可显著提高零件的疲劳强度。高零件的疲劳强度。图图54-喷丸喷丸加工原理加工原理图图54-珠丸挤压引起残余应力珠丸挤压引起残余应
35、力压缩拉伸塑性变形区域塑性变形区域加工表面质量珠丸可以是珠丸可以是铸铁的铸铁的，也可以是切成，也可以是切成小段的钢丝小段的钢丝（使用（使用一段时间后，自然变成球状）。对于铝质工件，为避免表一段时间后，自然变成球状）。对于铝质工件，为避免表面残留铁质微粒而引起电解腐蚀，宜采用面残留铁质微粒而引起电解腐蚀，宜采用铝丸或玻璃丸铝丸或玻璃丸。珠丸的直径一般为珠丸的直径一般为0.24mm，对于尺寸较小、表面粗糙对于尺寸较小、表面粗糙度值较小的工件，采用直径较小的珠丸。度值较小的工件，采用直径较小的珠丸。喷丸强化主要用于强化形状复杂或不宜用其它方法强喷丸强化主要用于强化形状复杂或不宜用其它方法强化的工件，
36、如化的工件，如板弹簧、螺旋弹簧、连杆、齿轮、焊缝板弹簧、螺旋弹簧、连杆、齿轮、焊缝等。等。经喷丸加工后的表面，硬化层深度可达经喷丸加工后的表面，硬化层深度可达0.7mm，零件表零件表面粗糙度值可由面粗糙度值可由Ra52.5m减小到减小到Ra0.630.32m，可几可几倍甚至几十倍地提高零件的使用寿命。倍甚至几十倍地提高零件的使用寿命。加工表面质量第五节第五节 机械加工中的振动机械加工中的振动一、机械加工中的振动现象一、机械加工中的振动现象1.振动对机械加工的影响振动对机械加工的影响加工表面质量2.机械加工中振动的种类及其主要特点机械加工中振动的种类及其主要特点机械加工振动机械加工振动自激振动自
37、激振动自由振动自由振动强迫振动强迫振动加工表面质量自由振动自由振动强迫振动强迫振动当系统受到初始干扰力激励破坏当系统受到初始干扰力激励破坏了其平衡状态后，系统仅靠弹性恢复了其平衡状态后，系统仅靠弹性恢复力来维持的振动称为自由振动。由于力来维持的振动称为自由振动。由于总存在阻尼，自由振动将逐渐衰减。总存在阻尼，自由振动将逐渐衰减。系统在周期性激振力持续作用下产系统在周期性激振力持续作用下产生的振动，称为强迫振动。生的振动，称为强迫振动。强迫振动的强迫振动的稳态过程是谐振动，只要有激振力存在稳态过程是谐振动，只要有激振力存在振动系统就不会被阻尼衰减掉。振动系统就不会被阻尼衰减掉。加工表面质量自激振
38、动自激振动在没有周期性干扰力作用的情况下，在没有周期性干扰力作用的情况下，由振动系统本身产生的交变力所激发和维由振动系统本身产生的交变力所激发和维持的振动，称为持的振动，称为自激振动自激振动。切削过程中产。切削过程中产生的自激振动也称为生的自激振动也称为颤振颤振。1）强迫振动是由周期性激振力引起的，不会被阻尼衰减掉，）强迫振动是由周期性激振力引起的，不会被阻尼衰减掉，振动本身也不能使激振力变化。振动本身也不能使激振力变化。2）强迫振动的频率与外界激振力的频率相同，而与系统的）强迫振动的频率与外界激振力的频率相同，而与系统的固有频率无关。固有频率无关。3）强迫振动的幅值既与激振力的幅值有关，又与
39、工艺系统强迫振动的幅值既与激振力的幅值有关，又与工艺系统的特性有关。的特性有关。强迫振动的特征强迫振动的特征加工表面质量减小强迫振动的措施减小强迫振动的措施 消除或减小外部激振力消除或减小外部激振力 调整振源频率，调整振源频率，一般要求一般要求： 式中：式中：f 和和fn 分别为振源频率和系统固有频率分别为振源频率和系统固有频率 提高工艺系统的刚度和阻尼，如提高工艺系统的刚度和阻尼，如零件上加阻尼零件上加阻尼 材料材料 采取隔振措施，采取隔振措施，使外界激励不传到系统中来使外界激励不传到系统中来 采用采用减振装置减振装置加工表面质量阻尼材料铸铁环铸铁套筒图零件上加阻尼材料加工表面质量图摩擦式减
40、振器1飞轮2摩擦盘3摩擦垫4螺母5弹簧图冲击式减振镗刀与减振镗杆1冲击块2紧定螺钉a）减振镗刀b）减振镗杆加工表面质量二、机械加工中的自激振动与控制二、机械加工中的自激振动与控制1.自激振动的产生自激振动的产生在实际加工过程中，由于偶然的外界干扰（如工件材在实际加工过程中，由于偶然的外界干扰（如工件材料硬度不均、加工余量有变化等），会使切削力发生变化，料硬度不均、加工余量有变化等），会使切削力发生变化，从而使工艺系统产生自由振动。系统的振动必然会引起工从而使工艺系统产生自由振动。系统的振动必然会引起工件、刀具间的相对位置发生周期性变化，这一变化若又引件、刀具间的相对位置发生周期性变化，这一变化
41、若又引起切削力的波动，则使工艺系统产生振动。因此通常将自起切削力的波动，则使工艺系统产生振动。因此通常将自激振动看成是由振动系统（工艺系统）和调节系统（切削激振动看成是由振动系统（工艺系统）和调节系统（切削过程）两个环节组成的一个闭环系统，如过程）两个环节组成的一个闭环系统，如图图所示。所示。激励工艺系统产生振动的交变力是由激励工艺系统产生振动的交变力是由切削过程本身切削过程本身产生的，而切削过程同时又受工艺系统的振动的控制，产生的，而切削过程同时又受工艺系统的振动的控制，工艺系统的振动一旦停止，动态切削力也就随之消失。工艺系统的振动一旦停止，动态切削力也就随之消失。加工表面质量图图 自激振动
42、系统的组成自激振动系统的组成加工表面质量2.自激振动的特征自激振动的特征 不衰减的振动不衰减的振动 它由振动过程本身引起切削力周期性变化，从不具备交它由振动过程本身引起切削力周期性变化，从不具备交变特性的能源中周期性地获得能量，使振动得以维持。变特性的能源中周期性地获得能量，使振动得以维持。 f自自=f固固自激振动的频率接近于系统的固有频率，即颤振频率取自激振动的频率接近于系统的固有频率，即颤振频率取决于振动系统的固有特性。这与自由振动相似，而与强迫振决于振动系统的固有特性。这与自由振动相似，而与强迫振动根本不同。动根本不同。 取决于一周期获得的能量取决于一周期获得的能量 取决于切削过程本身取
43、决于切削过程本身 自激振动由振动系统本身参数决定，与强迫振动显著不自激振动由振动系统本身参数决定，与强迫振动显著不同。自由振动受阻尼作用将迅速衰减，而自激振动不会因阻同。自由振动受阻尼作用将迅速衰减，而自激振动不会因阻尼存在而衰减。尼存在而衰减。 加工表面质量3.控制自激振动的途径控制自激振动的途径抑制自激振动途径抑制自激振动途径V=3070m/min自振自振f自振自振；保证保证Ra时时f提高工艺系统抗振性提高工艺系统抗振性合理选择切削用量合理选择切削用量合理选择刀具参数合理选择刀具参数采用变速切削采用变速切削采用减振装置采用减振装置合理调整主振模态合理调整主振模态刚度比及其组合刚度比及其组合前角、主偏角前角、主偏角自振自振后角后角自振自振；但太小时但太小时自振自振抑制再生颤振方法用于工艺系抑制再生颤振方法用于工艺系统刚性较好的场合。统刚性较好的场合。根据振型耦合原理，工艺系统根据振型耦合原理，工艺系统的振动还受到各振型的刚度比的振动还受到各振型的刚度比及其组合的影响。合理调整它及其组合的影响。合理调整它们之间的关系，就可以有效地们之间的关系，就可以有效地提高系统的抗振性，抑制自激提高系统的抗振性，抑制自激振动。振动。提高机床抗振性提高机床抗振性提高刀具抗振性提高刀具抗振性（采用消振刀具）（采用消振刀具）提高工件安装刚性提高工件安装刚性加工表面质量加工表面质量
