机械制造工艺与机床夹具1 (3)

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1、第三章机械加工的表面质量第一节概述第二节影响机械加工表面粗糙度的因素第三节影响表面物理力学性能的工艺因素第四节机械加工中的振动第五节控制表面质量的工艺途径机械制造工艺与机床夹具第一节概述机械加工表面质量是指零件加工后的表面层状态，这是判定零件质量的主要依据之一。一、机械加工表面质量的含义表面质量的含义有以下两方面的内容：㈠表面层的几何形状特征⒈表面粗糙度⒉波度㈡表面层物理力学性能的变化⑴表面层的加工硬化；⑵表面层金相组织的变化；⑶表面层残余应力。二、表面质量对零件使用性能的影响⒈表面质量对零件耐磨性的影响⒉零件表面质量对零件

2、疲劳强度的影响⒊零件表面质量对零件耐腐蚀性能的影响⒋零件表面质量对配合性质及其它性能的影响第二节影响机械加工表面粗糙度的因素一、影响机械加工表面粗糙度的几何因素切削加工过程中，刀具相对于工件作进给运动时，在被加工表面上残留的面积愈大，所获得表面将愈粗糙。尖刀切削时带圆角半径的刀切削时由公式可知，减小进给量f，减小主、副偏角，增大刀尖圆角半径，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。二、影响机械加工表面粗糙的物理因素⒈切削力和磨擦力的影响⒉积悄瘤的影响⒊鳞刺的影响三、影响磨削加工表面粗糙度的因素㈠磨削加工的特点⑴

3、磨削过程比金属切削刀具的切削过程要复杂得多⑵砂轮的磨削速度高⑶磨削时砂轮的线速度高，参与切削的磨粒，所以，单位时间内切除金属的量大㈡影响磨削加工表面粗糙度的因素⒈磨削用量的影响⑴砂轮速度⑵工件速度⑶磨削深度和光磨次数⒉砂轮的影响⑴砂轮的粒度⑵砂轮的硬度⑶砂轮的修整⑷砂轮材料⒊被加工材料的影响第三节影响表面物理力学性能的工艺因素一、表面残余应力切削过程中金属材料的表层组织发生形状变化和组织变化时，在表层金属与基体材料交界处将会产生相互平衡的弹性应力，该应力就是表面残余应力。㈠冷塑性变形的影响㈡热塑性变形的影响㈢金相组织变化的影

4、响加工后表面层的实际残余应力是以上三方面原因综合的结果二、表面层加工硬化机械加工过程中，由于切削力的作用，使被加工表面产生强烈的塑性变形，加工表面层晶格间剪切滑移，晶格严重扭曲、拉长、纤维化以及破碎，造成加工表面层强化和硬度增加。影响冷作硬化的主要因素有：㈠切削用量㈡刀具㈢工件材料三、表面层金相组织变化与磨削烧伤机械加工时，在工件的加工区及其附近区域将产生一定的温升。当温升达到相变临界点时，表层金属就会发生金相组织变化，产生极大的表面残余应力，强度和硬度降低，甚至出现裂纹。这种现象称为磨削烧伤。分为：退火烧伤（最严重）、淬火

5、烧伤、回火烧伤。避免烧伤主要是设法减少磨削区的高温对工件的热作用。磨削时采用强有力的、效果好的切削液，能有效地防止烧伤；合理地选用磨削用量、适当地提高工件转动的线速度；选择和使用合理硬度的砂轮。第四节机械加工中的振动振动使工艺系统的各种成形运动受到干扰和破坏，使加工表面出现振纹，降低了零件的加工精度和增大表面粗糙度。一、强迫振动㈠产生强烈振动的原因在外界周期性干扰的作用下，工艺系统被迫产生振动，这些干扰力可能来源于工艺系统之外，称为外部振源；也可能来自工艺系统的内部，称为内部振源。㈡强迫振动的特性分析⑴强近振动的频率等于激振

6、力的频率，与系统的固有频率无关。⑵强迫振动的稳态过程是简谐振动，只要有激动力存在，振动系统就不会被阻尼衰减掉。⑶强迫振动的振幅取决于振源激振力p、频率比λ和阻尼比D。⑷强迫振动的位移总是滞后于激振力。㈢减少强迫振动的途径⒈减少激振力⒉避免激振力的频率与系统的固有频率接近，以防止共振⒊采取隔振措施⒋采用消振措施二、自激振动在机械加工中往往会出现一种不是由于任何周期性的振源所激发的振动，其频率也不等于可以找到的任何一种激振力的频率。这种由振动系统本身引起的交变力作用而产生的振动称为自激振动（颤振）。㈠自激振动的特征⑴自激振动是一

7、种不衰减的振动。⑵自激振动的频率等于或接近于系统的固有频率。⑶自激振动是否产生以及振幅的大小取决于振系统在每一周期内，输入的能量是否大于消耗的能量。㈡产生自激振动的学说振动是机械加工中影响零件表面质量的重要因素之一。对于自激振动，目前为止尚无完全成熟的理论来解释其原因。⒈负磨擦自振原理⒉再生自振原理⒊振型耦合自激振动原理㈢减少自激振动的基本途径自激振动与切削过程有关，也与工艺系统的结构有关。减少自激振动的基本途径：⒈合理选用切削用量⑴切削速度v的选择⑵进给量f的选择⑶切削深度ap的选择⒉合理选择刀具的几何参数⑴前角γ的选择⑵

8、主偏角κr的选择⑶后角α的选择⑷刀尖圆角半径的选择⒊提高工艺系统的抗振性能⑴提高机床的抗振性能⒊提高工艺系统的⑵提高刀具、工具夹持部分的刚度⒊提高工艺系统的抗振性能⑶合理安排机床、工件、刀具之间最大刚度方向的相对位置⒊提高工艺系统的抗振性能⑷采用减振装置第五节控制表面质量的工艺途径提高表面