机械制造工艺学常同立第2版课件全集下

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1、机械制造工艺学常同立等编著第2版下集教学要求掌握机械加工表面质量的影响因素；熟悉机械加工工艺系统的振动及其对表面质量的影响；掌握控制机械加工表面质量的途径以车削或刨削加工零件表面为例。切削残留面积的高度与下列因素有关刀尖圆弧半径re主偏角Kr副偏角Kr’进给量f刀刃本身的粗糙度等因素有关。切削深度较大且刀尖圆弧半径很小时，或者采用尖刀刃具切削时，残留面积的高度为圆弧刀刃切削加工时，残留面积的高度与刀尖圆弧半径re和进给量f有关，如图所示的几何关系可近似为减小进给量、增大刀尖圆弧半径、减小主偏角或副偏角都会

2、使表面粗糙度得到改善，但以进给量和刀尖圆弧半径的影响最为明显。实际加工表面的粗糙度总是大于上面两个残留面积高度公式的理论计算值，只有切削脆性材料或高度切削塑性材料时，计算结果才比较接近实际。影响磨削加工表面粗糙度的因素粒度↓→Ra↓金刚石笔锋利↑，修正导程、径向进给量↓→Ra↓磨粒等高性↑→Ra↓硬度↑→钝化磨粒脱落↓→Ra↑硬度↓→磨粒脱落↑→Ra↑硬度合适、自励性好↑→Ra↓太硬、太软、韧性、导热性差↑→Ra↓砂轮粒度工件材料性质砂轮修正磨削用量砂轮硬度砂轮V↑→Ra↓ap、工件V↑→塑变↑→Ra↑粗

3、磨ap↑→生产率↑精磨ap↓→Ra↓(ap=0光磨)影响磨削加工表面粗糙度的因素表面物理力学性能影响金相组织变化因素影响显微硬度因素影响残余应力因素塑变引起的冷硬金相组织变化引起的硬度变化冷塑性变形热塑性变形金相组织变化切削热影响表面层物理力学性能的主要因素⑴刀具几何形状的影响切削刃rε↑、前角↓、后面磨损量VB↑→表层金属的塑变加剧→冷硬↑⑵切削用量的影响切削速度v↑→塑变↓→冷硬↓f↑→切削力↑→塑变↑→冷硬↑⑶工件材料性能的影响材料塑性↑→冷硬↑影响表面层加工硬化的因素淬火烧伤回火烧伤退火烧伤磨削时

4、工件表面温度超过相变临界温度Ac3时，则马氏体转变为奥氏体。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。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，这种现象称为淬火烧伤。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织（索氏体或屈氏体），这种现象称为回火烧伤。磨削时，当工件表面层温度超过相变临界温度Ac3时，则马氏体转变为奥氏体。若此时无冷却液，表层金属空

5、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。这种现象称为退火烧伤。磨削烧伤的三种形式目前通用的冷却方法较差，由于砂轮的高速旋转，圆周方向产生强大气流，使得磨削液很难直接送入磨削区，冷却效果很差。而内冷却是一种较为有效的方法，如图所示。内冷却工作原理是将严格过滤后的冷却液通过中空主轴法兰套引入砂轮的中心腔内，在离心力的作用下冷却液会通过砂轮内部的孔隙向砂轮四周的边缘洒出，冷却液就有可能直接注入磨削区。内冷却装置会产生大量水雾，影响加工条件，而且磨削冷却液必须严格过滤，要求杂质不超过0.02%，以防

6、止堵塞砂轮内部孔隙。所以，其应用不广。实际中多采用开槽砂轮，即在砂轮的圆周上开一些横槽，开槽砂轮的形状如图所示，这就能使砂轮将冷却液带入磨削区；同时，开槽可使砂轮间断磨削，工件受热时间缩短，金相组织来不及转变，开槽砂轮还能起到风冷作用，改善散热条件。因此，开槽砂轮可有效地防止烧伤现象产生。开槽的形状主要有两种形式：均匀等距开槽和变距开槽。磨削用量砂轮与工件材料改善冷却条件1）砂轮转速↑→磨削烧伤↑2）径向进给量fp↑→磨削烧伤↑3）轴向进给量fa↑→磨削烧伤↓4）工件速度vw↑→磨削烧伤↓1)磨削时，砂轮

7、表面上磨粒的切削刃口锋利↑→磨削力↓→磨削区的温度↓2)磨削导热性差的材料(耐热钢、轴承钢、不锈钢)↓→磨削烧伤↑3)应合理选择砂轮的硬度、结合剂和组织→磨削烧伤↓采用内冷却法→磨削烧伤↓图采用开槽砂轮间断磨削→受热↓→磨削烧伤↓图影响磨削烧伤的因素及改善途径机械加工振动自激振动自由振动强迫振动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。(占5%)系统在周期性激振力(干扰力)持续作用下产生的振动，称为强迫振动。强迫振动的稳态过

8、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。(占35%)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持的振动，称为自激振动。切削过程中产生的自激振动也称为颤振。(占65%)机械加工中振动的种类及其主要特点单自由度系统是最简单的振动系统。下面以图a内圆磨削加工为例，讨论单自由度受迫振动情况。磨削加工过程中磨头受周期性变化的干扰力作用会产生振动。当工件的刚度远大于磨头系统的刚度时，可简化为如图b