4机械加工质量.ppt

5.工艺系统热变形引起的加工误差 （1）热源 （2）机床热变形 （3）工件热变形 6.工件残余应力引起的加工误差 四、加工误差综合分析 加工误差 系统性误差 常值系统性误差 变值系统性误差 随机性误差 分布曲线法 点图法 分析方法 五、 表面质量的含义 表面质量包含： 1. 表面粗糙度 2. 波度 3. 加工表面层材料的物理力学性能 （1） 表面层材料的塑性变形与冷作硬化 （2）金相组织的变化 （3）表面层材料残余应力 六、表面质量对零件使用性能的影响 1.表面粗糙度 2.表面层材料的塑性变形 与冷作硬化 3.金相组织的变化 4.表面层材料残余应力 1.耐磨性 2.疲劳强度 3.耐腐蚀性 4.工作精度 5.配合质量 表面质量 使用性能 七、表面粗糙度 1. 切削加工表面粗糙度 ●几何因素 ●物理因素 2. 磨削加工表面粗糙度 八、机械加工后表面物理机械性能的变化 1.表面层的冷作硬化 2.表面层的金相组织变化（磨削加工——磨削烧伤） 3.残余应力 刀具的几何参 数及运动参数 塑性变形 积屑瘤 鳞刺 工艺系统振动 砂轮粒度 砂轮硬度 砂轮组织 砂轮材料 砂轮修整 习题与思考题 P175，二、 8. 试分别说明下列加工条件对加工精度的影响有何不同？ 17 .试分析—— 某一轴类零件在车床上的装夹如图4(a)所示。图中：前顶尖为固定顶尖，后顶尖为活动顶尖。问：车削工件外圆后出现如图4(b)、(c)、(d)的形状误差，试分别分析出现图4(b)、(c)、(d)形状误差的可能原因是什么？ 后顶尖 z 工件 前顶尖 （a） x （b） （c） （d） 三、机械加工后工件表面层物理机械性能的变化 1. 表面层的冷作硬化 (1) 加工硬化（或冷作硬化）定义 机械加工时，工件表面层金属受到切削力的作用产生强烈的塑性变形，使晶格扭曲，晶粒间产生剪切滑移，晶粒被拉长、纤维化甚至碎化，从而使表面层的强度和硬度增加，这种现象称为加工硬化，又称冷作硬化和强化。 (2) 衡量表面层加工硬化的指标 ●表面层的显微硬度HR； ●硬化层深度h； ●硬化程度N HR0：工件原表面层的显微硬度。 （1）表面残余应力的产生机理 当切削及磨削过程中加工表面相对于基体材料发生形状、体积变化或金相组织变化时，在加工后表面层中将残留有应力，应力大小随深度而变化，其最外层的应力和表面层与基体材料交界处（以下简称里层）的应力符号相反，并相互平衡。 表面层组织发生变化时，在表面层及其与基体材料的交界处会产生互相平衡的弹性力。这种应力即为表面层的残余应力。 2. 表面层残余应力 （2）冷塑性变形的影响 在切削加工过程中，工件表面层受切削力的作用，金属晶体发生塑性变形、位错、空位等缺陷大为增加，使晶格中的一部分原子偏离其平衡位置造成了晶格的畸变，破坏了原来晶格中原子最紧密的排列，导致金属密度下降，体积增大。由于表层受切削力的作用，表层产生拉应力。但里层处于弹性变形状态下。 -σ +σ 距表层深度 0 加工时 -σ +σ 距表层深度 0 加工时 0 -σ 距表层深度 +σ 加工后 （2）冷塑性变形的影响 当切削加工完成后，切削力已去除，里层金属趋向复原（弹性恢复），但受到已产生塑性变形的表面层限制，回复不到原状，因而在表面层产生残余压应力，里层则为拉应力与之相平衡。 （3）热塑性变形的影响 表面层在切削热的作用下产生热膨胀，此时基体温度较低，因此表面热膨胀受到基体的限制而产生热压缩应力。当表面层的温度超过材料的弹性变形的温度范围时，就会产生热塑性变形（在压力作用下材料相对缩短）。当切削过程结束，温度下降至与基体温度一致时，因为表面层已产生热塑性变形，但受到基体的限制产生拉应力，里层则为残余压应力。 距表层深度 加工后 0 -σ 距表层深度 +σ 0 -σ +σ 加工时 （4）金相组织变化的影响 切削时产生的高温会引起表面层的相变。由于不同的金相组织有不同的比重，表面层金相组织变化的结果造成了体积的变化。表面层体积膨胀时，因为受到基体的限制，产生压应力；反之表面层体积缩小，则产生拉应力。各种金相组织中，马氏体比重最小，奥氏体比重最大。 磨削淬火钢时若表面产生回火现象，马氏体转变成索氏体或屈氏体（这两者组织均为扩散程度很高的珠光体），因体积缩小，表面层产生残余拉应力，里层产生残余压应力。若表面层产生二次淬火现象，则表面层产生二次淬火马氏体，其体积比里层的回火组织大，因而表层产生压应力，里层产生拉应力。 切削加工中由于切削热的作用，加工表面层会产生金相组织的变化。特别是磨削加工，由于磨削速度高