畢業(yè)論文——影響機(jī)械加工表面質(zhì)量因素的分析

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　摘要 ............................................................ 1</p><p>　　前言............................................................. 1</p>

2、<p>　　一、概述.........................................................1</p><p>　　1.1基本概念....................................................1</p><p>　　1.1.1機(jī)械加工................................

3、..................1</p><p>　　1.1.2零件的失效................................................1</p><p>　　1.1.3磨削燒傷..................................................1</p><p>　　1.1.4表面冷作硬化..

4、............................................2 </p><p>　　1.1.5殘余應(yīng)力..................................................2</p><p>　　二、影響工件表面質(zhì)量的因素 .......................................2</p>&l

5、t;p>　　2.1加工過程對(duì)表面質(zhì)量的影響.....................................2</p><p>　　2.1.1工藝系統(tǒng)的振動(dòng)對(duì)工件表面質(zhì)量的影響.......................2</p><p>　　2.1.2刀具參數(shù)、材料和刃磨質(zhì)量對(duì)表面質(zhì)量的影響.................2</p><p>　　

6、2.1.3切削液對(duì)表面質(zhì)量的影響...................................2</p><p>　　2.1.4工件材料對(duì)表面質(zhì)量的影響.................................2</p><p>　　2.1.5切削條件對(duì)工件表面質(zhì)量的影響.............................3</p><p>　

7、　2.1.6切削速度對(duì)表面粗糙度的影響...............................3</p><p>　　2.1.7磨削加工對(duì)表面質(zhì)量的影響...............................3</p><p>　　2.2使用過程中影響表面質(zhì)量的因素.................................6</p><p>　　

8、2.2.1耐磨性對(duì)表面質(zhì)量的影響...................................6</p><p>　　2.2.2疲勞強(qiáng)度對(duì)表面質(zhì)量的影響.................................6</p><p>　　2.2.3耐蝕性對(duì)表面質(zhì)量的影響....................................6</p><p&

9、gt;　　影響機(jī)械加工表面質(zhì)量的物理機(jī)械因素...........................</p><p><b>　　3.1切削加工</b></p><p>　　3.2表面層冷作硬化</p><p>　　3.3表面層材料金相組織變化</p><p>　　3.4表面層殘余應(yīng)力</p><p&g

10、t;　　3.5磨削表面層金相組織變化——磨削燒傷</p><p>　　四、機(jī)械加工表面質(zhì)量對(duì)零件使用性能的影響............................7</p><p>　　4.1表面質(zhì)量對(duì)零件耐磨性的影響...................................7</p><p>　　4.2表面質(zhì)量對(duì)零件疲勞強(qiáng)度的影響.........

11、........................7</p><p>　　4.3表面質(zhì)量對(duì)零件耐腐蝕性能的影響...............................8</p><p>　　4.4表面質(zhì)量對(duì)零件間配合性質(zhì)的影響...............................8</p><p>　　4.5表面質(zhì)量對(duì)零件其他性能的影響.........

12、........................8</p><p>　　五、提高表面質(zhì)量的途徑...............................................8</p><p>　　5.1降低表面粗糙度的加工方法.....................................8</p><p>　　5.2改善表面物理力學(xué)性能的

13、加工方法..............................11</p><p>　　六、提高機(jī)械加工工件表面質(zhì)量的措施..................................12</p><p>　　6.1刀具方面.....................................................</p><p>　　6.

14、2工件材料方面.................................................</p><p>　　6.3切削條件方面.................................................</p><p>　　6.4加工方法方面.................................................&l

15、t;/p><p>　　6.5減少加工表面層變形強(qiáng)化殘和余應(yīng)力提高加工表面質(zhì)量.............</p><p>　　七、結(jié)論............................................................13</p><p>　　八、參考文獻(xiàn).........................................

16、...............15</p><p>　　影響機(jī)械加工表面質(zhì)量因素的分析</p><p>　　摘要：部分的機(jī)械設(shè)備零件的破壞，總是從零件表面開始的。產(chǎn)品的性能，特別是它的可靠性和耐久度，在很大程度上決定于零件表面層的質(zhì)量。研究機(jī)械加工表面質(zhì)量，其目的就是為了掌握機(jī)械加工中各個(gè)工藝對(duì)加工表面質(zhì)量影響的規(guī)律，以便利用這些規(guī)律來控制加工過程，最終達(dá)到改善產(chǎn)品質(zhì)量、增強(qiáng)產(chǎn)品使用性能的

17、目的。機(jī)械加工表面質(zhì)量，是指零件在機(jī)械加工后被加工面的微觀不平度，也叫粗糙度，其加工后的表面質(zhì)量直接影響被加工件的物理、化學(xué)及力學(xué)性能。產(chǎn)品的工作性能、可靠性、壽命在很大程度上取決于主要零件的表面質(zhì)量。機(jī)械零件的破壞，一般總是從表面層開始的。一般而言，重要或關(guān)鍵零件的表面質(zhì)量要求都比普通零件要高。這是因?yàn)楸砻尜|(zhì)量好的零件會(huì)在很大程度上提高其耐磨性、耐蝕性和抗疲勞破損能力。研究機(jī)械加工表面質(zhì)量的目的就是為了掌握機(jī)械加工中各種工藝因素對(duì)加工

18、表面質(zhì)量影響的規(guī)律，以便運(yùn)用這些規(guī)律來控制加工過程，最終達(dá)到改善表面質(zhì)量、提高產(chǎn)品使用性能的目的。本文主要通過對(duì)影響零件表面粗糙度的因素、零件表面層的物理力學(xué)性能（表面冷作硬化、殘余應(yīng)力、金相組織的變化與磨削燒傷）、表面質(zhì)量影響零件使用性能等因素的分析和研究，來提高機(jī)械加工表</p><p>　　關(guān)鍵詞：機(jī)械加工 表面質(zhì)量 影響因素 控制措施</p><p>　　Abstract：Par

19、t of the mechanical equipment parts destruction, always from parts surface began. Product performance, especially its reliability and durability, to a large extent depends on the quality of the surface parts. Study mecha

20、nical processing surface quality, the purpose of which is to control of the machine processing of various process on the influence of the machined surface quality rule, so that the use of these rules to control processin

21、g process, finally to improve product quality, s</p><p>　　Key words ：Mechanical processing Surface quality Influence factors Control measures </p><p><b>　　前言</b></p><p&

22、gt;　　隨著工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展,機(jī)器的使用要求越來越高,一些重要零件在高壓力、高速、高溫等高要求條件下工作,表面層的任何缺陷,不僅直接影響零件的工作性能,而且還可能引起應(yīng)力集中、應(yīng)力腐蝕等現(xiàn)象,將進(jìn)一步加速零件的失效,這一切都與加工表面質(zhì)量有很大關(guān)系。因而表面質(zhì)量問題越來越受到各方面的重視。一臺(tái)機(jī)器在正常的使用過程中,由于其零件的工作性能逐漸變壞,以致不能繼續(xù)使用,有時(shí)甚至?xí)蝗粨p壞。其原因除少數(shù)是因?yàn)樵O(shè)計(jì)不周而強(qiáng)度不夠,或偶然事故引

23、起了超負(fù)荷以外,大多數(shù)是由于磨損、受到外界介質(zhì)的腐蝕或疲勞破壞。磨損、腐蝕和疲勞損壞都是發(fā)生在零件的表面,或是從零件表面開始的。因此,加工表面質(zhì)量將直接影響到零件的工作性能,尤其是它的可靠性和壽命。 </p><p><b>　　一、概述</b></p><p><b>　　1.1基本概念</b></p>&

24、lt;p><b>　　1.1.1機(jī)械加工</b></p><p>　　機(jī)械加工：廣意的機(jī)械加工就是凡能用機(jī)械手段制造產(chǎn)品的過程；狹意的是用車床、銑床、鉆床、磨床、沖壓機(jī)、壓鑄機(jī)機(jī)等專用機(jī)械設(shè)備制作零件的過程。</p><p>　　1.1.2零件的失效</p><p>　　零件的失效:指零件喪失了原有的使用性能。</p>&l

25、t;p><b>　　1.1.3磨削燒傷</b></p><p>　　磨削燒傷:在磨削加工中，由于多數(shù)磨粒為負(fù)前角切削，磨削溫度很高，產(chǎn)生的熱量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于切削時(shí)的熱量，而且磨削熱有60~80%傳給工件，所以極容易出現(xiàn)金相組織的轉(zhuǎn)變，使得表面層金屬的硬度和強(qiáng)度下降，產(chǎn)生殘余應(yīng)力甚至引起顯微裂紋，這種現(xiàn)象稱為磨削燒傷。</p><p>　　1.1.4表面冷作硬化<

26、/p><p>　　冷作硬化：通過冷加工而是零件表面產(chǎn)生的表面應(yīng)力，使零件的表面比加工前的表面硬度耐磨性等有所提高。</p><p><b>　　1.1.5殘余應(yīng)力</b></p><p>　　殘余應(yīng)力：金屬加工過程中由于不均勻的應(yīng)力場(chǎng)、應(yīng)變場(chǎng)、溫度場(chǎng)和組織不均勻性，在變形后的變形體內(nèi)保留下來的應(yīng)力。 </p><p>　　影

27、響工件表面質(zhì)量的因素</p><p>　　2.1加工過程對(duì)表面質(zhì)量的影響</p><p>　　2.1.1工藝系統(tǒng)的振動(dòng)對(duì)工件表面質(zhì)量的影響 </p><p>　　在機(jī)械加工過程中工藝系統(tǒng)有時(shí)會(huì)發(fā)生振動(dòng)，即在刀具的切削刃與工件上正在切削的表面之間除了名義上的切削運(yùn)動(dòng)之外，還會(huì)出現(xiàn)一種周期性的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　振動(dòng)使工藝系統(tǒng)的各種成

28、形運(yùn)動(dòng)受到干擾和破壞，使加工表面出現(xiàn)振紋，增大表面粗糙度值，惡化加工表面質(zhì)量。</p><p>　　2.1.2刀具參數(shù)、材料和刃磨質(zhì)量對(duì)表面質(zhì)量的影響</p><p>　　刀具的幾何參數(shù)中對(duì)表面粗糙度影響最大主要是副偏角、主偏角、刀尖圓弧半徑。在一定的條件下，減小副偏角、主偏角、刀尖圓弧半徑都可以降低表面粗糙度。在同樣條件下，硬質(zhì)合金刀具加工的表面粗糙度值低于高速鋼刀具，而金剛石、立方氮化

29、硼刀具又優(yōu)于硬質(zhì)合金，但由于金剛石與鐵族材料親和力大，故不宜用來加工鐵族材料。另外，刀具的前、后刀面、切削刃本身的粗糙度直接影響加工表面的粗糙度，因此，提高刀具的刃磨質(zhì)量，使刀具前后刀面、切削刃的粗糙度值應(yīng)低于工件的粗糙度值的1~2級(jí)。</p><p>　　2.1.3切削液對(duì)表面質(zhì)量的影響</p><p>　　切削液的冷卻和潤滑作用能減小切削過程中的界面摩擦，降低切削區(qū)溫度，使切削層金屬表

30、面的塑性變形程度下降，抑制積屑瘤和鱗刺的產(chǎn)生，在生產(chǎn)中對(duì)于不同材料合理選用切削液可大大減小工件表面粗糙度。 </p><p>　　2.1.4工件材料對(duì)表面質(zhì)量的影響</p><p>　　工件材料的性質(zhì)；加工塑性材料時(shí)，由刀具對(duì)金屬的擠壓產(chǎn)生了塑性變形，加之刀具迫使切屑與工件分離的撕裂作用，使表面粗糙度值加大。工件材料韌性越好，金屬的塑性變形越大，加工表面就愈越粗糙。加工脆性材料時(shí)其切屑呈碎

31、粒狀，由于切屑的崩碎而在加工表面留下許多麻點(diǎn)使表面粗糙。</p><p>　　一般韌性較大的塑性材料，加工后表面粗糙度較大，而韌性較小的塑性材料，加工后易得到較小的表面粗糙度。對(duì)于同種材料，其晶粒組織越大，加工表面粗糙度越大。因此，為了減小加工表面粗糙度，常在切削加工前對(duì)材料進(jìn)行調(diào)質(zhì)或正火處理，以獲得均勻細(xì)密的晶粒組織和較高的硬度。</p><p>　　2.1.5切削條件對(duì)工件表面質(zhì)量的影

32、響</p><p>　　與切削條件有關(guān)的工藝因素，包括切削用量、冷卻潤滑情況。中、低速加工塑性材料時(shí)，容易產(chǎn)生積屑瘤和鱗刺，所以，提高切削速度，可以減少積屑瘤和鱗刺，減小零件已加工表面粗糙度值；對(duì)于脆性材料，一般不會(huì)形成積屑瘤和鱗刺，所以，切削速度對(duì)表面粗糙度基本上無影響。進(jìn)給速度增大，塑性變形也增大，表面粗糙度值增大，所以，減小進(jìn)給速度可以減小表面粗糙度值，但是，進(jìn)給量減小到一定值時(shí)，粗糙度值不會(huì)明顯下降。正常

33、切削條件下，切削深度對(duì)表面粗糙度影響不大，因此，機(jī)械加工時(shí)不能選用過小的切削深度。</p><p>　　2.1.6切削速度對(duì)表面粗糙度的影響</p><p>　　一般在粗加工選用低速車削，精加工選用高速車削可以減小表面粗糙度。在中速切削塑性材料時(shí)，由于容易產(chǎn)生積屑瘤，且塑性變形較大，因此加工后零件表面粗糙度較大。通常采用低速或高速切削塑性材料，可有效地避免積屑瘤的產(chǎn)生，這對(duì)減小表而粗糙度有

34、積極作用。 </p><p>　　2.1.7磨削加工對(duì)表面質(zhì)量的影響</p><p>　　（1） 砂輪的影響 砂輪的粒度越細(xì)，單位面積上的磨粒數(shù)越多，在磨削表面的刻痕越細(xì)，表面粗糙度越??；但若粒度太細(xì)，加工時(shí)砂輪易被堵塞反而會(huì)使表面粗糙度增大，還容易產(chǎn)生波紋和引起燒傷。砂輪的硬度應(yīng)大小合適，其半鈍化期愈長愈好；砂輪的硬度太高，磨削時(shí)磨粒不易脫落，使加工表面受到的摩擦、擠壓作用加

35、劇，從而增加了塑性變形，使得表面粗糙度增大，還易引起燒傷；但砂輪太軟，磨粒太易脫落，會(huì)使磨削作用減弱，導(dǎo)致表面粗糙度增加，所以要選擇合適的砂輪硬度。砂輪的修整質(zhì)量越高，砂輪表面的切削微刃數(shù)越多、各切削微刃的等高性越好，磨削表面的粗糙度越小。</p><p>　　（2)磨削用量的影響 增大砂輪速度，單位時(shí)間內(nèi)通過加工表面的磨粒數(shù)增多，每顆磨粒磨去的金屬厚度減少，工件表面的殘留面積減少；同時(shí)提高砂輪速度還能減少工件

36、材料的塑性變形，這些都可使加工表面的表面粗糙度值降低。降低工件速度，單位時(shí)間內(nèi)通過加工表面的磨粒數(shù)增多，表面粗糙度值減小；但工件速度太低，工件與砂輪的接觸時(shí)間長，傳到工件上的熱量增多，反面會(huì)增大粗糙度，還可能增加表面燒傷。增大磨削深度和縱向進(jìn)給量，工件的塑性變形增大，會(huì)導(dǎo)致表面粗糙度值增大。徑向進(jìn)給量增加，磨削過程中磨削力和磨削溫度都會(huì)增加，磨削表面塑性變形程度增大，從而會(huì)增大表面粗糙度值。為在保證加工質(zhì)量的前提下提高磨削效率，可將要求

37、較高的表面的粗磨和精磨分開進(jìn)行，粗磨時(shí)采用較大的徑向進(jìn)給量，精磨時(shí)采用較小的徑向進(jìn)給量，最后進(jìn)行無進(jìn)給磨削，以獲得表面粗糙度值很小的表面。</p><p>　　(3) 工件材料 工件材料的硬度、塑性、導(dǎo)熱性等對(duì)表面粗糙度的影響較大。塑性大的軟材料容易堵塞砂輪，導(dǎo)熱性差的耐熱合金容易使磨料早期崩落，都會(huì)導(dǎo)致磨削表面粗糙度增大。</p><p>　　另外，由于磨削溫度高，合理使用切削液既可以

38、降低磨削區(qū)的溫度，減少燒傷，還可以沖去脫落的磨粒和切屑，避免劃傷工件，從而降低表面粗糙度值。</p><p>　　2.2使用過程中影響表面質(zhì)量的因素</p><p>　　2.2.1耐磨性對(duì)表面質(zhì)量的影響</p><p>　　每個(gè)剛加工好的摩檫副的兩個(gè)接觸表面之間,最初階段在表面粗糙的峰部觸,實(shí)際接觸面積遠(yuǎn)小于理論接觸面積,在相互接觸的部有非常大的單位應(yīng)力,使實(shí)際接觸

39、面積處產(chǎn)生塑性變形、彈性變形和峰部之間的剪切破壞,引起嚴(yán)重磨損。</p><p>　　2.2.2疲勞強(qiáng)度對(duì)表面質(zhì)量的影響</p><p>　　在交變載荷作用,表面粗糙度的凹谷部位容易引起應(yīng)力集中產(chǎn)生疲勞紋。表面粗糙度值愈大,表面的紋痕愈深,紋底半徑愈小,抗疲勞破壞的能力就愈差。</p><p>　　2.2.3耐蝕性對(duì)表面質(zhì)量的影響</p><p&

40、gt;　　零件的耐蝕性在很大程度上取決于表面粗糙度。表面粗糙度值愈大,則凹谷中聚積腐蝕性物質(zhì)就愈多。抗蝕性就愈差。表面層的殘余拉應(yīng)力會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開裂,降低零件的耐磨性,而殘余壓應(yīng)力則能防止應(yīng)力腐蝕開裂。</p><p>　　影響機(jī)械加工表面質(zhì)量的物理機(jī)械因素</p><p><b>　　3.1切削加工</b></p><p>　　刀具幾何形狀

41、的復(fù)映刀具相對(duì)于工件作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)時(shí)，在加工表面留下了切削層殘留面積，其形狀是刀具幾何形狀的復(fù)映。減小進(jìn)給量、主偏角、副偏角以及增大刀尖圓弧半徑，均可減小殘留面積的高度。此外，適當(dāng)增大刀具的前角以減小切削時(shí)的塑性變形程度，合理選擇潤滑液和提高刀具刃磨質(zhì)量以減小切削時(shí)的塑性變形和抑制刀瘤、鱗刺的生成，也是減小表面粗糙度值的有效措施。</p><p>　　工件材料的性質(zhì)。加工塑性材料時(shí)，由刀具對(duì)金屬的擠壓產(chǎn)生了塑性變形，

42、加之刀具迫使切屑與工件分離的撕裂作用，使表面粗糙度值加大。工件材料韌性愈好，金屬的塑性變形愈大，加工表面就愈粗糙。加工脆性材料時(shí)，其切屑呈碎粒狀，由于切屑的崩碎而在加工表面留下許多麻點(diǎn)，使表面粗糙。</p><p>　　磨削加工影響表面粗糙度的因素。正像切削加工時(shí)表面粗糙度的形成過程一樣，磨削加工表面粗糙度的形成也是由幾何因素和表面金屬的塑性變形來決定的。影響磨削表面粗糙的主要因素有：砂輪的粒度、砂輪的硬度、砂輪