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浅析机械加工表面质量
第十三章机械加工表面质量
第一节概述
机械加工表面质量是零件加工技术要求的一个重要组成部分。
主要零件的表面质量,对
产品的工作性能、可靠性和耐磨性等都有很大影响。
随着工业技术的迅速发展,许多产品要
求零件在高速、高压、高温和高负荷下工作,因而对零件的表面质量提出越来越高的要求。
一、机械加工表面质量的概念
零件的加工表面质量包括零件的表面几何特性和物理力学性能两方面。
(一)零件的表面几何特性
1.表面粗糙度
表面粗糙度是指加工表面上具有的较小距离的峰谷所组成的表面微观几何形状特性。
(见图13-l)一般由加工中切削刀具的运动轨迹及工艺系统的高频振动等多种因素所形成。
其大小由表面轮廓算术平均偏差R
、微观不平度十点高度R
和轮廓最大高度R
等参数来评定,其中优先推荐R
参数。
2.表面波度
表面波度指介于宏观几何形状误差与微观几何
形状误差(即表面粗糙度)之间的一种周期性几何
形状误差。
图13-l表示了表面粗糙度和表面波度
的关系。
对于表面波度的表征方法,目前尚无统一图13-l
的规定。
一般有二种表征方法。
一种是根据其周期
来表征,即波幅和波长;另一种是根据波纹的轮廓
形状来表征,如圆弧形、尖峰形和锯齿形等。
(二)零件表面的物理力学性能
1.因加工表面层的塑性变形所引起的表面加工硬化。
2.由于切削和磨削加工等的高温所引起的表面层金相组织的变化。
3.因切削加工引起的表面层残余应力。
二、机械加工表面质量对零件使用性能的影响
(一)表面质量对零件耐磨性的影响
零件的耐磨性是机械制造中的重要问题。
磨损是一个很复杂的问题,其机理至今尚未清
楚。
一般认为磨损产生在有相对运动的表面,它不仅与摩擦副的材料和润滑有关,而且还与
零件的表面质量有密切关系。
当两个零件表面相互接触时,起初只有很少的凸峰顶部真正接
触。
在外力作用下,凸峰接触部分将产生很大
的压强。
且表面越粗糙,接触的实际面积越小,
产生的压强就越大。
这时,当两零件表面作相
对运动时,接触部分就会因相互挤压、剪切和图13-2
滑擦等而产生表面磨损现象。
在有润滑的条件下,零件的磨损过程一般
可分为初期磨损、正常磨损和急剧磨损三个阶
段。
如图13-2所示,在机器开始运转时,由于
实际接触面积很小,压强很大,因而磨损很快。
这个时间比较短,称为初始磨损阶段,如图中
Ⅰ区所示。
随着机器的继续工作,相对运动的表面的实际接触面积逐步增大,压强逐渐减小。
从而磨损变缓,进入正常磨损阶段。
这座时间较长如图中Ⅱ区所示。
随着磨损的延续,接触
表面的凸峰被磨平,粗糙度变得很小。
此时,不利于润滑油的贮存。
润滑油也难以进入摩擦
区,从而使润滑情况恶化。
同时,紧密接触表面会产生很大的分子亲和力,甚至会发生分子
粘合,使磨擦阻力增大,结果使磨损进入急剧磨损阶段,如图中Ⅲ区所示。
此时,零件实际
上已处于不正常的工作状态。
实践证明,初期磨损量与零件表面粗糙度有很大关系。
图13-3表示在轻载和重载情况下粗糙度对初期磨损量的影响情况。
由图中可以看出,在一定条件下摩擦副表面的粗糙度参数总是存在某个最佳点(图中R
和R
),在这一点的初期磨损量为最小。
最佳粗糙度参数值可根据实际使用条件通过试验求得,一般R
值在0.04~0.08
m左右。
表面磨损还与该表面采用的加工方法
和成形原理所得到的表面纹理有关。
实验
证明,在一般情况下,上下摩擦件的纹理方
向与相对运动方向一致时,初期磨损量最
小;纹理方向与相对运动方向相垂直时,初
期磨损量最大。
图13-3
表面加工冷作硬化对磨损量也有影
响,一般能提高耐磨性0.5~1倍。
但也不
是冷作硬度越高越好,因为过高的硬度会
使局部金属组织疏松发脆及有细小裂纹出
现,此时,在外力作用下,表面层易产生剥
落现象而使磨损加剧。
同样,冷作硬化也存
在一个最佳硬化硬度。
(二)表面质量对零件疲劳强度的消响
在交变载荷作用下,零件表面的粗糙度、划痕和微观裂纹等缺陷容易引起应力集中而产生和扩展疲劳裂纹,致使零件疲劳损坏。
试验表明,减小表面粗糙度可以使疲劳强度提高30%~40%。
加工纹理方向对疲劳强度的影响更大,在纹理方向和相对运动方向相垂直时,疲劳强度
将明显降低。
表面残余应力对疲劳强度的影响很大,当表面层的残余应力为压应力时,能部分抵消外
力产生的拉应力,起着阻碍疲劳裂纹扩展和新裂纹产生的作用,因而能提高零件的疲劳强度。
而当残余应力为拉应力时,则与外力施加的拉应力方向一致,就会助长疲劳裂纹的扩展,从
而使疲劳强度降低。
表面冷作硬化有助于提高零件的疲劳强度,这是由于硬化层能阻止已有裂纹的扩大和新
疲劳裂纹的产生。
但冷作硬化也不能过大,否则反而易于产生裂纹。
(三)表面质量对零件耐腐蚀性能的影响
零件工作时,不可避免地受到潮湿空气和其
他腐蚀性介质的浸入,这就会引起化学腐蚀和
电化学腐蚀。
如图13-4所示,由于表面粗糙图13-4
度的存在,在表面凹谷处容易积聚腐蚀性介质
而产生腐蚀,且凹谷越深,渗透与腐蚀作用越
强烈;而在粗糙表面的凸峰处则因摩擦剧烈而
容易产生电化学腐蚀。
由此看来,减小表面粗
糙度和波度可提高零件的耐腐蚀能力。
零件表面存在残余压应力时,会使零件表面紧密而使腐蚀性物质不易侵入,从而提高耐
腐蚀能力,但残余拉应力则相反,会减低耐腐蚀性。
对某些敏感金属或合金,在静拉应力和特定环境共同作用下,会导致脆性断裂,从而加
速腐蚀作用,此即为应力腐蚀。
(四)表面质量对配合性质的影响
相配零件的配合性质是由它们之间的过盈量或间隙量来表示的。
由于表面微观不平度的
存在,使得实际有效过盈量或有效间隙量发生改变,从而引起配合性质和配合精度的改变。
当零件间为间隙配合时,若表面粗糙度过大,将引起初期磨损量增大,使配合间隙变大,
导致配合性质变化,从而使运动不稳定或使气压、液压系统的泄漏量增大;当零件间为过盈
配合时,如果表面粗糙度过大,则实际过盈量将减少,这也会使配合性质改变,降低联接强
度,影响配合的可靠性。
因此,在选取零件间的配合时,应考虑表面粗糙度的影响。
例如为
了维持足够的过盈,可在相配零的尺寸中增加一粗糙度R
值。
第二节影响加工表面质量的工艺因素
一、切削加工时的影响因素
(一)影响切削加工表面粗糙度的因素
切削加工时,形成表面粗糙度的主要原因,一般可归纳为几何原因和物理原因。
几何原因主要指刀具相对工件作进给运动时,在加工表面留下的切削层残留面积。
残留
面积越大,表面越粗糙。
由切削原理可知,切削残留面积的高度主要与进给量、刀尖圆弧半
径及刀具的主、副偏角有关。
另外,刀刃刃磨质量对加工表面的粗糙度也有很大影响。
物理原因是指切削过程中的塑性变形、摩擦、积屑瘤、鳞刺以及工艺系统中的高频振动
等。
切削过程中,刀具刃口圆角及后刀面对工件的挤压与摩擦,会使工件已加工表面发生塑
性变形,引起已有残留面积歪扭,使粗糙度变大。
中速切削塑性金属时,在前刀面上易形成
硬度很高的积屑瘤,随着积屑瘤由小变大和脱落使刀具的几何角度和切削深度发生变化,并
导致切削加工的不稳定性,从而严重影响表面粗糙度。
工艺系统中的高频振动使工件与刀具之间的相对位置发生微幅变动,从而使工件表面的
粗糙度增大。
由表面粗糙度的形成原因可以看出,影响表面粗糙度的工艺因素主要有下列方面:
1.刀具几何参数
适当增大前角,刀具易于切入工件,可减小塑性变形,抑制积屑瘤和鳞刺的生长,对减
小粗糙度有利。
但当速度大于750m/min时,增大前角即不起作用。
前角也不宜过大,否则刀刃有可能嵌入工件,至使粗糙度变大。
当前角一定时,后角越大,切削刃钝圆半径越小,刀刃越锋利。
同时还能减小后刀面与
加工表面间的摩擦和挤压,故有利于减小粗糙度。
但后角过大,对刀刃强度不利,易产生切
削振动,结果反而增大粗糙度。
为了减小切削残留面积高度,以减小粗糙度,可适当增大刀尖圆弧半径r
和减小主偏角
、副偏角
。
2.工件材料
工件材料的塑性、金相组织和热处理性能对加工表面的粗糙度有很大影响。
一般而言,材料的塑性越大,加工表面越粗糙。
低碳钢工件加工表面粗糙度就不如中碳钢低;合金钢不如碳钢;黑色金属不如有色金属。
脆性材料易于得较小的表面粗糙度。
工件的金相组织的晶粒越均匀、粒度越细,加工后的表面粗糙度越小。
显然,正火和回
火有利于表面粗糙度的降低。
试验证明,热处理硬度越高,加工所得的表面粗糙度越小。
工
具钢和合金钢等材料,经淬火后加工螺纹、圆柱面和端面时,能获得R
值小于0.2
m的表面粗糙度。
3.切削用量
提高切削速度(
),可减小加工表面的粗糙度,这是由于高速切削时刀具不易产生积屑瘤,同时也可使切屑和加工表面层的塑性变形程度减轻。
另外,采用很低的切削速度也有利于表面粗糙度的降低。
图13-5所示为切削速度(
)与表面粗糙度R
值的关系曲线。
进给量的大小对加工表面粗糙度有较大影响。
进给量大时,不仅残留面积的高度大,而
且切屑变形也大,切屑与前刀面的摩擦以及后刀面与已加工表面的摩擦都加剧,这一些都使
加工表面粗糙度增大。
因此,减小进给量对降低表面粗糙度很有利。
切削深度在一定范围内对表面粗糙度的影响不明显,但太大和太小对表面粗糙度的降低
不利。
太大时,易产生振动;太小时,正常切削往往不能维持,刀刃会在工件表面打滑,产
生剧烈摩擦,把已加工表面划伤,从而引起表
面粗糙度的恶化。
4.切削液
切削液的主要作用为润滑、冷却和清洗排
屑。
在切削过程中,切削液能在刀具的前、后图13-5
刀面上形成一层润滑油膜,减小金属表面间的
直接接触,减轻摩擦及粘结现象,降低切削温
度,从而减小切屑的塑性变形,抑制积屑瘤与
鳞刺的产生。
故切削液对减小加工表面粗糙度
有很大作用。
具体选用切削液应考虑多种因
素。
精加工时主要应减小工件表面粗糙度和
提高刀具耐用度。
故中、低速切削时应选用润滑性好的极压切削油或高浓度的极压乳化液。
高速切削时润滑效果不好,可选用冷却性为主的低浓度乳化液或化学切削液。
螺纹加工、拉削和剃齿加工等刀具的导向部分与加工表面的摩擦较严重,要求尽可能减少螺纹和成形刀具的磨损以保持刀具的尺寸和形状精度,故一般应选用润滑性较好的极压油或高浓度的极压乳化液。
粗加工时主要应减小刀具磨损和切削力。
在切削一般钢材时,降低切削温度可减小刀具
磨损,特别是高速钢刀具,耐温为600
C左右,超过这个临界温度,磨损急剧增加,故宜选冷却性为主的低浓度乳化液或化学切削液。
硬质合金刀具耐热性好,常不用切削液。
也可用低浓度的乳化液,或化学切削液。
这时需要充分冷却,避免从切削区出来的温度很高的硬质合金刀片猝然遇到冷却液,产生巨大的热应力造成裂纹。
另外,加工高强度钢,耐热合金等工件时,由于硬点多,机械擦伤作用大,导热系数低,
切削热不易散,故对切削液的润滑和冷却两方面都有较高的要求,对高速钢刀具可用含一定
量极压添加剂的极压切削油或极压乳化液。
不连续切削或系统刚度不够易产生振动时,刀刃上作用冲击载荷。
切削液有一定的隔膜
效果,有助于提高刀具耐用度。
所以可选用粘度较高的油,其承载能力较强,能在一定程度
上缓和冲击。
以上根据不同的情况进行切削液选择,虽目的有所不同,但对切削表面的粗糙度均有不
同程度的影响。
(二)影响切削加工表面层物理力学性能的因素
1.表面层的冷作硬化
在切削过程中,工件表面层由于受到切削力的作用而产生强烈的塑性变形,引起晶格间
剪切滑移,晶格严重扭曲拉长、破碎和纤维化。
这时,晶粒间的聚合力增加,表面层的强度
和硬度增加。
这种现象,称为表面加工硬化。
加工硬化程度决定于产生塑性变形的力、变形速度和切削温度。
切削力越大,则塑性变
形越大,硬化程度越高;变形速度越大,塑性形变越不充分,硬化程度就越低。
切削热提高
了表面层的温度,会使已硬化的金属产生回复现象(称为软化)。
切削温度高,持续时间长,
则软化作用也大。
加工硬化最后取决于硬化和软化的综合效果。
影响表面冷作硬化的工艺因素有:
(1)刀具几何参数刀具后刀面的磨损量增大,则其与工件表面的摩擦增大,使切削力增大,塑性变形增大,因而表面硬化程度也增大。
刀刃圆弧半径增大,将使刀具对加工表面的挤压程度增加,引起表面硬化程度加大。
减小刀具前角,将使已加工表面的变形程度增大,加工硬化程度和深度也将增加。
(2)切削用量切削速度增大时,刀具与工件的接触时间减少。
塑性变形不充分。
同时切削速度增大会使切削温度升高,有助于冷硬回复,故使加工硬化程度减轻。
进给量加大时,切削力将增大,塑性变形随之增大,引起冷硬程度增加。
切深对加工硬化的影响较小,一般说来,切深越大,加工硬化越强。
(3)工件材料加工硬化主要取决于材料的塑性变形。
因此,工件材料的性能对加工硬化有很大影响。
材料的塑性越大,加工硬化也越大。
铸铁与钢相比,钢易于加工硬化。
低碳钢比高钢易于硬化。
2.表面层的残余应力
经机械加工后的工件表面层,一般部存在一定的残余应力。
残余应力是表面质量的重要
指标之一。
残余应力的分布深度可达25~30
m。
不同的加工方法
和不同的工件材料所引起的残余应力是不同的。
例如车削和铣削
后的残余应力一般为200N/mm
;高速切削及加工合金钢时可达
1000~1100N/mm
;磨削时约为400~700N/mm
。
残余应力对零
件的使用性能影响较大,残余压应力可提高工件表面的耐蚀性和
疲劳强度,而残余拉应力则使耐蚀性和疲劳强度降低,若拉应力
超过工件材料的疲劳强度极限,则会使工件表面产生裂纹,加速
工件损坏及其影响因素的研究日益受到重视。
图13-6
产生表面层残余应力的原因有以下三方面:
(1)热塑性变形的影响
切削加工时产生的切削热引起局部高温,其温度梯度很大,
将导致产生残余应力,其过程见图13-6。
图中a为切削时从工
件表面到内部的温度分布情况。
Ⅰ区温度在材料的塑性温度
以
上,此时金属产生热塑性变形;Ⅱ区为过渡区,温度在
与常
温
之间,这时金属只产生弹性变形;Ⅲ区不受切削热的影响,故
不产生变形。
切削时由于Ⅰ区处于塑性状态,没有内应力,而Ⅱ
区的弹性伸长受到Ⅲ区金属的限制,故产生压应力,同时使Ⅲ区产生拉应力。
如图b所示。
开始冷却时,Ⅰ区温度下降到Ⅱ区温度时,体积收缩受Ⅲ区的阻碍而引起拉应力,并使Ⅱ区的压应力增大。
由于Ⅱ区金属的收缩,Ⅲ区的拉应力有所减小,如图c所示。
到完全冷却
时,Ⅰ区继续收缩,形成较大的残余应力。
Ⅱ区热变形消失,完全由Ⅰ区收缩而形成较小的
残余压应力,Ⅲ区拉应力消失,也受Ⅰ区影响而形成不大的压应力,见图d。
(2)冷塑性变形的影响
切削加工中,由于切削力的作用,已加工表面受到很大的冷塑性变形,使表面金属层的
体积发生变化。
切削加工后,切削力消失,基本弹性变形趋于恢复,但受到已产生塑性变形
表面层的牵制,不可能恢复到原来的状态,因而在表面层形成内应力。
在通常情况下,使表
面产生伸长塑性变形,结果产生残余压应力。
(3)金属组织变化的影响
切削加工时产生的高温会引起表面层金相组织的变化。
不同的金相组织具有不同的比容(比容为单位质量所具有的体积),当金相组织的比容变化时,将产生不同符号和不同大小的残余应力。
若相变后引起比容增大时,则将产生残金压应力。
相反,当相变引起比容减小时,将产生残余拉应力。
例如,淬火马氏体的比容比较大,奥氏体比容较小,因此,若相变使淬火马氏体含量减少,则金属组织的体积将减小,结果产生残余拉应力,如果相变使奥氏体含量减少,则将引起金属体积增加,从而产生残余压应力。
实际上加工表面的残余应力是上述三方面综合作用的结果,在一定条件下,可能由某一
种或两种原因起主导作用。
如在切削加工中,切削热不大时以冷塑性变形为主,表面将产生
残余压应力。
二、磨削加工时的影响因素
(一)影响磨削加工表面粗糙度因素
磨削是多数零件精加工的主要方法。
磨削过程比其他切削加工过程复杂。
磨削加工的表
面粗糙度与其它切削加工有很大的不同,这是由砂轮结构和磨削特点所决定的。
砂轮是由大
量磨粒用结合剂粘结而成,在磨料和结合剂之间存在一定间隙。
磨削加工主要有以下特点:
1.切削刃的形状和分布带有随机性
磨粒形状是不规则的,它们在砂轮表面上的分布也是杂乱无章的,砂轮经金刚石修整后,
磨粒上形成微小的等高棱角,每个棱角相当于一切削刃,一般具有负前角和一定范围的后角。
2.切削微刃在磨削过程中是变化的
在磨削过程中,磨粒要磨损。
一般磨粒的磨损可分为磨耗性磨损、磨粒破碎和磨粒脱落
三种形式。
磨耗性磨损主要是由于磨粒表面受机械和化学作用,使切削刃磨损和钝化而形成
小平面。
这种磨损占整个砂轮面积的比例很小,但对磨削性能影响很大。
磨粒破碎大多是瞬
时热作用及局部应力集中所引起的。
这种磨损是砂轮磨损的主要形式。
磨拉破碎后就会形成
新的切削刃。
对于磨粒脱落这种磨损,在正常情况下是比较少的。
在磨削过程中,比较尖锐的磨粒能切下一定厚度的金属,随着磨粒的钝化,切削作用逐
渐减弱,直至只能对工件表面起挤压和刻划作用。
由于砂轮表面参与磨削的磨粒数目极多,砂轮的线速度又比工件线速度高得多,因此在工件表面上的任意一块小面积上,都受到很多磨粒的切削和刻划作用,最终形成光滑的表面。
由于以上特点,磨削过程是比较复杂的。
下面就影响磨削表面粗糙度的主要因素作简要叙述。
(1)砂轮
砂轮的粒度对加工表面粗糙度的影响颇大。
粒度号越大(即磨粒越细),则在单位时间内切削的微刃越多,加工表面的粗糙度就越小。
但当粒度细到一定程度后,对降低表面粗糙度就不明显。
例如,在精密磨削时,选用60
~80
粒度的砂轮,经过精细修整后,采用微量切削能获得R
值小于0.08
m的表面粗糙度。
而用240
粒度号的砂轮,同样经过精细修整和采用微量进给切削,其表面粗糙度并不比前者小。
这是由于60
~80
粒度号的粒度虽粗,但经精细修整后,砂轮表面的每个磨粒都形成许多等高性好的微刃。
磨削时,磨粒微刃切入工件的深度是很浅的,并不是整个磨粒都起切削作用,这和240
砂轮近乎一致。
砂轮的硬度,对于表面粗糙度也有影响。
若砂轮太软,则磨粒易脱落,不易加工出表面
粗糙度小的表面;若砂轮太硬,则磨粒钝化后不易脱落即自锐能力差,此时砂轮和工件会产
生强烈摩擦导致工件表面烧伤,这也不利于降低工件表面粗糙度。
所以砂轮的硬度应选用得
当,要求磨削表面粗糙度低的工件直选用中硬砂轮。
砂轮的修整量对磨削表面粗糙度有重大影响。
磨削时,砂轮表面上的磨粒并不是都同时
参加切削,由于砂粒在砂轮表面上的随机性和不等高性,故参与磨削的砂粒只是其中的一部
分。
砂轮钝化必须进行修整,若修整导程(即砂轮转一转,金刚石的纵向移动量)和修整比
(即修整时的切深与修整导程之比)越小,则砂轮上切削微刃越多,其等高性也越好,加工出的表面粗糙度就越低。
(2)磨削用量
砂轮线速度对工件表面粗糙度有显著影响,一般取35m/s左右。
当提高其速度,则同一时间内参与切削的磨粒微刃增多,每个微刃的去除量减少,残留面积减小,从而减小磨削力和塑性变形,并同时降低工件的表面粗糙度。
减小工件线速度和纵向进给量,有利于降低工件表面粗糙度。
但太低会使工件烧伤和产
生形状误差。
工件线速度根据砂轮线速度确定,砂轮和工件线速度之比一般在50~140为宜。
磨削深度对表面粗糙度有较大影响。
当磨削深度增大时,每个磨拉的切削负荷就增大,使磨制力和磨削热增加,工件的塑性变形也增加。
同时又容易破坏切削刃上的微刃,从而影响砂轮工作表面的质量及其切削性能,使工件表面粗糙度增大。
光磨次数对工件表面粗糙度有很大关系。
所谓光磨即无进给磨削,是指在磨削将要结束
时,不再进行径向进给,而靠工艺系统的弹性回复获得微量进给进行磨削。
随着光磨次数的
增加,实际磨削量越来越小,磨削力和磨削热也越来越小,因而工件的表面粗糙度也越来越
小。
同时,光磨还可以提高工件的几何形状精度。
生产实际中,一般光磨次数为5~10次。
(二)影响磨削加工表面层物理力学性能的因素
磨削加工中,起主导作用的磨削热会引起表面层金相组织发生变化、残余应力及磨削烧
伤等。
1.表面层金相组织变化与磨削烧伤
磨削加工中,磨粒以很高的速度(一般为35m/s)和很大的负前角切削薄层金属,在工件表面引起很大的磨擦和磨擦热,其单位切削功率远比一般切削加工为大。
由于磨削热的
很大一部分传递给工件,使得磨削层的温度很高,一般可达500~600
C。
在某些情况下甚至达1000
C。
这时,就会引起工件表面层的金相组织发生变化,称为磨削烧伤。
金相组织的变化与工件材料、磨削温度、冷却速度等有关。
对于淬火钢,当磨削区温度超过马氏体的转变温度(中碳钢为200~300
C)时,工件表面原来的马氏体将转变成回火屈氏体或索氏体。
这与回火、退火时的组织相近,使工件表面的硬度有所降低。
这种情况称为回火烧伤。
回火烧伤的表面由于氧化膜厚度不同而呈现不同的颜色,如黄、褐、蓝、青等。
当淬火钢表面温度超过相变临界温度(一般中碳钢为720
C)时,马氏体将转变为奥氏体。
若此时进行快速冷却,则会产生二次淬火现象。
即表面出现二次淬火马氏体,其硬度比原来的回火马氏体高,但很薄,这种情况称为淬火烧伤。
由于二次淬火马氏体薄而脆,故使得表面层的物理力学性能有所降低。
若上述情况不进行冷却而以干磨,则因工件冷却缓慢,磨后工件表面硬度急剧下降,这种情况称为退火烧伤。
严重的磨削烧伤将使工件使用寿命成倍下降,有时甚至无法使用。
减轻和消除磨削烧伤的工艺措施有:
(1)选择合适的砂轮
选用脆性较大的磨料和硬度较软的砂轮,提高砂轮的自锐性,使其保持较好的切削能力,
减少磨削时的能量消耗。
在保证工件粗糙度的前提下,应选择较粗的砂轮粒度。
(2)及时合理地修整砂轮
修整太细,容易引起工件烧伤;修整太粗,又形响表面粗糙度,故应合理选择砂轮修整
参数。
还可以采用开槽砂轮和瓦片砂轮,使砂轮的实际工作表面积减少,增大容屑空间,以
防止砂轮表面堵塞。
每颗磨粒的切削厚度增加,会减少滑擦能的消耗。
使磨削冷却液容易进
入磨削区,以改善散热条件。
(3)合理选用磨削用量
提高工件速度,可减少磨削热源与工件表面的接触时间,从而降低工件表面温度;磨削
深度应适宜,太大,则产生的热量大,太小将引起磨削时滑擦能的增加;工件纵向进给量越
大,因砂轮与工件表面的接触时间相对减少,故磨削区表面温度越低,磨削烧伤越少。
为了
防止纵向进给量增大而导致表面粗糙,可采用较宽的砂轮。
(4)改善冷却条件
改进磨削冷却液的配方,加大磨削液的流量,提高磨削液的压力,改进磨削液喷咀结构
及采用内冷却方式等,都能使磨削区的温度降低。
2.表面层的残余应力与磨削裂纹
前面已经指出,机械加工后表面层的残余应力,是由冷态塑性变形、热态塑性变形及金
相组织变化等三方面原因的综合结果引起的。
对磨削加工,热态塑性变形和相变起主导作用。
根据前面的分析可知,这两个原因使磨削表面产生残余应力。
当此拉应力超过工件的拉伸强
度时,工件表面即产生裂纹。
磨削裂纹来源于残余应力。
因此凡能减少或消除残余应力的措施,均可减少或防止磨削
裂纹的产生。
提高工件速度、减小磨削深度和降低砂轮速度,对减少或防止磨削裂纹有利;工件材料也是一个重要原因,导热性差的高强度合金钢易产生裂纹,硬质合金因其脆性大、抗拉强度低及导热性不好而极易产生裂纹,对碳钢,合碳量越高,越容易产生裂纹,当含碳量小于0.6%~0.7%时,几乎不产生
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