機械畢業(yè)論文--影響機械加工表面質量的因素及采取的措施

1、<p><b>　　畢業(yè)論文</b></p><p>　　設計題目：影響機械加工表面質量的因素及采取的措施</p><p><b>　　專業(yè)班級：</b></p><p><b>　　學生學號：</b></p><p><b>　　學生姓名：</b&g

2、t;</p><p><b>　　答辯時間：</b></p><p><b>　　成 績：</b></p><p>　　題目：影響機械加工表面質量的因素及采取的措施</p><p>　　學院及系名稱： 機電系</p><p>　　摘要：機械產品的使用性能的提高

3、和使用壽命的增加與組成產品的零件加工質量密切相關，零件的加工質量是保證產品質量基礎。衡量零件加工質量好壞的主要指標有：加工精度和表面粗糙度。本文主要通過對影響零件表面粗糙度的因素、零件表面層的物理力學性能（表面冷作硬化、殘余應力、金相組織的變化與磨削燒傷）、表面質量影響零件使用性能等因素的分析和研究，來提高機械加工表面質量的工藝措施。</p><p>　　關鍵詞：機械加工 表面質量 影響因素 控制措施</

4、p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　前言.......................................................................1</p><p>　　1.概述.........................................................

5、.............1</p><p>　　1.1基本概念..............................................................1</p><p>　　1.1.1機械加工............................................................1</p><p>

6、;　　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.....................

7、...................................2</p><p>　　2.影響工件表面質量的因素....................................................2</p><p>　　2.1加工過程對表面質量的影響........................................... .....2</p&

8、gt;<p>　　2．1．1工藝系統(tǒng)的振動對工件表面質量的影響.................................2</p><p>　　2．1．2刀具幾何參數、材料和刃磨質量對表面質量的影.........................2</p><p>　　2.1.3切削液對表面質量的影響..................................

9、....... ....2</p><p>　　2.1.4工件材料對表面質量的影響...........................................2</p><p>　　2.1.5切削條件對工件表面質量的影響......................................3</p><p>　　2.1.6切削速度對表面粗糙度的影響.

10、........................................3</p><p>　　2.1.7.磨削加工影響表面質量的素......................................... 3</p><p>　　2.1.8影響工件表面物理機械性能的素......................................4</p>&l

11、t;p>　　2.2使用過程中影響表面質量的因素......................................... 6</p><p>　　2.2.1耐磨性對表面質量的影響.............................................6</p><p>　　2．2.2疲勞強度對表面質量的響...........................

12、.................6</p><p>　　2．2.3耐蝕性對表面質量的響...............................................6</p><p>　　3．機械加工表面質量對零件使用性能的影響......................................7</p><p>　　3.1表面質量對零件耐

13、磨性的影響...........................................7</p><p>　　3.2表面質量對零件疲勞強度的影響.........................................7</p><p>　　3.3表面質量對零件耐腐蝕性能的影響.......................................8</p&g

14、t;<p>　　3.4表面質量對零件間配合性質的影響.......................................8</p><p>　　3.5表面質量對零件其他性能的影響.........................................8</p><p>　　4．控制表面質量的途徑...............................

15、........................8</p><p>　　4.1降低表面粗糙度的加工方法.............................................8</p><p>　　4.2改善表面物理力學性能的加工方法......................................11</p><p>　　5．提高機械加

16、工工件表面質量的措施.......................................... 12</p><p>　　6．結論.................................................................... 13</p><p>　　7．致謝........................................

17、.............................14</p><p>　　8．參考文獻................................................................ 15</p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　隨著工業(yè)技術的飛速發(fā)展機械化生產以走進各大小企業(yè)

18、，與之息息相關的就是各式各樣的機器。而機器是由機械零件裝配而成,機器的失效是由個別零件的失效而造成的,其根本原因是零件喪失了其應具備的使用性能。而通過研究與生產實踐證明,零件的失效大都從表面開始,零件表面質量的高低是決定其使用性能好壞的重要因素。因此,正確地理解零件表面質量內涵,分析機械加工過程中影響加工表面質量的各種工藝因素,通過改變這些因素從而改善工件表面質量，提高產品的使用性能及對未來機械行業(yè)的發(fā)展具有重要的意義。</p&g

19、t;<p>　　隨著機械行業(yè)在社會中占得地位越來越重，人們對機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，零件表面的任何缺陷,不僅直接影響零件的工作性能,而且還可能引起應力集中、應力腐蝕等現象將進一步加速零件的失效,這一切都與加工表面質量有很大關系。</p><p>　　一個零件的失效或者突然間損壞，其原因除了少數因設計不周而強度不夠，或者是由于偶然的事故引起超負荷而

20、造成了失效或損壞以外，大多數都是由于磨損、受到外界環(huán)境的腐蝕或疲勞破壞。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,加工表面質量將直接影響到零件的使用性能，因而表面質量問題越來越受到各方面的重視。</p><p><b>　　1.概 述</b></p><p><b>　　1.1基本概念</b></p>&

21、lt;p><b>　　1.1.1機械加工</b></p><p>　　機械加工：廣意的機械加工就是凡能用機械手段制造產品的過程；狹意的是用車床、銑床、鉆床、磨床、沖壓機、壓鑄機機等專用機械設備制作零件的過程。</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

22、t;p><b>　　1.1.3磨削燒傷</b></p><p>　　磨削燒傷:在磨削加工中，由于多數磨粒為負前角切削，磨削溫度很高，產生的熱量遠遠高于切削時的熱量，而且磨削熱有60~80%傳給工件，所以極容易出現金相組織的轉變，使得表面層金屬的硬度和強度下降，產生殘余應力甚至引起顯微裂紋，這種現象稱為磨削燒傷。</p><p>　　1.1.4表面冷作硬化<

23、/p><p>　　冷作硬化：通過冷加工而是零件表面產生的表面應力，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>　　2．影響工件表面質量的因素</p><p>　　2.1加工過程對表面質量的影響</p><p>　　2.1.1工藝系統(tǒng)的振動對工件表面質量的影響</p><p>　　在機械加工過程中工藝系

24、統(tǒng)有時會發(fā)生振動，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動之外，還會出現一種周期性的相對運動。</p><p>　　振動使工藝系統(tǒng)的各種成形運動受到干擾和破壞，使加工表面出現振紋，增大表面粗糙度值，惡化加工表面質量。</p><p>　　2.1.2刀具幾何參數、材料和刃磨質量對表面質量的影響</p><p>　　刀具的幾何參數中對表面粗糙度影響

25、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、立方氮化硼刀具又優(yōu)于硬質合金，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，提高刀具的刃磨質量，使刀具前后刀面、切削刃的粗糙度值應低于工件的粗糙度值的1~2級。 &l

26、t;/p><p>　　2.1.3切削液對表面質量的影響</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，使切削層金屬表面的塑性變形程度下降，抑制積屑瘤和鱗刺的產生，在生產中對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工件材料對表面質量的影響</p><p>　　工件材料

27、的性質；加工塑性材料時，由刀具對金屬的擠壓產生了塑性變形，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。對于同種材料，其晶粒組織越大，加工表面粗糙

28、度越大。因此，為了減小加工表面粗糙度，常在切削加工前對材料進行調質或正火處理，以獲得均勻細密的晶粒組織和較高的硬度。 </p><p>　　2.1.5切削條件對工件表面質量的影響</p><p>　　與切削條件有關的工藝因素，包括切削用量、冷卻潤滑情況。中、低速加工塑性材料時，容易產生積屑瘤和鱗刺，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；對于脆性材料

29、，一般不會形成積屑瘤和鱗刺，所以，切削速度對表面粗糙度基本上無影響。進給速度增大，塑性變形也增大，表面粗糙度值增大，所以，減小進給速度可以減小表面粗糙度值，但是，進給量減小到一定值時，粗糙度值不會明顯下降。正常切削條件下，切削深度對表面粗糙度影響不大，因此，機械加工時不能選用過小的切削深度。</p><p>　　2.1.6切削速度對表面粗糙度的影響</p><p>　　一般在粗加工選用低速

30、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，由于容易產生積屑瘤，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生，這對減小表而粗糙度有積極作用。 </p><p>　　2.1.7磨削加工對表面質量的影響</p><p>　?、?砂輪的影響 砂輪的粒度越細，單位面積上的磨粒數越多，在磨削表面的刻痕越細，表

31、面粗糙度越?。坏袅６忍?，加工時砂輪易被堵塞反而會使表面粗糙度增大，還容易產生波紋和引起燒傷。砂輪的硬度應大小合適，其半鈍化期愈長愈好；砂輪的硬度太高，磨削時磨粒不易脫落，使加工表面受到的摩擦、擠壓作用加劇，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，會使磨削作用減弱，導致表面粗糙度增加，所以要選擇合適的砂輪硬度。砂輪的修整質量越高，砂輪表面的切削微刃數越多、各切削微刃的等高性越好，磨削表面的粗糙度

32、越小。</p><p>　?、?磨削用量的影響 增大砂輪速度，單位時間內通過加工表面的磨粒數增多，每顆磨粒磨去的金屬厚度減少，工件表面的殘留面積減少；同時提高砂輪速度還能減少工件材料的塑性變形，這些都可使加工表面的表面粗糙度值降低。降低工件速度，單位時間內通過加工表面的磨粒數增多，表面粗糙度值減小；但工件速度太低，工件與砂輪的接觸時間長，傳到工件上的熱量增多，反面會增大粗糙度，還可能增加表面燒傷。增大磨削深度和

33、縱向進給量，工件的塑性變形增大，會導致表面粗糙度值增大。徑向進給量增加，磨削過程中磨削力和磨削溫度都會增加，磨削表面塑性變形程度增大，從而會增大表面粗糙度值。為在保證加工質量的前提下提高磨削效率，可將要求較高的表面的粗磨和精磨分開進行，粗磨時采用較大的徑向進給量，精磨時采用較小的徑向進給量，最后進行無進給磨削，以獲得表面粗糙度值很小的表面。</p><p>　　⑶ 工件材料 工件材料的硬度、塑性、導熱性等對表面

34、粗糙度的影響較大。塑性大的軟材料容易堵塞砂輪，導熱性差的耐熱合金容易使磨料早期崩落，都會導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>　　2.1.8影響工件表面物理機械性能的因素</p><p>　　1.表面層冷作硬

35、化。切削刃鈍圓半徑增大,對表層金屬的擠壓作用增強,塑性變形加劇,導致冷硬增強。刀具后刀面磨損增大,后刀面與被加工表面的摩擦加劇,塑性變形增大,導致冷硬增強。切削速度增大,刀具與工件的作用時間縮短,使塑性變形擴展深度減小,冷硬層深度減小。切削速度增大后,切削熱在工件表面層上的作用時間也縮短了,將使冷硬程度增加。進給量增大,切削力也增大,表層金屬的塑性變形加劇,冷硬作用加強。工件材料的塑性愈大,冷硬現象就愈嚴重。 　　2.表面層材料金相組

36、織變化。當切削熱使被加工表面的溫度超過相變溫度后,表層金屬的金相組織將會發(fā)生變化。(1)磨削燒傷當被磨工件表面層溫度達到相變溫度以上時,表層金屬發(fā)生金相組織的變化,使表層金屬強度和硬度降低,并伴有殘余應力產生甚至出現微觀裂紋,這種現象稱為磨削燒傷。(2)改善磨削燒傷的途徑磨削熱是造成磨削燒傷的根源,故改善磨削燒傷由兩個途徑:一是盡可能地減少磨削熱的產生;二是改善冷卻條件,盡量使產生的熱量少傳入工件。正確選擇砂輪合理選擇切削用量改善冷卻條

37、件。 　　3.表面層殘余應力。(1)產生殘余應力的原因:①切削時在加工表面金屬層內有塑性變形發(fā)生,使表</p><p>　　4磨削表面層金相組織變化——磨削燒傷</p><p>　　1．磨削表面層金相組織變化與磨削燒傷</p><p>　　機械加工過程中產生的切削熱會使得工件的加工表面產生劇烈的溫升，當溫度超過工件材料金相組織變化的臨界溫度時，將發(fā)生金相組織轉變。

38、在磨削加工中，由于多數磨粒為負前角切削，磨削溫度很高，產生的熱量遠遠高于切削時的熱量，而且磨削熱有60~80%傳給工件，所以極容易出現金相組織的轉變，使得表面層金屬的硬度和強度下降，產生殘余應力甚至引起顯微裂紋，這種現象稱為磨削燒傷。產生磨削燒傷時，加工表面常會出現黃、褐、紫、青等燒傷色，這是磨削表面在瞬時高溫下的氧化下膜顏色。不同的燒傷色，表明工件表面受到的燒傷程度不同。</p><p>　　磨削淬火鋼時，工件

39、表面層由于受到瞬時高溫的作用，將可能產生以下三種金相組織變化：</p><p>　　1）如果磨削表面層溫度未超過相變溫度，但超過了馬氏體的轉變溫度，這時馬氏體將轉變成為硬度較低的回火索氏體或索氏體，這叫回火燒傷。</p><p>　　2）如果磨削表面層溫度超過相變溫度，則馬氏體轉變?yōu)閵W氏體，這時若無切削液，則磨削表面硬度急劇下降，表層被退火，這種現象稱為退火燒傷。干磨時很容易產生這種現象。

40、</p><p>　　3）如果磨削表面層溫度超過相變溫度，但有充分的切削液對其進行冷卻，則磨削表面層將急冷形成二次淬火馬氏體，硬度比回火馬氏體高，不過該表面層很薄，只有幾微米厚，其下為硬度較低的回火索氏體和索氏體，使表面層總的硬度仍然降低，稱為淬火燒傷。</p><p>　　2．磨削燒傷的改善措施</p><p>　　影響磨削燒傷的因素主要是磨削用量、砂輪、工件材料

41、和冷卻條件。由于磨削熱是造成磨削燒傷的根本原因，因此要避免磨削燒傷，就應盡可能減少磨削時產生的熱量及盡量減少傳入工件的熱量。具體可采用下列措施：</p><p>　　1）合理選擇磨削用量 不能采用太大的磨削深度，因為當磨削深度增加時，工件的塑性變形會隨之增加，工件表面及里層的溫度都將升高，燒傷亦會增加；工件速度增加，磨削區(qū)表面溫度會增高，但由于熱作用時間減少，因而可減輕燒傷。</p><p&

42、gt;　　2）工件材料 工件材料對磨削區(qū)溫度的影響主要取決于它的硬度、強度、韌性和熱導率。工件材料硬度、強度越高，韌性越大，磨削時耗功越多，產生的熱量越多，越易產生燒傷；導熱性較差的材料，在磨削時也容易出現燒傷。</p><p>　　3）砂輪的選擇 硬度太高的砂輪，鈍化后的磨粒不易脫落，容易產生燒傷，因此用軟砂輪較好；選用粗粒度砂輪磨削，砂輪不易被磨削堵塞，可減少燒傷；結合劑對磨削燒傷也有很大影響，樹脂結合劑

43、比陶瓷結合劑容易產生燒傷，橡膠結合劑比樹脂結合劑更易產生燒傷。</p><p>　　4）冷卻條件 為降低磨削區(qū)的溫度，在磨削時廣泛采用切削液冷卻。為了使切削液能噴注到工件表面上，通常增加切削液的流量和壓力并采用特殊噴嘴，并在砂輪上安裝帶有空氣擋板的切削液噴嘴，這樣既可加強冷卻作用，又能減輕高速旋轉砂輪表面的高壓附著作用，使切削液順利地噴注到磨削區(qū)。此外，還可采用多孔砂輪、內冷卻砂輪和浸油砂輪，切削液被引入砂輪的

44、中心腔內，由于離心力的作用，切削液再經過砂輪內部的孔隙從砂輪四周的邊緣甩出，這樣切削液即可直接進入磨削區(qū)，發(fā)揮有效的冷卻作用。</p><p>　　2.2使用過程中影響表面質量的因素</p><p>　　2.2.1耐磨性對表面質量的影響</p><p>　　每個剛加工好的摩檫副的兩個接觸表面之間,最初階段在表面粗糙的峰部觸,實際接觸面積遠小于理論接觸面積,在相互接觸

45、的部有非常大的單位應力,使實際接觸面積處產生塑性變形、彈性變形和峰部之間的剪切破壞,引起嚴重磨損。 </p><p>　　2.2.2疲勞強度對表面質量的影響</p><p>　　在交變載荷作用,表面粗糙度的凹谷部位容易引起應力集中產生疲勞紋。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耐蝕性對表面質量的影

46、響</p><p>　　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就愈多?？刮g性就愈差。表面層的殘余拉應力會產生應力腐蝕開裂,降低零件的耐磨性,而殘余壓應力則能防止應力腐蝕開裂。</p><p>　　3．機械加工表面質量對零件使用性能的影響</p><p>　　在機械加工中，零件的加工表面產生微觀不平、殘余應力等各種缺陷，雖然

47、僅存于零件極薄的表面層中，卻嚴重影響著機械零件的精度、耐磨性、配合性、抗腐蝕性和疲勞強度等，從而進一步影響機械的使用性能和使用壽命。</p><p>　　3.1表面質量對零件耐磨性的影響</p><p>　　零件的耐磨性是零件的一項重要性能指標，當摩擦副的材料、潤滑條件和加工精度確定之后，零件的表面質量對耐磨性將起著關鍵性的作用。由于零件表面存在著表面粗糙度，當兩個零件的表面開始接觸時，接

48、觸部分集中在其波峰的頂部，因此實際接觸面積遠遠小于名義接觸面積，并且表面粗糙度越大，實際接觸面積越小。在外力作用下，波峰接觸部分將產生很大的壓應力。當兩個零件作相對運動時，開始階段由于接觸面積小、壓應力大，在接觸處的波峰會產生較大的彈性變形、塑性變形及剪切變形，波峰很快被磨平，即使有潤滑油存在，也會因為接觸點處壓應力過大，油膜被破壞而形成干摩擦，導致零件接觸表面的磨損加劇。當然，并非表面粗糙度越小越好，如果表面粗糙度過小，接觸表面間儲存

49、潤滑油的能力變差，接觸表面容易發(fā)生分子膠合、咬焊，同樣也會造成磨損加劇。</p><p>　　表面層的冷作硬化可使表面層的硬度提高，增強表面層的接觸剛度，從而降低接觸處的彈性、塑性變形，使耐磨性有所提高。但如果硬化程度過大，表面層金屬組織會變脆，出現微觀裂紋，甚至會使金屬表面組織剝落而加劇零件的磨損。</p><p>　　3.2表面質量對零件疲勞強度的影響</p><p

50、>　　表面粗糙度對承受交變載荷的零件的疲勞強度影響很大。在交變載荷作用下，表面粗糙度波谷處容易引起應力集中，產生疲勞裂紋。并且表面粗糙度越大，表面劃痕越深，其抗疲勞破壞能力越差。</p><p>　　表面層殘余壓應力對零件的疲勞強度影響也很大。當表面層存在殘余壓應力時，能延緩疲勞裂紋的產生、擴展，提高零件的疲勞強度；當表面層存在殘余拉應力時，零件則容易引起晶間破壞，產生表面裂紋而降低其疲勞強度。</p

51、><p>　　表面層的加工硬化對零件的疲勞強度也有影響。適度的加工硬化能阻止已有裂紋的擴展和新裂紋的產生，提高零件的疲勞強度；但加工硬化過于嚴重會使零件表面組織變脆，容易出現裂紋，從而使疲勞強度降低。</p><p>　　3.3表面質量對零件耐腐蝕性能的影響</p><p>　　表面粗糙度對零件耐腐蝕性能的影響很大。零件表面粗糙度越大，在波谷處越容易積聚腐蝕性介質而使零

52、件發(fā)生化學腐蝕和電化學腐蝕。</p><p>　　表面層殘余壓應力對零件的耐腐蝕性能也有影響。殘余壓應力使表面組織致密，腐蝕性介質不易侵入，有助于提高表面的耐腐蝕能力；殘余拉應力的對零件耐腐蝕性能的影響則相反。</p><p>　　3.4表面質量對零件間配合性質的影響</p><p>　　相配零件間的配合性質是由過盈量或間隙量來決定的。在間隙配合中，如果零件配合表面

53、的粗糙度大，則由于磨損迅速使得配合間隙增大，從而降低了配合質量，影響了配合的穩(wěn)定性；在過盈配合中，如果表面粗糙度大，則裝配時表面波峰被擠平，使得實際有效過盈量減少，降低了配合件的聯接強度，影響了配合的可靠性。因此，對有配合要求的表面應規(guī)定較小的表面粗糙度值。</p><p>　　在過盈配合中，如果表面硬化嚴重，將可能造成表面層金屬與內部金屬脫落的現象，從而破壞配合性質和配合精度。表面層殘余應力會引起零件變形，使零

54、件的形狀、尺寸發(fā)生改變，因此它也將影響配合性質和配合精度。</p><p>　　3.5表面質量對零件其他性能的影響</p><p>　　如對間隙密封的液壓缸、滑閥來說，減小表面粗糙度Ra可以減少泄漏、提高密封性能；較小的表面粗糙度可使零件具有較高的接觸剛度；對于滑動零件，減小表面粗糙度Ra能使摩擦系數降低、運動靈活性增高，減少發(fā)熱和功率損失；表面層的殘余應力會使零件在使用過程中繼續(xù)變形，失

55、去原有的精度，機器工作性能惡化等。</p><p>　　總之，提高加工表面質量，對于保證零件的使用性能、提高零件的使用壽命是十分重要的。</p><p>　　4．控制表面質量的途徑</p><p>　　隨著科學技術的發(fā)展，對零件的表面質量的要求已越來越高。為了獲得合格零件，保證機器的使用性能，人們一直在研究控制和提高零件表面質量的途徑。提高表面質量的工藝途徑大致可以

56、分為兩類：一類是用低效率、高成本的加工方法，尋求各工藝參數的優(yōu)化組合，以減小表面粗糙度；另一類是著重改善工件表面的物理力學性能，以提高其表面質量。</p><p>　　4.1降低表面粗糙度的加工方法</p><p>　　1．超精密切削和低粗糙度磨削加工</p><p>　?、?超精密切削加工 超精密切削是指表面粗糙度為Ra0.04μm以下的切削加工方法。超精密切削

57、加工最關鍵的問題在于要在最后一道工序切削0.1μm的微薄表面層，這就既要求刀具極其鋒利，刀具鈍圓半徑為納米級尺寸，又要求這樣的刀具有足夠的耐用度，以維持其鋒利。目前只有金剛石刀具才能達到要求。超精密切削時，走刀量要小，切削速度要非常高，才能保證工件表面上的殘留面積小，從而獲得極小的表面粗糙度。</p><p>　?、?小粗糙度磨削加工 為了簡化工藝過程，縮短工序周期，有時用小粗糙度磨削替代光整加工。小粗糙度磨削

58、除要求設備精度高外，磨削用量的選擇最為重要。在選擇磨削用量時，參數之間往往會相互矛盾和排斥。例如，為了減小表面粗糙度，砂輪應修整得細一些，但如此卻可能引起磨削燒傷；為了避免燒傷，應將工件轉速加快，但這樣又會增大表面粗糙度，而且容易引起振動；采用小磨削用量有利于提高工件表面質量，但會降低生產效率而增加生產成本；而且工件材料不同其磨削性能也不一樣，一般很難憑手冊確定磨削用量，要通過試驗不斷調整參數，因而表面質量較難準確控制。近年來，國內外對

59、磨削用量最優(yōu)化作了不少研究，分析了磨削用量與磨削力、磨削熱之間的關系，并用圖表表示各參數的最佳組合，加上計算機的運用，通過指令進行過程控制，使得小粗糙度磨削逐步達到了應有的效果。</p><p>　　2．采用超精密加工、珩磨、研磨等方法作為最終工序加工</p><p>　　超精密加工、珩磨等都是利用磨條以一定壓力壓在加工表面上，并作相對運動以降低表面粗糙度和提高精度的方法，一般用于表面粗糙

60、度為Ra0.4μm以下的表面加工。該加工工藝由于切削速度低、壓強小，所以發(fā)熱少，不易引起熱損傷，并能產生殘余壓應力，有利于提高零件的使用性能；而且加工工藝依靠自身定位，設備簡單，精度要求不高，成本較低，容易實行多工位、多機床操作，生產效率高，因而在大批量生產中應用廣泛。</p><p>　　⑴ 珩磨 珩磨是利用珩磨工具對工件表面施加一定的壓力，同時珩磨工具還要相對工件完成旋轉和直線往復運動，以去除工件表面的凸峰

61、的一種加工方法。珩磨后工件圓度和圓柱度一般可控制在0.003~0.005mm，尺寸精度可達IT6~IT5，表面粗糙度在Ra0.2~0.025μm之間。</p><p>　　珩磨它是利用安裝在珩磨頭圓周上的若干條細粒度油石，由漲開機構將油石沿徑向漲開，使其壓向工件孔壁形成一定的接觸面，同時珩磨頭作回轉和軸向往復運動以實現對孔的低速磨削。油石上的磨粒在工件表面上留下的切削痕跡為交叉的且不重復的網紋，有利于潤滑油的貯存

62、和油膜的保持。</p><p>　　由于珩磨頭和機床主軸是浮動聯接，因此機床主軸回轉運動誤差對工件的加工精度沒有影響。因為珩磨頭的軸線往復運動是以孔壁作導向的，即是按孔的軸線進行運動的，故在珩磨時不能修正孔的位置偏差，工件孔軸線的位置精度必須由前一道工序來保證。</p><p>　　珩磨時，雖然珩磨頭的轉速較低，但其往復速度較高，參予磨削的磨粒數量大，因此能很快地去除金屬，為了及時排出切屑

63、和冷卻工件，必須進行充分冷卻潤滑。珩磨生產效率高，可用于加工鑄鐵、淬硬或不淬硬鋼，但不宜加工易堵塞油石的韌性金屬。</p><p>　　⑵ 超精加工 超精加工是用細粒度油石，在較低的壓力和良好的冷卻潤滑條件下，以快而短促的往復運動，對低速旋轉的工件進行振動研磨的一種微量磨削加工方法。</p><p>　　超精加工在加工時有三種運動，即工件的低速回轉運動、磨頭的軸向進給運動和油石的往復振動

64、。三種運動的合成使磨粒在工件表面上形成不重復的軌跡。超精加工的切削過程與磨削、研磨不同，當工件粗糙表面被磨去之后，接觸面積大大增加，壓強極小，工件與油石之間形成油膜，二者不再直接接觸，油石能自動停止磨削。</p><p>　　超精加工的加工余量一般為3~10μm，所以它難以修正工件的尺寸誤差及形狀誤差，也不能提高表面間的相互位置精度，但可以降低表面粗糙度值，能得到表面粗糙度為Ra0.1~0.01μm的表面。目前，

65、超精加工能加工各種不同材料，如鋼、鑄鐵、黃銅、鋁、陶瓷、玻璃、花崗巖等，能加工外圓、內孔、平面及特殊輪廓表面，廣泛用于對曲軸、凸輪軸、刀具、軋輥、軸承、精密量儀及電子儀器等精密零件的加工。</p><p>　?、?研磨 研磨是利用研磨工具和工件的相對運動，在研磨劑的作用下，對工件表面進行光整加工的一種加工方法。研磨可采用專用的設備進行加工，也可采用簡單的工具，如研磨心棒、研磨套、研磨平板等對工件表面進行手工研磨

66、。研磨可提高工件的形狀精度及尺寸精度，但不能提高表面位置精度，研磨后工件的尺寸精度可達0.001mm，表面粗糙度可達Ra0.025~0.006μm。</p><p>　　研磨的適用范圍廣，既可加工金屬，又可加工非金屬，如光學玻璃、陶瓷、半導體、塑料等；一般說來，剛玉磨料適用于對碳素工具鋼、合金工具鋼、高速鋼及鑄鐵的研磨，碳化硅磨料和金剛石磨料適用于對硬質合金、硬鉻等高硬度材料的研磨。</p><

67、;p>　?、?拋光 拋光是在布輪、布盤等軟性器具涂上拋光膏，利用拋光器具的高速旋轉，依靠拋光膏的機械刮擦和化學作用去除工件表面粗糙度的凸峰，使表面光澤的一種加工方法。拋光一般不去除加工余量，因而不能提高工件的精度，有時可能還會損壞已獲得的精度；拋光也不可能減小零件的形狀和位置誤差。工件表面經拋光后，表面層的殘余拉應力會有所減少。</p><p>　　4.2改善表面物理力學性能的加工方法</p>

68、<p>　　如前所述，表面層的物理力學性能對零件的使用性能及壽命影響很大，如果在最終工序中不能保證零件表面獲得預期的表面質量要求，則應在工藝過程中增設表面強化工序來保證零件的表面質量。表面強化工藝包括化學處理、電鍍和表面機械強化等幾種。這里僅討論機械強化工藝問題。機械強化是指通過對工件表面進行冷擠壓加工，使零件表面層金屬發(fā)生冷態(tài)塑性變形，從而提高其表面硬度并在表面層產生殘余壓應力的無屑光整加工方法。采用表面強化工藝還可以降

69、低零件的表面粗糙度值。這種方法工藝簡單、成本低，在生產中應用十分廣泛，用得最多的是噴丸強化和滾壓加工。</p><p><b>　　1）噴丸強化</b></p><p>　　噴丸強化是利用壓縮空氣或離心力將大量直徑為0.4~4mm的珠丸高速打擊零件表面，使其產生冷硬層和殘余壓應力，可顯著提高零件的疲勞強度。珠丸可以采用鑄鐵、砂石以及鋼鐵制造。所用設備是壓縮空氣噴丸裝置

70、或機械離心式噴丸裝置，這些裝置使珠丸能以35~50mm／s的速度噴出。噴丸強化工藝可用來加工各種形狀的零件，加工后零件表面的硬化層深度可達0.7 mm，表面粗糙度值Ra可由3.2μm減小到0.4μm，使用壽命可提高幾倍甚至幾十倍。</p><p><b>　　2）滾壓加工</b></p><p>　　滾壓加工是在常溫下通過淬硬的滾壓工具（滾輪或滾珠）對工件表面施加壓力

71、，使其產生塑性變形，將工件表面上原有的波峰填充到相鄰的波谷中，從而以減小了表面粗糙度值，并在其表面產生了冷硬層和殘余壓應力，使零件的承載能力和疲勞強度得以提高。滾壓加工可使表面粗糙度Ra值從1.25~5μm減小到0.8~0.63μm，表面層硬度一般可提高20%～40%，表面層金屬的耐疲勞強度可提高30%～50%。滾壓用的滾輪常用碳素工具鋼T12A或者合金工具鋼CrWMn、Cr12、CrNiMn等材料制造，淬火硬度在62~64HRC；或用

72、硬質合金YG6、YT15等制成；其型面在裝配前需經過粗磨，裝上滾壓工具后再進行精磨。</p><p><b>　　3）金剛石壓光</b></p><p>　　金剛石壓光是一種用金剛石擠壓加工表面的新工藝，國外已在精密儀器制造業(yè)中得到較廣泛的應用。壓光后的零件表面粗糙度可達Ra0.4~0.02μm，耐磨性比磨削后的提高1.5~3倍，但比研磨后的低20~40%，而生產率卻

73、比研磨高得多。金剛石壓光用的機床必須是高精度機床，它要求機床剛性好、抗振性好，以免損壞金剛石。此外，它還要求機床主軸精度高，徑向跳動和軸向竄動在0.01mm以內，主軸轉速能在2500~6000 r/min的范圍內無級調速。機床主軸運動與進給運動應分離，以保證壓光的表面質量。</p><p><b>　　4）液體磨料強化</b></p><p>　　液體磨料強化是利用液

74、體和磨料的混合物高速噴射到已加工表面，以強化工件表面，提高工件的耐磨性、抗蝕性和疲勞強度的一種工藝方法。工作時液體和磨料在400~800Pa壓力下，經過噴嘴高速噴出，射向工件表面，借磨粒的沖擊作用，碾壓加工表面，工件表面產生塑性變形，變形層僅為幾十微米。加工后的工件表面具有殘余壓應力，提高了工件的耐磨性、抗蝕性和疲勞強度。</p><p>　　5．提高機械加工工件表面質量的措施</p><p&

75、gt;　　(1)制訂科學合理的工藝規(guī)程是保證工件表面質量的基礎?？茖W合理的工藝規(guī)程是加工工件的方法依據。只有制訂了科學合理的工藝規(guī)程，才能為加工工件表面質量滿足要求提供科學合理的方法依據，使加工工件表面質量滿足要求成為可能。對科學合理的工藝規(guī)程的要求是工藝流程要短，定位要準確，選擇定位基準時盡量使定位基準與設計基準重合。</p><p>　　(2)合理的選擇切削參數是保證加工質量的關鍵。選擇合理的切削參數可以有效

76、抑制積屑瘤的形成，降低理論加工殘留面積的高度，保證加工工件的表面質量。切削參數的選擇主要包括切削刀具角度的選擇、切削速度的選擇和切削深度及進給速度的選擇等。試驗證明，主偏角、副偏角及刀尖圓弧半徑對零件表而粗糙度都有直接影響。在進給量一定的情況下，減小主偏角和副偏角，或增大刀尖圓弧半徑，可減小表面粗糙度。另外，適當增大前角和后角，可減小切削變形和前后刀面間的摩擦，抑制積屑瘤的產生也可減小表面粗糙度。比如在加工塑性材料時若選擇較大前角的刀具

77、可以有效抑制積屑瘤的形成，這是因為刀具前角增大時，切削力減小，切削變形小，刀具與切屑的接觸長度變短，減小了積屑瘤形成的基礎。</p><p>　　(3)合理的選擇切削液是保證加工工件表面質量的必要條件。選擇合理的切削液可以改善工件與刀具間的摩擦系數，可降低切削力和切削溫度，從而減輕刀具的磨損，以保證工件的加工質量。</p><p>　　(4)工件主要工作表面最終工序加工方法的選擇至關重要。

78、工件主要工作表面最終工序加工方法的選擇至關重要，因為最終工序在該工作表面留下的殘余應力將直接影響機器零件的使用性能。選擇零件主要工作表面最終工序加工方法，須考慮該零件主要工作表面的具體工作條件和可能的破壞形式。</p><p>　　也可以在加工過程中通過改變某些量來提高表面粗糙度 1） 在精加工時，應選擇較小的進給量f、較小的主偏角kr和副偏角kr’、較大的刀尖圓弧半徑rε，以得到較小的表面粗糙度。2） 加工塑

79、性材料時，采用較高的切削速度可防止積屑瘤的產生，減小表面粗糙度。3） 根據工件材料、加工要求，合理選擇刀具材料，有利于減小表面粗糙度。4） 適當的增大刀具前角和刃傾角，提高刀具的刃磨質量，降低刀具前、后刀面的表面粗糙度均能降低工件加工表面的粗糙度。5）對工件材料進行適當的熱處理，以細化晶粒，均勻晶粒組織，可減小表面粗糙度。6）選擇合適的切削液，減小切削過程中的界面摩擦，降低切削區(qū)溫度，減小切削變形，抑制鱗刺和積屑瘤的產生，可以大大關小表

80、面粗糙度。</p><p><b>　　6．結論</b></p><p>　　由于機械加工表面對機器零件的使用性能如耐磨性、接觸剛度、疲勞強度、配合性質、抗腐蝕性能及精度的穩(wěn)定性等有很大的影響，因此對機器零件的重要表面應提出一定的表面質量要求。由于影響表面質量的因素是多方面的,只有了解和掌握影響機械加工表面質量的因素，才能在生產實踐中，采取相應的工藝措施，對表面質量根

81、據需要提出比較 經濟 適用性的要求,減少零件因表面質量缺陷而引起的加工質量問題，從而提高機械產品的使用性能、壽命和可靠性。</p><p><b>　　7．致謝</b></p><p>　　畢業(yè)設計能順利完成，是因為在設計當中得到了許多人的幫助。首先非常感謝我的指導老師任娟寧。從課題的選取、研究、到最后設計的結束，她幫助我解決了不少困難。為了我們能順利的完成畢業(yè)設計她

82、提前二個多月就給我們打電話，讓我們從現在就開始準備資料，為我們鼓氣、關心我們在外面的生活。我羨慕任老師，每個學生的課題不一樣，但是她對每一個課題都有獨到的見解，能給每位同學做到深入的指導，這與她每天孜孜不倦的學習息息相關。她平易近人，鼓勵我們積極的投入到論文寫作中，隨時監(jiān)導我們的進度。在此，我向您表示我真誠的謝意！從設計的開始到結束許多老師和同學給了我很多的幫助。在此，我感謝所有幫助過我的人。你們的付出是偉大的，你們的付出不會白費，我一

83、定好好努力。</p><p><b>　　8．參考文獻</b></p><p>　　[1]寇元哲，影響機械加工表面質量的因素分析[J].甘肅科技，2007,7</p><p>　　[2]花國操，互換性與技術測量基礎[M]。北京：北京理工大學出版社，1995</p><p>　　[3]張福潤，徐鴻本，劉延林主編機械制造基礎

84、。華中科技大學出版社，2000</p><p>　　[4]李兆銓，周明研。機械制造基礎（上冊）。中國水利水電出版社，2005</p><p>　　[5]高波，機械制造基礎。大連理工大學出版社，2006</p><p>　　[6]于駿一，鄒青，機械制造基礎，機械工業(yè)出版社2004</p><p>　　[7]焦士仲，金屬切削原理[M]北京：機械工