超级精加工.pptx

请翻开书244页表面质量对使用性能的影响表面质量对使用性能的影响 表面质量对零件使用性能，如如耐磨性、耐疲劳性、耐腐蚀性、配合质量等都有一定程度的影响 所学过的真空泵，除了以上四个性能外，还需要考虑哪个因素？气密性 防止裂纹，安全可靠性 拉应力改为压应力，会比较理想 原则：尽量买原材料原则：尽量买原材料 例如冷轧钢、冷拔钢 因为它们经过冷处理，都是压应力 压应力不会产生裂纹，拉应力会产生裂纹1 耐磨性耐磨性 零件的耐磨性主要与摩擦副的材料、热处理情况和润滑条件有关，在这些条件已确定的情况下，零件的表面质量就起决定性作用。如果表面质量差，即摩擦副差，则越磨越差 汽缸表面质量要达到汽缸表面质量要达到 寿命可以从寿命可以从2000小时增加到小时增加到8000小时小时 国内的产品的长期寿命不如国外，因为表面粗糙度降低了 德国等国家的制造水平高，产品质量好，寿命长 1)表面粗糙度对初期磨损量影响2)表面粗糙度的纹路方向对零件耐磨性的影响3)表面层的物理机械性能对耐磨性的影响 会提高一部分耐磨性，但是表面硬度仅限于表面一层，很快磨损，表面下的组织疏松2 耐疲劳性耐疲劳性 在交变载荷下，零件上应力集中区最容易产生和发展成疲劳裂纹，导致疲劳损伤。例如 弹簧设计 耐疲劳零件要考虑此因素3耐腐蚀性耐腐蚀性 零件在潮湿的空气中或在腐蚀性介质中零件在潮湿的空气中或在腐蚀性介质中工作时，会发生化学腐蚀或电化学腐蚀。工作时，会发生化学腐蚀或电化学腐蚀。表面质量好，则提高零件的耐腐蚀性表面质量好，则提高零件的耐腐蚀性 表面有裂纹，会增加应力腐蚀的敏感性表面有裂纹，会增加应力腐蚀的敏感性不锈钢，能够有比较好的耐腐蚀性不锈钢，能够有比较好的耐腐蚀性4 配合质量配合质量表面质量影响也很大表面质量影响也很大 粗糙度太大，起始磨损较严重，从而配合粗糙度太大，起始磨损较严重，从而配合间隙增大，降低配合质量。间隙增大，降低配合质量。控制加工表面质量的途径控制加工表面质量的途径 机械加工是拉应力，容易造成裂纹机械加工是拉应力，容易造成裂纹 车刨铣等，表面都是波纹状的，造成车刨铣等，表面都是波纹状的，造成波峰波谷，引起裂纹波峰波谷，引起裂纹 例如磨削，磨如果不好，表面烧伤，例如磨削，磨如果不好，表面烧伤，会引起裂纹；表面有残余应力，也会会引起裂纹；表面有残余应力，也会产生裂纹产生裂纹 产生裂纹与产生裂纹与材料材料，热处理热处理、加工方加工方法法有关有关残余拉应力，容易产生裂纹车铣磨刨钻，总是存在拉应力裂纹只要有一两毫米的，材料的性质受到很大影响主要影响主要影响：应力集中，裂纹伸长扩张应力集中，裂纹伸长扩张 强度强度计算计算提高冷却效果提高冷却效果1)采用高压大流量冷却。这样不但能增强冷却作用，而且还可对砂轮表面进行冲洗，使其空隙不易被切屑堵塞2）加装空气挡板3)采用内冷却，砂轮是多孔隙能渗水的，冷却液引到砂轮中心孔后靠离心力的作用甩出，从而使冷却液可以直接冷却磨削区，起到有效的冷却作用磨削用量的选择磨削用量的选择 提高工件速度和采用小的切深能够有效地减小残余拉应力和消除烧伤、裂纹等磨削缺陷。改善砂轮的磨削性能改善砂轮的磨削性能 一般选择的砂轮应使在磨削过程中具有自锐能力自锐能力(即砂轮磨钝后自动破碎产生新的锋利的切削刃或自动从砂轮粘结剂处脱落的能力)，使砂粒不致因磨损而出现小平面，同时磨削时砂轮不致产生粘屑堵塞现象。关键的问题关键的问题 是如何把拉应力转化为压应力，即把波是如何把拉应力转化为压应力，即把波峰波谷压平峰波谷压平 冷轧钢管就是压出来的，效果比较好，冷轧钢管就是压出来的，效果比较好，强度很高，因为它就是压应力。强度很高，因为它就是压应力。尽量减少机加工，能买则买尽量减少机加工，能买则买 价格便宜，一般的钢的价格便宜价格便宜，一般的钢的价格便宜 高强度的合金钢，价格迅速上涨高强度的合金钢，价格迅速上涨 为何上涨，需求量大，人们普遍注意到为何上涨，需求量大，人们普遍注意到减少机加工的好处减少机加工的好处 譬如我们举的例子，加工长轴譬如我们举的例子，加工长轴256页页 拉应力变成压应力，可以提高产品寿命拉应力变成压应力，可以提高产品寿命和各方面物理机械性能。和各方面物理机械性能。就是提高对表面粗糙度的要求就是提高对表面粗糙度的要求无油立式压缩机无油立式压缩机 仅仅就是提高气缸的粗糙度，从仅仅就是提高气缸的粗糙度，从1.6到到0.4 把把活塞环活塞环的寿命提高从的寿命提高从2000小时到小时到8000小时小时 (并不是气缸寿命）并不是气缸寿命）活塞环的材料活塞环的材料 先是活塞环填到气缸先是活塞环填到气缸表面，然后活塞环自表面，然后活塞环自己与自己对磨。己与自己对磨。材料是聚四氟乙材料是聚四氟乙烯，材料比较软，烯，材料比较软，自润滑材料自润滑材料 活塞环的润滑活塞环的润滑就是自己跟自己对磨，如果坑坑哇哇，则没有多久就磨掉了。表面质量高的，可以坚持很久才磨掉。要采取镜面加工要采取镜面加工 降低表面粗糙度的要求，减小表面粗糙度 控制磨削参数控制磨削参数 与机床的质量、砂轮的材料、切削的用与机床的质量、砂轮的材料、切削的用量有关系量有关系常规的方法常规的方法 思路：思路：想办法磨削提高质量想办法磨削提高质量其他办法（257页）采用采用超精加工超精加工、珩磨珩磨等光整等光整加工方法作为最终加工工序加工方法作为最终加工工序 砂轮高速磨已经达到极致了，要想别的办法 换一个思路：用其他的材料，比砂轮用其他的材料，比砂轮更细的材料，慢慢的磨，于是就产生了其更细的材料，慢慢的磨，于是就产生了其他的加工方法他的加工方法非常光洁非常光洁 请翻开书请翻开书377页页金刚石超精密切削 天然单晶金刚石有着一系列优异的特天然单晶金刚石有着一系列优异的特点，如硬度极高，耐磨性和强度高，导热点，如硬度极高，耐磨性和强度高，导热性能好，与有色金属材料的化学亲和性小，性能好，与有色金属材料的化学亲和性小，抗粘接性好，摩擦系数低，能磨出极锋锐抗粘接性好，摩擦系数低，能磨出极锋锐的刃口，能实现超薄切削厚度和得到超光的刃口，能实现超薄切削厚度和得到超光滑的镜面。因此，虽然它的价格昂贵，但滑的镜面。因此，虽然它的价格昂贵，但仍被公认为理想的、不能替代的超精密切仍被公认为理想的、不能替代的超精密切削刀具材料。削刀具材料。金刚石车削主要用于铜、铝及其合金等软金属零件的精密加工。这些材料不像钢件那样可以采用精密磨削和研磨得到很高的加工精度，对软质金属采用磨削加工，由于磨粒的嵌入和表面容易划伤，很难得到较小的表面粗糙度，因此金刚石车削就金刚石车削就成为软质金属材料零件实现精密加工的主成为软质金属材料零件实现精密加工的主要工艺手段。要工艺手段。金刚石砂轮和立方氮化硼砂轮磨削 金刚石砂轮精密磨削主要应用于玻璃、陶瓷等硬脆材料，可实现精密镜面磨削。超精镜面砂带磨抛光工艺抛光工艺超精镜面砂带磨可以磨金属，也可以磨非金属可以磨金属，也可以磨非金属磁盘磁盘塑料用砂带抛光塑料用砂带抛光可以比工件硬的多，如金刚石可以比工件软的多的，譬如布想办法增加表面质量研磨研磨 工件不动工件不动，譬如机床的床身，床身很大，要提高质量，床身不动，涂上研磨剂用一个研磨机来回运动金属球金属球 罐罐 的表面的表面 会有焊缝，如果表面经过机加工还不光滑，要用研磨 此法较消耗时间此法较消耗时间 珩磨珩磨磨一个孔磨一个孔磨条的运动：磨条的运动：1 旋转运动、旋转运动、2 往复往复运动、运动、3 垂直于加工表面的径向加垂直于加工表面的径向加压运动压运动得到交叉形的形状得到交叉形的形状1 旋转运动旋转运动2 往复运动往复运动3 垂直于加工表面垂直于加工表面的径向加压运动的径向加压运动锥面把磨条向下挤压磨条紧靠加工面朝下面是需要挤压，紧贴缸壁朝上走就松开，往里面收刀，磨条朝上拉 思路比较古老，思路还是一样的，只不过现在用机械代替人工 超精研超精研 改变磨条材料，用更细的油石代替砂轮，可以机械也可以人工 慢慢磨，可以得到漂亮的表面 不能废弃人工，德国、瑞士还是用人工来做，可以达到机械无法达到的要求。所以机器卖的贵，因为人工的工资高可以得到可以得到0.040.01微米的光洁表面微米的光洁表面 尽管机加工的表面质量得到很高，还总是会产生裂纹，要想一些别的办法 3采用喷丸、滚压、辗光等强化采用喷丸、滚压、辗光等强化工艺工艺 强度和硬度得到提高 喷丸喷丸 想办法转化为压应力；表面强度和硬度得到提高。但是没有这么大的机器压，而且不知道加多少力，零件的形状又各式各样，所以想了一个办法 喷丸喷丸 用高速的粒子打上去，打在金属用高速的粒子打上去，打在金属表面上，但是不会坑坑洼洼，因为密度表面上，但是不会坑坑洼洼，因为密度大，颗粒很小，速度快，整个这一层填大，颗粒很小，速度快，整个这一层填上，是压应力，所以表面的强度和硬度上，是压应力，所以表面的强度和硬度得到很大提高得到很大提高 最初开始用于清砂，把铸件拐角那些扫最初开始用于清砂，把铸件拐角那些扫不掉的吹掉，后来发现用喷丸，可以提高不掉的吹掉，后来发现用喷丸，可以提高表面质量，把拉应力变成压应力表面质量，把拉应力变成压应力 表面涂覆表面涂覆 强度硬度提高，大大提高耐疲劳及抗应强度硬度提高，大大提高耐疲劳及抗应力抗腐蚀的能力，也可以防止裂纹力抗腐蚀的能力，也可以防止裂纹 管道管路裂纹会产生意想不到的坏处，管道管路裂纹会产生意想不到的坏处，采取这种表面强化措施，就可以提高表面采取这种表面强化措施，就可以提高表面性能，这里特别重要性能，这里特别重要第六章第六章 机械加工精度机械加工精度机械加工精度的概念机械加工精度的概念 加工精度加工精度是指零件经过加工后的尺寸、几何形状以及各表面相互位置等参数的实际值与理想值相符合的程度。它们之间的偏离程度偏离程度则称为加工误差加工误差。精度愈高，误差愈小精度愈高，误差愈小 精度愈低，误差愈大精度愈低，误差愈大零件的几何参数零件的几何参数几何形状几何形状尺寸尺寸相互位置相互位置加工精度加工精度1)尺寸精度尺寸精度 限制加工表面与其基准间尺寸 误差不超过一定的范围2)几何形状精度几何形状精度 限制加工表面宏观几何形状误差，如圆度、圆柱度、平面度、直线度等；3)相互位置精度相互位置精度 限制加工表面与其基准面的相互位置误差，如平行度、垂直度、同轴度、位置度等。几何形状精度和尺寸精度有关系吗？几何形状精度和尺寸精度有关系吗？零件公差必须大于形状位置误差零件公差必须大于形状位置误差注：如果没有特殊要求，圆度、圆柱度等不需要特别标注 譬如主轴需要标注圆度 圆度超差，零件精度肯定超差 满足了尺寸精度，但是圆度没有满足，所以零件精度达不到 所以几何形状误差不能超过尺寸误差两个必然两个必然 尺寸精度高的，必然表面粗糙度要尺寸精度高的，必然表面粗糙度要求必然高，形状、位置精度误差也必然高求必然高，形状、位置精度误差也必然高 反之，表面粗糙度要求高，不一定尺反之，表面粗糙度要求高，不一定尺寸精度高，或者可以理解为甚至没有尺寸寸精度高，或者可以理解为甚至没有尺寸精度的要求精度的要求举个例子举个例子 表面粗糙度高的，但是尺寸精度不要求表面粗糙度高的，但是尺寸精度不要求的。的。桌面、黑板机床、机器的外观尺寸要求低，但是表面很光滑手把、标牌抛光 镀上一层尺寸精度在什么情况下要求？尺寸精度在什么情况下要求？在配合尺寸上要求严格在配合尺寸上要求严格 机械加工精度是加工质量的重要组成部机械加工精度是加工质量的重要组成部分，无论是大批大量生产还是单件小批生分，无论是大批大量生产还是单件小批生产，分析加工精度对保证质量、提高生产产，分析加工精度对保证质量、提高生产率和降低成本都有重大意义，特别是对大率和降低成本都有重大意义，特别是对大批大量生产，一旦产生质量问题，所造成批大量生产，一旦产生质量问题，所造成的损失是十分惊人的的损失是十分惊人的 加工精度确定多少才比较合理？这里提供两个方法来得到我们要求的加工精度：1问2查表、查书机械加工误差分类机械加工误差分类从误差是否被人们掌握从误差是否被人们掌握来分，可分为 1 系统误差 2 随机误差(又称偶然误差)系统误差系统误差 误差的大小和方向均己掌握，它可以用代数和来进行综合。系统误差系统误差又可以分为 1常值系统误差常值系统误差：误差数值是不变的 采用近似加工方法所带来的加工理论误差，夹具的定位误差，刀具的误差等 用直径20mm的铰刀铰孔。铰刀本身直径偏大0.01mm，则整批零件被铰的孔都将偏大。这时的常值系统误差则为0.01mm 2变值系统误差变值系统误差 变值系统误差变值系统误差 误差的大小和方向按一定规律变化，可按线性变化，也可按非线性变化。几个误差可以了解转子受热膨胀，对转子间隙的影响转子受热膨胀，对转子间隙的影响压差可以计算，转子受力变形可以知道压差可以计算，转子受力变形可以知道刀具的变化磨损，热伸长都是变值误差刀具的变化磨损，热伸长都是变值误差 变值系统误差变值系统误差随机误差随机误差 凡是没掌握规律的误差凡是没掌握规律的误差 没有掌握规律，但是不等于没有规律，例如内应力有规律，我们不知道；热处理产生误差，它必须经过一段时间才出现；材料质量的均匀性，会出现一边重，一边轻有一些误差可以控制例如操作误差 人工误差误差常值系统误差 变值系统误差系统误差随机误差