线切割加工工件表面质量的改善与提高

第一篇：线切割加工工件表面质量的改善与提高

线切割加工工件表面质量的改善与提高

电火花线切割机按切割速度可分为高速走丝和低速走丝两种，低速走丝线切割机所加工的工件表面粗糙度和加工精度比高速走丝线切割机稍好，但低速走丝线切割机床的机床成本和使用成本都比较高，目前在国内还没有普及，而我国独创的高速走丝线切割机床它结构简单，机床成本和使用成本低，易加工大厚度工件，经近40年发展，已成为我国产量最大，应用最广泛的机床种类之一，在模具制造、新产品试制和零件加工中得到了广泛应用。

由于高速丝线切割机是采取线电极高速往复供丝的方式，线电极的损耗均匀地分布在近300米电极丝上，虽然电极丝的损耗极小，但电火花线切割机工作时影响其加工工件表面质量的因素很多，更需要对其有关加工工艺参数进行合理选配，才能保证所加工工件表面质量。

对线切割加工质量有直接影响的因素主要涉及人员、设备、材料等方面。为了改善加工工件表面质量，可以从影响最大的人为因素、机床因素和材料因素等三方面来考虑对加工质量的控制方式和改进方法。笔者在教学、科研和生产实践中对影响线切割加工工件表面质量的相关因素方面做了一些探索和研究，积累了少许行之有效的工作经验，现介绍如下。

一 影响线切割加工工件表面质量的人为因素的控制与改善

人为因素的控制与改善主要包括加工工艺的确定和加工方法的选择，这可以通过以下几点来实现：

（1）合理安排切割路线。该措施的指导思想是尽量避免破坏工件材料原有的内部应力平衡，防止工件材料在切割过程中因在夹具等的作用下，由于切割路线安排不合理而产生显著变形，致使切割表面质量下降。例如：工件与其夹持部分的分离应安排在最后，使加工中刚性较好。如下图，其中a为错误的切割路线，b为正确的切割路线。

(2)正确选择切割参数。对于不同的粗、精加工，其丝速和丝的张力应以参数表为基础作适当调整，为了保证加工工件具有更高的精度和表面质量，可以适当调高线切割机的丝张力，虽然制造线切割机床的厂家提供了适应不同切割条件的相关参数，但由于工件的材料、所需要的加工精度以及其他因素的影响，使得人们不能完全照搬书本上介绍的切割条件，而应以这些条件为基础，根据实际需要作相应的调整。例如若要加工厚度为27mm的工件，则在加工条件表中找不到相当的情况，这种条件下，必须根据厚度在20mm～30mm间的切割条件做出调整，主要办法是：加工工件的厚度接近哪一个标准厚度就选择其为应设定的加工厚度。

(3)采用近距离加工。为了使工件达到高精度和高表面质量，根据工件厚度及时调整丝架高度，使上喷嘴与工件的距离尽量靠近，这样就可以避免因上喷嘴离工件较远而使线电极振幅过大影响加工工件的表面质量。

(4)注意加工工件的固定。当加工工件即将切割完毕时，其与母体材料的连接强度势必下降，此时要防止因加工液的冲击使得加工工件发生偏斜，因为一旦发生偏斜，就会改变切割间隙，轻者影响工件表面质量，重者使工件切坏报废，所以要想办法固定好被加工工件。

二 影响线切割加工工件表面质量的机床因素的控制与改善

高速走丝电火花线切割机属于高精度机床，机床的维护保养非常重要，因为加工工件的高精度和高质量是直接建立在机床的高精度基础上的，因此在每次加工之前必须检查机床的工作状态，才能为获得高质量的加工工件提供条件。需注意的环节和应采取的措施如下：

?(1)在加工前，必须检查电极丝，电极丝的张力对加工工件的表面质量也有很大的影响，加工表面质量要求高的工件，应在不断丝的前提下尽可能提高电极丝的张力。 ?(2)高速走丝线切割机一般采用乳化油与水配制而成的工作液。火花放电必须在具有一定绝缘性能的液体介质中进行，工作液的绝缘性能可使击穿后的放电通道压缩，从而局限在较小的通道半径内火花放电，形成瞬时和局部高温来熔化并气化金属，放电结束后又迅速恢复放电间隙成为绝缘状态。绝缘性能太低，则工作液成了导电体，而不能形成火花放电；绝缘性能太高，则放电间隙小，排屑难，切割速度降低。加工前要根据不同的工艺条件选择不同型号的乳化液。再者必须检查与冷却液有关的条件，检查加工液的液量及赃污程度，保证加工液的绝缘性能、洗涤性能、冷却性能达到要求。

?(3)必须检查导电块的磨损情况。高速走丝线切割机一般在加工了50～80小时后就须考虑改变导电块的切割位置或者更换导电块，有脏污时需用洗涤液清洗。必须注意的是：当变更导电块的位置或者更换导电块时，必须重新校正电极丝的垂直度，以保证加工工件的精度和表面质量。

?(4)检查导轮的转动情况，若转动不好则应更换，还必须仔细检查上、下喷嘴的损伤和脏污程度，用清洗液清除脏物，有损伤时需及时更换。还应经常检查贮丝筒内丝的情况，丝损耗过大就会影响加工精度及表面质量，需及时更换。此外，导电块、导轮和上、下喷嘴的不良状况也会引起线电极的振动，这时即使加工表面能进行良好的放电，但因线电极振动，加工表面也很容易产生波峰或条纹，最终引起工件表面粗糙度变差。

(5)保持稳定的电源电压。电源电压不稳定会造成电极与工件两端不稳定，从而引起击穿放电过程不稳定而影响工件的表面质量。

三 影响线切割加工工件表面质量的材料因素的控制与改善

为了加工出尺寸精度高、表面质量好的线切割产品，必须对所用工件材料进行细致考虑：

(1)由于工件材料不同，熔点、气化点、导热系数等都不一样，因而即使按同样方式加工，所获得的工件表面质量也不相同，因此必须根据实际需要的表面质量对工件材料作相应的选择。例如要达到高精度，就必须选择硬质合金类材料，而不应该选不锈钢或未淬火的高碳钢等，否则很难达到所需要求。(2)由于工件材料内部残余应力对加工的影响较大，在对热处理后的材料进行加工时，由于大面积去除金属和切断加工会使材料内部残余应力的相对平衡受到破坏，从而可能影响零件的加工精度和表面质量。为了避免这些情况，应选择锻造性好、淬透性好、热处理变形小的材料。

(3)加工过程中应将各项参数调到最佳状态，以减少断丝现象。如果发生断丝势必会回到起始点，重新上丝再次进行加工，使加工工件表面质量和加工精度下降。在加工过程中还应注意倾听机床发出的声音，正常加工的声音应为很光滑的“哧-哧”声。同时，正常加工时，机床的电流表、电压表的指针应是振幅很小，处于稳定状态，此时进给速度均匀而且平稳。

影响电火花线切割加工工件表面质量的因素很多，但只要对其进行系统的分析和科学的分类，就可以对这类复杂而且零乱的因素进行控制与调配，从而改善和提高工件表面质量

第二篇：怎样改善和提高线切割加工件表面的质量

怎样改善和提高线切割加工件表面的质量

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但只要对其进行系统的分析和科学的分类，影响电火花线切割加工工件表面质量的因素很多。就可以对这类复杂而且零乱的因素进行控制与调配，从而改善和提高工件表面质量。

低速走丝线切割机床所加工的工件外表粗糙度和加工精度比高速走丝线切割机稍好，线切割机床按切割速度可分为高速走丝和低速走丝两种。但低速走丝线切割机床的机床利息和使用利息都比较高，目前在国内还没有普及，而我国独创的高速走丝线切割机床它结构简单，机床利息和使用利息低，易加工大厚度工件，经近40年发展，已成为我国产量最大，应用最广泛的机床种类之一，模具制造、新产品试制和零件加工中得到广泛应用。

线电极的损耗均匀地分布在近300米电极丝上，由于高速丝线切割机床是采取线电极高速往复供丝的方式。虽然电极丝的损耗极小，但电火花线切割机工作时影响其加工工件表面质量的因素很多，更需要对其有关加工工艺参数进行合理选配，才干保证所加工工件表面质量。

可以从影响最大的人为因素、机床因素和资料因素等三方面来考虑对加工质量的控制方式和改进方法。笔者在教学、科研和生产实践中对影响线切割加工工件表面质量的相关因素方面做了一些探索和研究，对线切割加工质量有直接影响的因素主要涉及人员、设备、资料等方面。为了改善加工工件表面质量。积累了少许行之有效的工作经验，现介绍如下。

一 影响线切割加工工件表面质量的人为因素的控制与改善

这可以通过以下几点来实现：人为因素的控制与改善主要包括加工工艺的确定和加工方法的选择。防止工件材料在切割过程中因在夹具等的作用下，1合理安排切割路线。该措施的指导思想是尽量防止破坏工件材料原有的内部应力平衡。由于切割路线安排不合理而发生显著变形，致使切割外表质量下降。例如：工件与其夹持部分的分离应安排在最后，使加工中刚性较好。如下图，其中a为错误的切割路线，b为正确的切割路线。其丝速和丝的张力应以参数表为基础作适当调整，2正确选择切割参数。对于不同的粗、精加工。为了保证加工工件具有更高的精度和表面质量，可以适当调高线切割机的丝张力，虽然制造线切割机床的厂家提供了适应不同切割条件的相关参数，但由于工件的资料、所需要的加工精度以及其他因素的影响，使得人们不能完全照搬书本上介绍的切割条件，而应以这些条件为基础，根据实际需要作相应的调整。例如若要加工厚度为27mm工件，则在加工条件表中找不到相当的情况，这种条件下，必需根据厚度在20mm30mm间的切割条件做出调整，主要方法是加工工件的厚度接近哪一个规范厚度就选择其为应设定的加工厚度。 根据工件厚度及时调整丝架高度，3采用近距离加工。为了使工件达到高精度和高表面质量。使上喷嘴与工件的距离尽量*近，这样就可以防止因上喷嘴离工件较远而使线电极振幅过大影响加工工件的外表质量。

其与母体材料的连接强度势必下降，4注意加工工件的固定。当加工工件即将切割完毕时。此时要防止因加工液的冲击使得加工工件发生偏斜，因为一旦发生偏斜，就会改变切割间隙，轻者影响工件表面质量，重者使工件切坏报废，所以要想方法固定好被加工工件。二 影响线切割加工工件表面质量的机床因素的控制与改善

机床的维护颐养非常重要，高速走丝电火花线切割机属于高精度机床。因为加工工件的高精度和高质量是直接建立在机床的高精度基础上的因此在每次加工之前必需检查机床的工作状态，才干为获得高质量的加工工件提供条件。需注意的环节和应采取的措施如下：

必需检查电极丝，1加工前。电极丝的张力对加工工件的外表质量也有很大的影响，加工外表质量要求高的工件，应在不时丝的前提下尽可能提高电极丝的张力。

工作液的绝缘性能可使击穿后的放电通道压缩，2高速走丝线切割机一般采用乳化油与水配制而成的工作液。火花放电必需在具有一定绝缘性能的液体介质中进行。从而局限在较小的通道半径内火花放电，形成瞬时和局部高温来熔化并气化金属，放电结束后又迅速恢复放电间隙成为绝缘状态。绝缘性能太低，则工作液成了导电体，而不能形成火花放电；绝缘性能太高，则放电间隙小，排屑难，切割速度降低。加工前要根据不同的工艺条件选择不同型号的乳化液。再者必需检查与冷却液有关的条件，检查加工液的液量及赃污程度，保证加工液的绝缘性能、洗涤性能、冷却性能达到要求。有脏污时需用洗涤液清洗。必需注意的当变卦导电块的位置或者更换导电块时，3必需检查导电块的磨损情况。高速走丝线切割机一般在加工了5080小时后就须考虑改变导电块的切割位置或者更换导电块。必需重新校正电极丝的垂直度，以保证加工工件的精度和表面质量。

若转动不好则应更换，4检查导轮的转动情况。还必需仔细检查上、下喷嘴的损伤和脏污程度，用清洗液清除脏物，有损伤时需及时更换。还应经常检查贮丝筒内丝的情况，丝损耗过大就会影响加工精度及表面质量，需及时更换。此外，导电块、导轮和上、下喷嘴的不良状况也会引起线电极的振动，这时即使加工外表能进行良好的放电，但因线电极振动，加工外表也很容易发生波峰或条纹，最终引起工件外表粗糙度变差。

从而引起击穿放电过程不稳定而影响工件的外表质量。 5坚持稳定的电源电压。电源电压不稳定会造成电极与工件两端不稳定。

三 影响线切割加工工件表面质量的资料因素的控制与改善

必需对所用工件资料进行细致考虑：为了加工出尺寸精度高、外表质量好的线切割产品。

熔点、气化点、导热系数等都不一样，1由于工件材料不同。因而即使按同样方式加工，所获得的工件外表质量也不相同，因此必需根据实际需要的外表质量对工件资料作相应的选择。例如要达到高精度，就必需选择硬质合金类材料，而不应该选不锈钢或未淬火的高碳钢等，否则很难达到所需要求。

对热处理后的资料进行加工时，2由于工件资料内部剩余应力对加工的影响较大。由于大面积去除金属和切断加工会使资料内部剩余应力的相对平衡受到破坏，从而可能影响零件的加工精度和表面质量。为了防止这些情况，应选择锻造性好、淬透性好、热处置变形小的资料。

以减少断丝现象。如果发生断丝势必会回到起始点，3加工过程中应将各项参数调到最佳状态。重新上丝再次进行加工，使加工工件外表质量和加工精度下降。加工过程中还应注意倾听机床发出的声音，正常加工的声音应为很光滑的哧-哧”声。同时，正常加工时，机床的电流表、电压表的指针应是振幅很小，处于稳定状态，此时进给线切割速度均匀而且平稳

第三篇：改善工件材料切削加工性的方法

改善工件材料切削加工性的措施

改善工件材料的切削加工性通常可通过以下三种方法：

一、选择加工性好的存在状态

低碳钢以冷拔及热轧状态最好加工；中碳钢以部分秋花的珠光体组织最好加工；高碳钢则以完全球化的的退火状态加工性最好。

二、通过热处理改善加工性

如工具钢，一般经退火处理可降低硬度、强度，提高加工性。白口铸铁可以加热到950～1100℃，保温、退火，来提高加工性。

有的工件材料通过调质处理，提高硬度、强度，降低塑性来改善加工性。如车制不锈钢2Cr13螺纹时，由于硬度太低，塑性较大，光洁度不易提高，当经调质处理后，硬度达到HRC28时，塑性下降，光洁度可以改善，生产效率也相应提高。

还有一些工件材料，如氮化钢，为了减小工件以加工表面的残余应力，可采取去应力退火。

时效处理也是改善加工性的方法，如加工Cr20Ni80Ti3之前，先加热到1000℃保持8小时，然后在900～950℃温度下时效处理16小时，再在空气里冷却，这样处理后可以提高切削加工性

用热处理的方法改善加工性，要在工艺允许范围内进行，而且具体采用哪一种热处理规范，要跟据工厂的条件而定。

三、在工艺要求许可的范围内，选用加工性好的工件材料

如机床用的某些丝杠，可以选用易切钢。自动机、自动线生产中使用易切材料，对提高刀具耐用度及保证稳定生产有重要作用。这是由于易切钢中的金属夹杂物（如MnS）具有润滑与脆化的作用，可以降低切削力，克服粘刀现象，并使切屑容易折断。随着切削加工技术和刀具材料的发展，工件材料的加工性也会发生变化。如电加工的出现，使一些原来认为难加工的材料，变得不难加工。“群钻”的发展，使碳素结构钢和合金结构钢钻孔的加工性差距变小了。

硬质合金的不断改进，新刀具材料的不断涌现，将使各种的加工性差距逐渐缩小。随着新的工件材料（如耐热材料、高强度材料、高硬材料、高纯材料）的出现，高精度、高光洁度加工以及自动化技术的发展，必然给工件材料的切削加工性带来新的矛盾，这就要求人们进一步的去认识它、分析和解决它。

第四篇：机械加工的表面质量

题目部分，(卷面共有57题,90.0分,各大题标有题量和总分)

一、单项选择题(30小题,共30.0分)1．(1分)通常用（）系数表示加工方法和加工设备，胜任零件所要求加工精度的程度。A、工艺能力

B、误差复映

C、误差传递

2．(1分)下述刀具中,（）的制造误差会直接影响加工精度。A、内孔车刀

B、端面铣刀

C、铰刀

D、浮动镗刀块 3．(1分)零件的加工精度包括:（）A、尺寸公差、形状公差、位置公差 B、尺寸精度、形状精度、位置精度

4．(1分)磨削淬火钢时在下列工作条件下可能产生哪种形式的磨削烧伤：（1）在磨削条件（用切削液)（）;（2）重磨削条件（不用切削液）（）;（3）中等磨削条件（）；（4）（）轻磨削条件（）。

A、淬火烧伤

B、回火烧伤

C、退火烧伤

D、不烧伤。

5．(1分)为保证小粗糙度磨削表面的质量及生产率，在下列各种影响因素中对磨削过程起支配作用的主要是（）: A、具有精密加工的设备及环境 B、合理选用磨削用量

C、合理选用砂轮并精细修正砂轮 D、良好的冷却和润滑

6．(1分)光整加工方法的工艺特点主要是（）

A、不用砂轮磨削，采用细粒度磨料或磨具进行微量切削和挤压、抛光，主要是提高加工表面质量

B、磨具和工件间有一定的压力和复杂的相对运动，因此对机床的成形运动和工具精度有一定的要求

C、余量很小但能纠正前工序加工表面的形状误差及相互位置误差 D、生产效率较高，加工成本较低，各种生产批量均可使用 7．(1分)表面冷压强化工艺属于下列何种加工方法（）: A、精密加工工艺

B、无屑光整加工工艺

C、少切屑光整加工工艺

8．(1分)加工过程中若表面层以冷塑性变形为主，则表面层产生（）应力；若以热塑性变形为主，则表面层产生（）应力；若以局部高温和相变为主，则加工后表面层产生（）应力

A、拉应力

B、压应力

C、无应力层。9．(1分)机械加工中的振动，按其产生的原因可分为三种，试指出各种振动类型的能量特性：（1）自由振动（）；（2）受迫振动（）；（3）自激振动（）； A、在外界周期性干扰力待续作用下的持续振动

B、只有初始干扰力的作用、振动中再也没有能量输入，故为衰减振动

C、维持振动的交变力是振动系统在自身运动中激发出来的，从而引起系统的持续振动 10．(1分)动刚度是衡量系统抗振性的重要指标，一般应以哪项参数作为系统动刚度指标（）? A、不同阻尼下产生单位振幅的振动时．所需的激振力大小 B、不同频率下产生单位振幅的振动时，所需的激振力大小 C、谐振时的最小刚度值

D、固有频率、阻尼率、等效静刚度k 11．(1分)受迫振动系统在共振区消振最有效的措施是（）A、增大系统刚度

B、增大系统阻尼

C、增大系统质量

12．(1分)在接触零件间施加预紧力，是提高工艺系统（）的重要措施。A、精度

B、强度 C、刚度

D、柔度

13．(1分)在一般磨削加工过程中，若热因素起主导作用，工件表面将产生（）。A、拉伸残余应力 B、压缩残余应力

14．(1分)尺寸精度、形状精度、位置精度之间的联系是（）A、形状公差<尺寸公差<位置公差 B、位置公差<形状公差<尺寸公差

C、尺寸公差<形状公差<位置公差 D、形状公差<位置公差<尺寸公差

15．(1分)一个完整的工艺系统由（）A、机床、夹具、刀具和量具构成 B、机床、夹具、刀具和工件构成 C、机床、量具、刀具和工件构成

16．(1分)传动比小，特别是传动链末端地传动副的传动比小，则传动链中其余各传动元件误差对传动精度的影响就（）A、越小 B、越大

17．(1分)夹具误差对加工表面的位置误差影响最大，精加工夹具一般可取工件上相应尺寸或位置公差的（）A、1/2~1/3 B、1/5~1/10 18．(1分)车削加工时主轴的三种回转运动误差中（）会造成工件的圆度误差。A、纯径向跳动

B、纯轴向跳动

C、倾角摆动

19．(1分)磨削光轴时，若切削条件相同，哪种工件材料磨削后表面粗糙度小（）？ A、20钢

B、45钢

C、铸铁

D、铜

20．(1分)在卧式镗床上，精镗车床尾架长孔时，为减小粗糙度一般应先考虑采用哪种工艺措施较有效（）? A、对工件材料先进行正火，调质等热处理 B、增大刀尖圆弧半径和减少付偏角 C、使用润滑性能良好的切削液

D、采用很高的切削速度并配合较小的进给量 21．(1分)机械加工过程中，无周期性外力作用下，由系统内部产生的周期性振动称为（）。A、强迫振动

B、负摩擦振动

C、自激振动

22．(1分)为避免磨削烧伤，又要使表面粗糙度降低，可以（）。A、同时提高V工和V砂

B、采用较大磨削深度

23．(1分)那一种加工方法是一种典型的易产生加工表面金相组织变化的加工方法?（）。A、车削

B、铣削

C、钻削

D、磨削 24．(1分)机械加工表面质量的内容是:（）。

A、几何形状误差、表层金属力学物理性能和化学性能 B、波度、纹理方向、伤痕、表面粗糙度、金属物理性能 C、表面粗糙度、表层金属力学物理性能和化学性能 D、波度、纹理方向、表面粗糙度、表层金属力学物理性能 25．(1分)机械零件的破坏一般总是（）。A、从表面层开始的 B、从里层开始的

26．(1分)对于同样的材料,金相组织越是粗大,切削加工后的表面粗糙度的值越是（）。A、越大 B、越小

27．(1分)在相同的磨削条件下，砂轮的粒度号越大表面粗糙毒就（）。A、越大 B、越小

28．(1分)砂轮的速度越高，就有可能使表层金属塑性变形的传播速度大于切削速度，磨削表面的粗糙度值将明显（）。A、增大 B、减小

29．(1分)工件速度增加，磨削表面的粗糙度值将（）。A、增大 B、减小

30．(1分)在车床静刚度曲线中,加载曲线与卸载曲线（）A、重合B、不重合

二、填空题(22小题,共35.0分)1．(2分)在顺序加工一批工件中，其加工误差的大小和方向都保持不变，称为（）；或者加工误差按一定规律变化，称为（）。

2．(1分)在刨削加工时，加工误差的敏感方向为（）方向。3．(2分)零件的加工质量包含零件的（）和（）。

4．(1分)加工盘类工件端面时出现近似螺旋表面是由于（）造成的。

5．(1分)在车床上加工细长轴，一端用三爪卡盘装夹，另一端用固定顶尖，工件出现弯曲变形的原因一是细长工件刚度较差，在切削力作用下产生弯曲；二是由于（）。6．(2分)在车床上加工细长轴，一端用三爪卡盘装夹，另一端用固定顶尖，试分析采取克服弯曲变形的措施是（）、（）。7．(3分)机床导轨导向误差可分为：水平直线度、（）、（）、（）。8．(1分)在车削加工时，加工误差的敏感方向为（）方向 9．(2分)分析影响机械加工因素的方法有（）、（）。

10．(2分)在顺序加工加工一批工件中，其加工误差的大小和方向都保持不变，称为（）；或者加工误差按一定规律变化，称为（）。11．(2分)零件的加工质量包含零件的（）和（）。12．(3分)机床主轴回转轴线的运动误差可分解为（）、（）、（）。13．(1分)工件表层残余应力的数值及性质主要取决于工件的（）（最终、最初）工序的加工方法。

14．(1分)（）加工是一种典型的易产生，金相组织变化的加工方法。15．(3分)加工表面质量中，表面层金属的物理性能和化学性能包含：（）、（）、（）。

16．(1分)机械加工过程中，在周期性外力作用下，产生的周期性振动称为（）。17．(2分)机械加工中的振动有（）振动和（）振动。

18．(1分)为减少切削加工后的表面的粗糙度值,常在精加工前进行调质等处理,目的在于（）。19．(1分)磨削碳素工具钢时，热因素的作用比磨削工业铁明显,表层金属产生的（）残余应力的倾向比磨削工业铁大。

20．(1分)在机械加工过程中，当表面层金属发生形态变化、体积变化或金相组织变化时，将在表面层的金属与其基体间产生相互平衡的（）。

21．(1分)磨削时磨削液若能直接进入磨削区，对磨削区进行充分冷却，能有效的防止（）现象产生。

22．(1分)在一般磨削加工过程中，若塑性变形起主导作用，工件表面将产生（）拉伸、压缩）残余应力

三、简答题(5小题,共25.0分)1．(5分)表面质量的含义包括那些主要内容？为什么机械零件的表面质量与加工精度有同等重要的意义？

2．(5分)表面粗糙度与加工精度有什么关系？ 3．(5分)为什么有色金属用磨削加工得不到低表面粗糙度？通常为获得低表面粗糙度的加工表面应采用哪些加工方法？若需要磨削有色金属，为提高表面质量应采取什么措施？ 4．(5分)为什么会产生磨削烧伤及裂纹？它们对零件的使用性能有何影响？减少磨削烧伤及裂纹的方法有哪些？ 5．(5分)机械加工过程中为什么会造成被加工零件表面层物理力学性能的改变？这些变化对产品质量有何影响？

====================答案==================== 答案部分，(卷面共有57题,90.0分,各大题标有题量和总分)

一、单项选择题(30小题,共30.0分)1．(1分)[答案] A 2．(1分)[答案] C 3．(1分)[答案] B 4．(1分)[答案]（1）A（2）C（3）B（4）D 5．(1分)[答案] C 6．(1分)[答案] A 7．(1分)[答案] B 8．(1分)[答案] BAA 9．(1分)[答案]（1）B（2）A（3）C 10．(1分)[答案] C 11．(1分)[答案] B 12．(1分)[答案] C 13．(1分)[答案] A 14．(1分)[答案] D 15．(1分)[答案] B 16．(1分)[答案] A 17．(1分)[答案] A 18．(1分)[答案] A 19．(1分)[答案] B 20．(1分)[答案] B 21．(1分)[答案] C 22．(1分)[答案] A 23．(1分)[答案] D 24．(1分)[答案] B 25．(1分)[答案] A 26．(1分)[答案] A 27．(1分)[答案] B 28．(1分)[答案] B 29．(1分)[答案] A 30．(1分)[答案] B

二、填空题(22小题,共35.0分)1．(2分)[答案] 常值系统误差

变值系统误差 2．(1分)[答案] 垂直方向（z方向）3．(2分)[答案] 加工精度

表面质量 4．(1分)[答案] 主轴端面圆跳动 5．(1分)[答案] 采用死顶尖，工件在切削热作用下的热伸长受阻而产生的弯曲。6．(2分)[答案] 采用浮动顶尖

大进给量反向切削 7．(3分)[答案] 垂直直线度

扭曲（前后导轨平行度）

导轨与主轴轴线平行度 8．(1分)[答案] 水平

9．(2分)[答案] 单因素法

统计分析法

10．(2分)[答案] 常值系统误差

变值系统误差 11．(2分)[答案] 机械加工精度

表面质量 12．(3分)[答案] 径向圆跳动

端面圆跳动

倾角摆动 13．(1分)[答案] 最终

14．(1分)[答案] 磨削

15．(3分)[答案] 冷作硬化

金相组织

残余应力 16．(1分)[答案] 强迫振动

17．(2分)[答案] 强迫振动

自激（颤振）18．(1分)[答案] 得到均匀细密的晶粒组织和较高的硬度 19．(1分)[答案] 拉伸

20．(1分)[答案] 残余应力

21．(1分)[答案] 烧伤

22．(1分)[答案] 压缩

三、简答题(5小题,共25.0分)1．(5分)[答案] 加工表面质量包括：表面的几何形状(主要为表面粗糙度和表面波度)；表面层的物理机械性能(主要为加工硬化，残余应力和金相组织)。机器零件加工后表面层的状态会影响零件的使用性能，使用寿命及工作可靠性，从而影响产品质量。因此要根据产品的工作要求，订出合适的表面质量与加工精度。2．(5分)[答案] 零件的精度与表面粗糙度有密切的关系。一定的精度应有相应的粗糙度，如果表面粗糙度值太大，则尺寸难于准确测量，尺寸精度将无法保证。因此要进行有效的尺寸控制。3．(5分)[答案] 由于有色金属材料塑性大，导热好，故磨削时工件表面层的塑性变形大，温升高，且磨屑易堵塞砂轮，因此加工表面经常磨不光。

通常采用高速警车或金刚镗的方法来加工低粗糙度的有色金属零件。

若需要磨削有色金属，可利用合金元素使有色金属的韧性下降，以减小磨削表面的粗糙度。4．(5分)[答案] 磨削加工时，磨削热使表面温升过高，对已淬火的钢件会引起金相组织的变化，使表层的硬度、强度比加工前明显降低，同时在表层产生拉应力，当拉应力超过材料的屈服极限会产生裂纹，严重影响零件的使用性能。磨削烧伤与表层温升有十分密切关系，因此减轻烧伤的根本途径是减少磨削热和改善散热条件，如合理选择砂轮，正确选择磨削用量，并有效利用冷却系统。5．(5分)[答案] 机械加工过程中由于切削力、切削热的作用，是加工表面层产生塑性变形，加工中表面层产生的高温或大的温度梯度，以及在已加工表面上发生的化学反应等，使表面层的显微硬度，金相组织及残余应力分布都会发生变化，如冷硬、磨削烧伤、裂纹等，都会造成加工表面层物理机械性能的改变，从而影响零件的耐磨性，抗疲劳强度，抗腐蚀能力及精度稳定性等产品质量。

第五篇：机械加工件表面质量控制的注意事项

机械加工件表面质量控制的注意事项

在市场经济中,企业要在竞争中处于不败之地,靠的就是高质量、低成本的产品.机械设计工作的重要性,不仅在于它是生产技术准备工作的第一步,而且还在于它将严重影响产品的质量和成本,虽然影响产品成本的因素很多,但主要与设计、制造和原料有关.1、机械设计中对材料的选择[中国知识写作网，包过]

在机械零件的设计与制造过程中,材料选择是否得当,直接影响到零件的使用性能、使用寿命及制造成本.当碰到零件的材料选择问题时,一般都是参考相同零件或类似零件的用材方案,选择一种传统上使用的材料(这种方法称为经验选材法)。

当无先例可循,同时对材料的性能(如耐腐蚀性能等)又无特殊要求时,他们仅仅根据简单的计算和手册提供的数据,信手选定一种较万能的材料.而在实际工作中许多机械工程师,常常把零件的材料选择看成一种简单而不太重要的任务.1.1机械零件材料的选择应满足基本要求

1.1.1使用性能要求材料在使用过程中的表现,即使用性能,是选材时应考虑满足的根本要求.不同零件所要求的使用性能是很不一样的,有的零件主要要求高强度,有的则要求高的耐磨性,有的甚至无严格的性能要求,仅仅要求有美丽的外观.因此,在选材时,首要的任务就是准确地判断零件所要求的主要使用性能.1.1.2工艺性能要求材料的工艺性反映的是材料本身能够适应各种加工工艺要求的能力,即要求所选材料在加工制造时首先能够造出成品来,并且能够便于制造、同时必须保证质量.1)热加工工艺性能 热加工工艺性能主要指铸造性能、锻造性能、焊接性能和热处理性能.2)切削加工性能 金属的切削加工性能一般用刀具耐用度为60min时的切削速度V60来表示,V60越高,则金属的切削性能越好.1.1.3经济性能要求零件材料的选择要以最小的耗费取得最大的经济效益.同时,在满足使用性能的前提下,选用材料还应注意尽量降低零件的总成本.1)材料价格 材料价格在产品总成本中占较大比重,达30%~70%.2)提高材料的利用率 如用精铸、模锻、冷拉毛坯,可以减少切削加工面材料的浪费.3)零件的加工和维修费用等要尽量低.4)采用组合结构 如蜗轮齿圈采用减磨性好的贵重金属,而其他部分采用廉价的材料.5)材料的合理代用 对生产批量大的零件,要考虑我国资源状况,材料来源要丰富,尽量避免采用我国稀缺而需进口的材料;尽量用高强度铸铁代替钢,用热处理方法等强化的碳钢代替合金.1.2机械零件材料选择的方法

1.2.1选材对产品寿命周期成本的影响 显然,材料的选用极大地影响了产品寿命周期成本的各个组成部分.工程实践中,在保证产品合理功能(或性能)的前提下,虽然一般是选用价格便宜的材料,可降低产品的寿命周期成本;但同时我们更应注意的是,有时若选用成本虽高但性能更优的材料,由于产品的自重减轻、使用寿命延长、维修费用减少、能源费用降低等多方面的有利因素,从产品寿命周期成本角度考虑,反而是经济的.1.2.2制造方法的选择是材料选择过程中一个不可分割的因素,即应将结构设计、材料选择及其可用的加工方法作为一个有机的整体看待.选材时不仅要考虑零件的某单项加工工序的成本,更重要的是应综合考虑其整个加工路线所涉及的全部加工工序之总成本.2、机械设计标准化是提高产品质量降低成本的主要途径

2.1机械零件是机器的基本组成要素,对于机械零件设计工作来说,标准化的作用是很重要的.所谓零件的标准化,就是通过对零件的尺寸、结构要素、材料性能、检验方法、设计方法、制图要求等,制定出各式各样的大家共同遵守的标准.标准化带来的优越性表现在:

2.1.1能以最先进的方法在专门化工厂对那些用途最广的零件进行大量的、集中的制造,以提高质量、降低成本.2.1.2统一材料和零件的性能指标,使其能够进行比较,并提高零件性能的可靠性.2.1.3采用标准结构及零、部件,可以简化设计工作,缩短设计周期,提高设计质量.2.2搞好设计阶段的标准化工作是降低产品成本的重要途径在市场经济体制下,生产厂家应根据市场的需求变化,不断更新产品品种,提高产品质量,降低物资消耗,提高经济效益.要达到这些目的,都离不开标准化,必须用标准化手段,从严把好产品设计这一关,才能使企业在市场竞争中求得生存和发展,加快新产品开发.3、影响机加工件表面层物理力学性能的因素

机械加工中工件由于受到切削力和切削热的作用,其表面层的物理力学性能将产生很大的变化,造成与基体材料性能的差异,这些变化主要表现为表面层的金相组织和硬度的变化及表面层出现的残余应力.3.1表面层金相组织的变化

机械加工过程中,在加工区由于加工时所消耗的热量绝大部分转化为热能使加工表面出现温度的升高.当温度升高到超过金相组织变化的临界点时,表面层金相组织就会发生变化.一般的切削加工,切削热大部分被切屑带走,因此影响也较小.但对磨削加工来说,由于单位面积上产生的切削热比一般切削方法大几十倍,切削区的高温将引起表面层金属的相变.影响磨削烧伤的因素有:

3.1.1砂轮材料 对于硬度太高的砂轮,钝化磨料颗粒不易脱落,砂轮容易被切削堵塞.因此,一般用软砂轮好.3.1.2磨削用量 当磨削深度增大时,工件表面及表面下不同深度的温度都将提高,容易造成烧伤;当工件纵向进给量增大时,磨削区温度增高,但热源作用时间减小,因而可减轻烧伤.但提高工件速度会导致其表面粗糙度值增大.提高砂轮速度可弥补此不足.实践证明,同时提高工件速度和砂轮速度可减轻工件表面烧伤.3.1.3冷却方式 采用切削液带走磨削区热量可避免烧伤.但由于旋转的砂轮表面上产生强大的气流层,切削液不易附着,以致没有多少切削液能进入磨削区.因此,可采用高压大流量的冷却方式,一方面可增加冷却效果,另一方面可以对砂轮表面进行冲洗,使切屑不致堵塞砂轮.3.2加工表面的冷作硬化

加工过程中表面层金属产生塑性变形,使晶体间产生剪切滑移,晶格严重扭曲,并产生晶粒的拉长、破碎和纤维化,引起材料的强化,其强度和硬度均有所提高,这种变化的结果称为冷作硬化.加工表面层冷作硬化指标以硬化层深度、表面层的显微硬度及硬化程度表示.一般硬化程度越大,硬化层的深度也越大.影响冷作硬化的主要因素:

3.2.1切削用量 切削速度增大,刀具与工件接触挤压时间短,塑性变形小.速度大时温度也会增高,有助于冷硬的恢复,冷硬较弱.进给量增大时切削力增加,塑性变形也增加,硬化加强.但当进给量较小时,由于刀具刃口圆角在加工表面单位长度上的挤压次数增多,硬化程度也会增大.3.2.2刀具 刀具刃口圆弧半径增加,对表层挤压作用大,使冷硬增加;刀具副后刀面磨损增加,对已加工表面摩擦增大,使冷硬增加;刀具前角加大可减小塑性变形,使冷硬减小.3.2.3工件材料 工件材料的硬度越低,塑性变形越大,切削后冷作硬化现象越严重.3.3表面层的残余应力

切削过程中金属材料的表层组织发生形状和组织变化时,在表层金属与基体材料交界处将会产生相互平衡的弹性应力,该应力就是表面残余应力.表面层的残余应力的产生,主要有以下三种原因:

3.3.1冷态塑性变形引起的残余应力

在切削力作用下,已加工表面发生强烈的塑性变形,表面层金属体积发生变化,此时基体金属受到影响而处于弹性变形状态.切削力去除后,基体金属趋向恢复,但受到已产生塑性变形的表面层的限制,恢复不到原状,因而在表面层产生残余应力.3.3.2热态塑性变形引起的残余应力

工件被加工表面在切削热的作用下产生热膨胀,此时基体金属温度较低,因此表层产生热压应力.当切削过程结束时,表面温度下降,由于表层已产生热塑性变形并受到基体的限制,因而产生残余拉应力.3.3.3金相组织变化引起的残余应力

切削时产生高温会引起表面层金相组织变化.由于不同的金相组织有不同的密度,表面层金相组织变化引起体积变化,当表面层体积膨胀时,因受到基体的限制,产生了压应力.表面层体积缩小,则产生拉应力.4、润滑剂的特性及应用

为了使工件得到所期望的几何形状、尺寸精度和表面质量,需要对工件进行切削、研磨、冲压、轧制和拉拔等,金属加工润滑剂是金属在加工工艺过程中所使用的润滑冷却材料.4.1润滑剂的作用和技术要求

我们使用的金属切屑润滑剂的主要目的是:(1)延长刀具的使用寿命;(2)保证和提高工件的加工尺寸精度;(3)改善工件表面的光洁度;(4)及时排除金属屑,确保切削过程顺利进行;(5)及时带走切屑热,迅速均匀冷却刀具和工件等;(6)防止机床和工件产生腐蚀和锈蚀;(7)提高切削加工效率,降低成本.为实现上述目的,要求金属切屑润滑剂必须具备以下几方面主要性能:

4.1.1冷却性能

在金属切削加工过程中,所消耗的能量,绝大部分(90%以上)都转变成切削热,它不但使刀具容易磨损,而且使工件容易产生局部烧伤或发暗,影响工件表面的加工精度及加工质量.因此,要求金属切削润滑剂能够首先通过减轻摩擦来减少热量的产生.二是通过切削液的热传导、对流和汽化进行散热.4.1.2润滑性能

刀具在切削工件的瞬间,通常承受着极大的切削力作用,金属切削润滑剂良好的润滑性可以减小刀具前刀面与切屑、后刀面与工件表面之间或砂轮与材料间的摩擦与磨损,降低摩擦系数,防止刀具与切屑或工件间的粘着.减少功率消耗,延长刀具的使用寿命,从而使工件获得良好的表面光洁度;更重要的是减少切削过程中产生积屑瘤(即刀瘤)的机会.4.1.3清洗性能

金属在切削(或磨削)过程中,油污、细小的切屑、金属粉末和砂轮砂粒等互相粘结,并粘附在工件、刀具和机床上,影响工件的加工质量,降低刀具和砂轮的使用寿命,影响机床的精度.因此,金属切削润滑剂应具有良好的清洗作用,减少细小的切屑及金属粉末等的粘结以利清洗,同时迅速将细小的切屑及金属粉末等及时冲走.4.1.4防锈性能

水基型金属切削润滑剂在使用过程中大部分是水(约占80%-98%)，为锈蚀的产生提供了有利的环境,其中的极压剂和某些表面活性剂往往会加剧金属的锈蚀;所以要求水基型金属切削润滑剂必须具备一定的防锈性能,使工件在加工过程中和加工后的短时间内不产生锈蚀.4.2金属切削润滑剂的选择

选择金属切削润滑剂,首先要根据切削加工的工艺条件及要求,初步判断选取纯油性或水溶性切削润滑剂.通常我们可以根据机床供应商的推荐来选择;其次,还可以根据常规经验进行选取,如使用高速钢刀具进行低速切削时,通常采用纯油性,使用硬质合金刀具进行高速切削时,通常可以采用水溶性;对于供液困难或切削液不易达到切削区时采用纯油性金属切削液(如攻丝、内孔拉削等)，其他情况下通常可采用水溶性金属切削液等.其次,1,还要根据被加工件材质及对工件的加工精度和粗糙度的要求等,初步选取切削液的品种.然后根据不同材质的不同特性选取不同的切削液产品,由于机械设备在运行过程中,受载荷以及零件加工精度等方面的影响,摩擦和磨损是不可避免的.随着机械设备的工作条件日益苛刻,或工作强度的提高,对润滑剂性能的要求也越来越高,同时,往往要求一种润滑剂要具有多种功能.实践表明,润滑剂在减小机械磨损,延长机械使用寿命方面起着十分关键的作用.总之,在市场经济中,为了更好满足企业的发展,1先进,品种越来越多.这就要求我们在机械设计当中,对材料的选择、标准化的应用提高到一个新的认识,在加工过程中,减少影响表面层物理力学性能的因素以及润滑剂的合理运用.努力把我们加工成本降到合理的水平,从而提高企业的经济效益.【参考文献】

[1]梁耀能.机械工程材料[M].南理工大学出版社,2002,2.[2]胡家秀.机械设计基础[M].机械工业出版社,2001,6.[3]李占周.金属切削用润滑剂的使用及发展趋势.东方电机,2009,1.