影响表面质量的因素.ppt

机械加工表面质量,1）表面层的加工硬化 2）表面层金相组织的变化 3）表面层的残余应力,（2）表面层的物理力学性能,（1）表面的几何形状特征,1）表面粗糙度 微观误差 波距1mm 2）表面波度 微观与宏观之间波距110mm,一、概述,1.表面质量的基本概念,2.表面质量对使用性能的影响,（1）表面质量对零件耐磨性的影响,零件磨损三个阶段： 初期磨损阶段 正常磨损阶段 剧烈磨损阶段,一般来说表面粗糙 度值越小耐磨性越 好。但太小不易储 油接触面发生分子 粘接，磨损增加。,表面加工硬化使表 层硬度增加耐磨性 提高。但硬化过度 会使表层剥落，加 快零件的磨损。,表面金相组织的变 化会导致表层硬度 发生变化，影响零 件的耐磨性。,（2）表面质量对疲劳强度的影响,（4）表面质量对配合质量的影响,（3）表面质量对耐腐蚀性的影响,表面粗糙度值越大，抗疲劳破坏能力越差； 表面残余拉应力促使裂纹扩展，压应力阻止裂纹扩展； 表层加工硬化适度会提高疲劳强度，过大易产生裂纹,表面粗糙度值越大，抗腐蚀性越差； 表层加工硬化及金相组织变化易产生内应力，导致应力 腐蚀开裂，降低零件腐蚀性，而压应力有利微裂纹闭合,表面粗糙度值越大，零件配合精度越低。,二、影响加工表面质量的因素,1.影响表面粗糙度的因素,（1）切削加工影响表面粗糙度的因素,1）刀具几何形状的影响,H=f /(cotr+cotr),H=r(1-cos) f 2/8 r,减小f 、r 、r及加大r ，可减小残留面积的高度,2）工件材料的性质,工件材料塑性越好，塑性变形越大，易产生积屑瘤和 鳞刺，加工表面粗糙。适当增大刀具前角，提高刃磨 质量，合理选择切削液，抑制积屑瘤和鳞刺。,3）切削用量,切削速度对表面粗糙 度影响很大，切削塑 性材料时切削速度处 在产生积屑瘤和鳞刺 范围内，加工表面粗 糙。,（2）磨削加工影响表面粗糙度的因素,1）砂轮的粒度 磨粒越细表面粗糙度值越小,2）砂轮的硬度 硬度适当表面粗糙度值小,3）砂轮的修整 微刃性等高性好粗糙度值小,4) 砂轮的组织,5) 砂轮磨粒材料,1.影响表面粗糙度的因素,1.影响表面粗糙度的因素,2）磨削加工影响表面粗糙度的因素,6）砂轮的速度越高,工件表面的粗糙度值就越小 7) 增大工件速度,表面粗糙度值将增加 径向进给量增加，粗糙度值增大；光磨次数增多，粗糙度值减小,轴向进给量粗糙度值增大,8）冷却润滑液 降低表面粗糙度值,2.影响表面层物理力学性能的因素,（1）表面层的加工硬化,1）加工硬化产生的原因,表层材料塑性变形剪切滑移晶格畸变晶粒伸长纤维化,加工硬化的评定指标： 表层金属的显微硬度 HV 硬化层深度 h 硬化程度 N N =（HV - HV 0）/ HV 0）100%,（1）表面层的加工硬化 ）影响切削加工硬化的主要因素,刀具：刀刃钝圆半径，冷作硬化； 后刀面磨损，冷作硬化。 切削用量：切削速度，切削温度，则 冷作硬化； 进给量，冷作硬化。 被加工材料：硬度，冷作硬化； 塑性，冷作硬化。,2.影响表面层物理力学性能的因素,Go,back,2.影响表面层物理力学性能的因素,（1）表面层的加工硬化 ）影响磨削加工硬化的主要因素 工件材料性能的影响 :工件材料主要从塑性变形和导热性两个方面影响表面冷作硬化。 塑性变形大，强化倾向大。导热性高,弱化倾向小。 磨削用量的影响: 工件转速增加，表面层的冷硬增大。 砂轮速度增加,冷硬程度 降低, 磨削深度增大，表面冷硬倾向增加。 砂轮的影响:砂轮粒度越大，每颗磨粒的载荷越小，冷硬程度也越小。,(2)表层的残余应力,残余应力产生的原因： 1）热态塑性变形,2）金相组织的变化,3）冷态塑性变形 局部温升过高引起的热应力: 材料在高温下，处于热塑性状态，因温度升高体积膨胀,当温度降低体积减小而发生收缩，受下层材料的限制，则表层形成残余拉应力。 局部金相组织变化引起的相变应力 残余奥氏体回火马氏体：体积膨胀，表层为残余压应力； 马氏体屈（索）氏体：体积收缩，表层为残余拉应力。 表面局部冷塑变形引起的塑变应力 表层被拉长,表层存在压应力，里层存在压应力。另外,金属发生冷塑变形，比重下降，体积增大，使表层存在压应力,下层存在拉应力,(2)表层的残余应力,1)影响切削表层残余应力的因素 切削用量影响 进给量 ，会使表层金属塑性变形增加，残余应力的数值及扩展深度相应增大。 切削速度 ,冷塑性变形,热塑性变形,金相组织发生变化的可能性增加. 刀具角度的影响:前角.切削刃钝圆半径、刀具磨损状态. 工件材料的影响:塑性大的材料，切削加工后表面层一般产生残余拉应力；脆性材料,表面层产生残余压应力。,(2)表层的残余应力,1)影响磨削表层残余应力的因素 若热因素起主导作用，工件表面将产生拉伸残余应力。若塑性变形起主导作用，工件表面将产生压缩残余应力。 磨削用量的影响 : 磨削深度对表面层残余应力的性质、数值有很大影响。 砂轮速度 ,表面金属产生拉伸残余应力的倾向增大。 加大工件的回转速度和进给速度 ,表面金属中产生拉伸残余应力的趋势逐渐减小，而产生压缩残余应力的趋势逐渐增大。 工件材料的影响:工件材料的强度越高、导热性越差、塑性越低，在磨削时表面金属产生拉伸残余应力的倾向就越大。,（3）表面层材料的金相组织变化,切削加工时切削热大部分被切屑带走对金相组织影响小， 磨削时工件温升高引起金相组织显著变化.这种高温使表层金属的金相组织产生变化，造成表层金属硬度下降，工件表面呈现氧化膜颜色，这种现象称为磨削烧伤。,（3）表面层材料的金相组织变化,磨削淬火钢时容易出现的三种烧伤： 回火烧伤：磨削区温度超过马氏体转变温度， 而未达相变温度，产生回火组织 （索氏体或屈氏体）。 淬火烧伤：磨削区温度超过相变温度，由于冷却液 急冷，表层出现二次淬火马氏体。 退火烧伤：磨削区温度超过相变温度，不用冷 却液，工件缓慢冷却，发生退火。,（3）表面层材料的金相组织变化,表面颜色与烧伤之间的关系： 黑 青 淡青 米黄 淡黄,（3）表面层材料的金相组织变化,避免和减轻磨削烧伤的基本途径 (1)正确选择砂轮 . 选择较软的砂轮. (2)合理选择磨削用量 (3)改善冷却条件,3.机械加工过程中的振动,振动主要来自两方面： 1）机内振源 旋转件的不平衡、传动机构的