机制技术(9-3)机械加工质量-表面质量

1、机械加工质量机械加工质量机械制造技术机械制造技术1 1）表面层的加工硬化）表面层的加工硬化2 2）表面层金相组织的变化）表面层金相组织的变化3 3）表面层的残余应力）表面层的残余应力（2 2）表面层的物理力学性能）表面层的物理力学性能（1 1）表面的几何形状特征）表面的几何形状特征1 1）表面粗糙度）表面粗糙度2 2）表面波度）表面波度、概述、概述1.1.表面质量的基本概念表面质量的基本概念三、工艺加工表面质量三、工艺加工表面质量2.2.表面质量对使用性能的影响表面质量对使用性能的影响（1 1）表面质量对零件耐磨性的影响）表面质量对零件耐磨性的影响零件磨损三个阶段：零件磨损三个阶段：初期磨损阶

2、段初期磨损阶段正常磨损阶段正常磨损阶段剧烈磨损阶段剧烈磨损阶段三、工艺加工表面质量三、工艺加工表面质量一般来说表面粗糙一般来说表面粗糙度值越小耐磨性越度值越小耐磨性越好。但太小不易储好。但太小不易储油接触面发生分子油接触面发生分子粘接，磨损增加。粘接，磨损增加。2.2.表面质量对使用性能的影响表面质量对使用性能的影响（1 1）表面质量对零件耐磨性的影响）表面质量对零件耐磨性的影响表面加工硬化使表表面加工硬化使表层硬度增加耐磨性层硬度增加耐磨性提高。但硬化过度提高。但硬化过度会使表层剥落，加会使表层剥落，加快零件的磨损。快零件的磨损。表面金相组织的变表面金相组织的变化会导致表层硬度化会导致表层硬

3、度发生变化，影响零发生变化，影响零件的耐磨性。件的耐磨性。三、工艺加工表面质量三、工艺加工表面质量（2 2）表面质量对疲劳强度的影响）表面质量对疲劳强度的影响（4 4）表面质量对配合质量的影响）表面质量对配合质量的影响（3 3）表面质量对耐腐蚀性的影响）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；表面粗糙度值越大，抗腐蚀性

4、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。表面粗糙度值越大，零件配合精度越低。三、工艺加工表面质量三、工艺加工表面质量、影响加工表面质量的因素、影响加工表面质量的因素1.1.影响表面粗糙度的因素影响表面粗糙度的因素（1 1）切削加工影响表面粗糙度的因素）切削加工影响表面粗糙度的因素1 1）刀具几何形状的影响）刀具几何形状的影响H=f /(cotr+cotr)H=r(1-cos) f 2/8 r减小减小f

5、、r 、r及加大及加大r ，可减小残留面积的高度，可减小残留面积的高度三、工艺加工表面质量三、工艺加工表面质量2 2）工件材料的性质）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。质量，合理选择切削液，抑制积屑瘤和鳞刺。3 3）切削用量）切削用量切削速度对表面粗糙切削速度对表面粗糙度影响很大，切削塑度影响很大，切削塑性材料时切削速度处性材料时切削速度处在产生积屑瘤和鳞刺在产生积屑瘤和鳞刺范围内，加工表面粗

6、范围内，加工表面粗糙。糙。三、工艺加工表面质量三、工艺加工表面质量（2 2）磨削加工影响表面粗糙度的因素）磨削加工影响表面粗糙度的因素1 1）砂轮的粒度）砂轮的粒度 磨粒越细表面粗糙度值越小磨粒越细表面粗糙度值越小2 2）砂轮的硬度）砂轮的硬度 硬度适当表面粗糙度值小硬度适当表面粗糙度值小6 6）圆周进给速度和轴向进给量）圆周进给速度和轴向进给量粗糙度值增大粗糙度值增大5 5）径向进给量和光磨次数）径向进给量和光磨次数 径向进给量增加，径向进给量增加， 粗糙度值增大；光磨次数增多，粗糙度值减小粗糙度值增大；光磨次数增多，粗糙度值减小4 4）磨削速度）磨削速度 提高磨削速度粗糙度值小提高磨削速度

7、粗糙度值小3 3）砂轮的修整）砂轮的修整 微刃性等高性好粗糙度值小微刃性等高性好粗糙度值小7 7）冷却润滑液）冷却润滑液 降低表面粗糙度值降低表面粗糙度值三、工艺加工表面质量三、工艺加工表面质量2.2.影响表面层物理力学性能的因素影响表面层物理力学性能的因素（1 1）表面层的加工硬化）表面层的加工硬化1 1）加工硬化产生的原因）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：加工硬化的评定指标： 表层金属的显微硬度表层金属的显微硬度 HV 硬化层深度硬化层深度 h 硬化程度硬化程度 N N =（HV - HV 0

8、）/ HV 0）100%）影响加工硬化的主要因素）影响加工硬化的主要因素 刀具刀具 切削用量切削用量 工件材料工件材料三、工艺加工表面质量三、工艺加工表面质量（2 2）表面层材料的金相组织变化）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，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磨削时工件温升高引起金相组织显著变化磨削淬火钢时可能产生三种烧伤：磨削淬火钢时可能产生三种烧伤：1 1）回火烧伤）回火烧伤 马氏体转变成索氏体或屈氏体马氏体转变成索氏体或屈氏体2 2）淬火烧伤）淬火烧伤 表层二次淬火马氏体下层回火组织表层二次淬火

9、马氏体下层回火组织3 3）退火烧伤）退火烧伤 表层产生退火组织表面硬度表层产生退火组织表面硬度改善磨削烧伤的途径：改善磨削烧伤的途径：1 1）选择硬度较低的砂轮，选有一定弹性的结合剂）选择硬度较低的砂轮，选有一定弹性的结合剂2 2）合理选择磨削用量）合理选择磨削用量3 3）改善冷却条件）改善冷却条件三、工艺加工表面质量三、工艺加工表面质量（3 3）表面层的残余应力）表面层的残余应力残余应力产生的原因：残余应力产生的原因：1 1）冷态塑性变形）冷态塑性变形2 2）热态塑性变形）热态塑性变形3 3）金相组织的变化）金相组织的变化3.3.机械加工过程中的振动机械加工过程中的振动振动主要来自两方面：振动主要来自两方面：1 1）机内振源）机内振源 旋转件的不平衡、传动机构的缺陷、冲旋转件的不平衡、传动机构的缺陷、冲 击、惯性力等引起的振动击、惯性力等引起的振动2 2）机外振源）机外振源 其它机床、锻锤等其它机床、锻锤等三、工艺加工表面质量三、工艺加工表面质量三、提高表面质量的途径三、提高表面质量的途径1.1.采用精密和光整加工工艺采用精密和光整加工工艺精密车削、高速精镗、宽刃精刨、精密磨削；精密车削、高速精镗、宽刃精刨、精密磨削；光整加工：研磨、超精研磨、珩磨光整加工：研磨、超精研磨、珩磨2