第二节机械加工表面质量-PowerPointPreseppt课件

1、 任何机械加工所得到的零件外表实践上都不是完全理想的外表，实际阐明，机械零件的破坏普通总是从外表层开场的。这阐明零件的外表质量是至关重要的它对产品的质量有很大影响。 研讨加工外表质量的目的，就是要掌握机械加工的各种工艺要素对加工外表质量影响的规律，以便运用这些规律控制加工过程最终到达提高加工外表质量、提高产品运用性能的目的。4-2 机械加工外表质量 1 一、外表质量的根本概念零件外表质量外表粗糙度外表波度外表物理力学性能的变化外表微观几何外形特征外表层冷作硬化外表层剩余应力外表层金相组织的变化2 a波度 b外表粗糙度 零件加工外表的粗糙度与波度RZHRZ 1、外表的几何外形误差 外表粗糙度：加

2、工外表的微观几何误差.外表波度：加工外表不平度波长与波高比值在501000的几何外形误差纹理方向：外表刀纹的方向伤痕：加工外表个别位置出现的缺陷3 2、表层金属的力学物理性能和化学性能外表层金属的冷作硬化外表层的剩余应力外表层金相组织的变化4二、外表质量对零件运用性能的影响1外表质量对零件耐磨性的影响1外表粗糙度对零件耐磨性的影响 外表粗糙度太大和太小都不耐磨。如下图：5外表粗糙度太大，接触外表的实践压强增大，粗糙不平的凸峰相互咬合、挤裂、切断，故磨损加剧；外表粗糙度太小，也会导致磨损加剧。由于外表太光滑，存不住光滑油，接触面间不易构成油膜，容易发生分子粘结而加剧磨损。外表粗糙度的最正确值与机

3、器零件的任务情况有关，载荷加大时，磨损曲线向上、向右挪动，最正确外表粗糙度值也随之右移。62外表层的冷作硬化对零件耐磨性的影响 加工外表的冷作硬化，普通能提高零件的耐磨性。由于它使磨擦副外表层金属的显微硬度提高，塑性降低，减少了摩擦副接触部分的弹性变形和塑性变形。 并非冷作硬化程度越高，耐磨性就越高。这是由于过分的冷作硬化，将引起金属组织过度“疏松，在相对运动中能够会产生金属剥落，在接触面间构成小颗粒，使零件加速磨损。72外表质量对零件疲劳强度的影响1外表粗糙度对零件疲劳强度的影响 外表粗糙度越大，抗疲劳破坏的才干越差。 对接受交变载荷零件的疲劳强度影响很大。在交变载荷作用下，外表粗糙度的凹谷

4、部位容易引起应力集中，产生疲劳裂纹。 外表粗糙度值越小，外表缺陷越少，工件耐疲劳性越好；反之，加工外表越粗糙，外表的纹痕越深，纹底半径越小，其抗疲劳破坏的才干越差。82外表层冷作硬化与剩余应力对零件疲劳强度的影响 适度的外表层冷作硬化能提高零件的疲劳强度。 剩余应力有拉应力和压应力之分，剩余拉应力容易使已加工外表产生裂纹并使其扩展而降低疲劳强度 剩余压应力那么可以部分地抵消任务载荷施加的拉应力，延缓疲劳裂纹的扩展，从而提高零件的疲劳强度。91外表粗糙度对零件配合精度的影响 外表粗糙度较大，那么降低了配合精度。2外表剩余应力对零件任务精度的影响 外表层有较大的剩余应力，就会影响它们精度的稳定性。

5、3.外表质量对零件任务精度的影响10外表质量对零件运用性能的影响零件外表质量粗糙度太大、太小都不耐磨适度冷硬能提高耐磨性对疲劳强度的影响对耐磨性影响对耐腐蚀性能的影响对任务精度的影响适度冷硬、剩余压应力能提高疲劳强度粗糙度越大、任务精度降低剩余应力越大，任务精度降低粗糙度越大，耐腐蚀性越差压应力提高耐腐蚀性，拉应力反之那么降低耐腐蚀性11三、 影响外表粗糙度的要素及其控制1、切削加工外表粗糙度 切削加工后外表粗糙度的值主要取决于切削残留面积的高度，影响残留面积高度的要素有：刀尖圆弧半径r，主偏角kr、副偏角kr，进给量f。如下图RmaxfavffrRmaxvfrb1几何要素的影响12直线刃车刀

6、a圆弧刃车刀b132物理要素的影响1工件资料的影响韧性资料： 工件资料韧性愈好，金属塑性变形愈大，加工外表愈粗糙。资料金相组织： 对同样的资料，金相组织越粗大，加工外表粗糙度大，故对中碳钢和低碳钢资料的工件，为改善切削性能，减小外表粗糙度，常在粗加工或精加工前安排正火或调质处置。 脆性资料： 加工脆性资料时，其切削呈碎粒状，由于切屑的崩碎而在加工外表留下许多麻点，使外表粗糙。142切削速度的影响 加工塑性资料时，切削速度对外表粗糙度的影响随切削速度的变化而变化对积屑瘤和鳞刺的影响见如以下图所示。 此外，切削速度越高，塑性变形越不充分，外表粗糙度值越小 选择低速宽刀精切和高速精切，可以得到较小的

7、外表粗糙度。 切削速度对脆性资料的影响不大。15加工塑性资料时切削速度对外表粗糙度的影响163进给量的影响 减小进给量f固然可以减小外表粗糙度值，但进给量过小，外表粗糙度会有增大的趋势，效率降低。4其它要素的影响 此外，合理运用冷却光滑液，适当增大刀具的前角，提高刀具的刃磨质量等，均能有效地减小外表粗糙度值。172、磨削中影响外表粗糙度的要素及措施 工件的磨削外表是由砂轮上大量磨粒刻划出无数极细的刻痕构成的，工件单位面积上经过的砂粒数越多，那么刻痕越多，刻痕的等高性越好，外表粗糙度值越小。1砂轮 磨粒在砂轮上的分布越均匀、磨粒越细，刃口的等高性越好。那么砂轮单位面积上参与磨削的磨粒越多，磨削外

8、表上的刻痕就越细密均匀，外表粗糙度值就越小。1砂轮的磨粒18 2砂轮修整 砂轮修整除了使砂轮具有正确的几何外形外，更重要的是使砂轮任务外表构成陈列整齐而又锐利的微刃。因此，砂轮修整的质量对磨削外表的粗糙度影响很大。砂轮上的磨粒193砂轮粒度与硬度磨粒太细，砂轮易被磨屑堵塞，使外表粗糙度值增大，假设导热情况不好，还会烧伤工件外表砂轮太硬，磨粒不易零落，磨钝后不能及时被新的磨粒替代，使外表粗糙度增大；砂轮选得太软，磨粒易零落，磨削作用减弱，使外表粗糙度值增大。202磨削用量 砂轮的转速 资料塑性变形 Ra ； 磨削深度、工件速度 塑性变形 Ra ； 为提高磨削效率，通常在开场磨削时采用较大的径向进

9、给量，而在磨削后期采用较小的径向进给量或无进给量磨削，以减小外表粗糙度值。21(3)冷却光滑液22四、影响外表层物理力学性能的工艺要素及控制1、 加工外表层的冷作硬化 机械加工时，工件外表层金属遭到切削力的作用产生剧烈的塑性变形，使晶格扭曲，晶粒间产生剪切滑移，晶粒被拉长、纤维化甚至碎化，从而使外表层的强度和硬度添加，这种景象称为加工硬化，又称冷作硬化和强化。 刀具 切削刃钝圆半径r，冷硬程度 其他几何参数影响不明显 刀具磨损影响显著力和热相互作用23 切削用量影响 f，切削力 ，塑性变形， 冷硬程度 切削速度影响复杂力与热综协作用结果 切削深度影响不大 f 和 v 对冷硬的影响硬度(HV)0

10、f (mm /r)0.20.40.60.8v =170(m/min)(m/min)100(m/min )50(m/min)100200300400工件资料：45 切削速度v塑变冷硬 f切削力塑变冷硬 工件资料 资料塑性，冷硬倾向242、 外表层金相组织变化与磨削烧伤 1外表层金相组织变化与磨削烧伤的产生 切削加工中，由于切削热的作用，在工件的加工区及其临近区域产生了一定的温升。产生磨削烧伤景象。 磨削烧伤： 磨削加工时，外表层有很高的温度，当温度到达相变临界点时，表层金属就发生金相组织变化，强度和硬度降低、产生剩余应力、甚至出现微观裂纹。同时出现彩色氧化膜这种景象称为磨削烧伤。 淬火钢在磨削时

11、，由于磨削条件不同，产生的磨削烧伤有三种方式。252磨削烧伤的三种方式 淬火烧伤： 磨削时工件外表温度超越相变临界温度碳钢为720时，那么马氏体转变为奥氏体。在冷却液作用下，工件最外层金属会出现二次淬火马氏体组织。其硬度比原来的回火马氏体高，但很薄，其下为硬度较低的回火索氏体和屈氏体。由于二次淬火层极薄，外表层总的硬度是降低的，这种景象称为淬火烧伤。26回火烧伤 磨削时，假设工件外表层温度只是超越原来的回火温度，那么表层原来的回火马氏体组织将产生回火景象而转变为硬度较低的回火组织索氏体或屈氏体，这种景象称为回火烧伤退火烧伤 磨削时，当工件外表层温度超越相变临界温度中碳钢为300时，那么马氏体转

12、变为奥氏体。假设此时无冷却液，表层金属空气冷却比较缓慢而构成退火组织。硬度和强度均大幅度下降。这种景象称为退火烧伤。273影响磨削烧伤的要素及改善途径1砂轮与工件资料磨削时，砂轮外表上磨粒的切削刃口锋利磨削力磨削区的温度磨削导热性差的资料(耐热钢、轴承钢、不锈钢)磨削烧伤应合理选择砂轮的硬度、结合剂和组织磨削烧伤282磨削用量1砂轮转速 磨削烧伤2径向进给量ap 磨削烧伤3轴向进给量fa磨削烧伤4工件速度vw磨削烧伤3改善冷却条件采用内冷却法磨削烧伤 内冷却安装 1锥形盖 2通道孔 3中心孔 4有径向小孔的薄壁套294)采用开槽砂轮延续磨削受热磨削烧伤能将冷却液直接带入磨削区，还能起扇风作用，

13、改善散热条件 开槽砂轮 a 槽均匀分布 b90度内变距开槽303、 加工外表的剩余应力 1外表层金属产生剩余应力的缘由 工件外表遭到挤压与摩擦，表层产生伸长塑性变形，基体仍处于弹性变外形状。切削后，表层产生剩余压应力，而在里层产生剩余拉伸应力。1 冷态塑性变形312 热态塑性变形表层产生剩余拉应力，里层产消费生剩余压应力切削热在表层金属产生剩余拉应力的表示图323 外表层金相组织变化 比容大的组织比容小的组织体积收缩，产生拉应力，反之，产生压应力。密度小，比容大 回火烧伤：马氏体托氏体或索氏体，密度增大，比容减小，表层金属产生剩余拉应力，里层产生剩余压应力。 淬火烧伤：马氏体二次淬火的马氏体，

14、密度减小，比容增大，表层产生剩余压应力，里层产生剩余拉应力。33 2影响车削外表剩余应力的主要要素 机械加工后工件外表层的剩余应力是冷态塑性变形、热态塑性变形和金相组织变化的综合结果。切削加工时起主要作用的往往是冷态塑性变形，外表层常产生剩余紧缩应力。磨削加工时起主要作用的通常是热态塑性变形或金相组织变化引起的体积变化，外表层常产生剩余拉伸应力。34 切削速度v剩余拉应力45#钢，热应力起主导作用，其他低碳钢资料有所不同 切削用量 刀具前角+，剩余拉应力用很大负前角时，会产生剩余压应力，采用正前角刀具，产生剩余拉应力。刀具磨损剩余压应力 工件资料资料塑性剩余压应力 f塑性变形和切削热 剩余压应

15、力切削深度影响不显著35 磨削加工中，热变形和塑性变形对磨削外表的剩余应力影响很大，假设热要素起主导作用，工件外表产生剩余拉应力，假设塑性变形起主导作用，工件外表将产生剩余压应力，假设工件出现淬火烧伤时，此时，金相组织的变化起主导作用，工件外表产生剩余压应力。精细磨削时，塑性变形起主导作用，工件外表产生剩余压应力。 3影响磨削外表剩余应力的主要要素36 磨削用量磨削深度ap：以铸铁为例，深度小时，塑性变形起主导作用，外表产生剩余压应力，深度增大时，热要素起主导位置。表层金属产生剩余拉应力。当深度很大时，由于不会产生淬火景象，塑性变形有起主导作用，外表又产生剩余压应力。砂轮速度：热要素起主导作用

16、，外表产生剩余拉力。工件速度和进给量：砂轮和工件热作用时间缩短，塑性变形起主导作用，外表产生剩余压应力。 工件资料 工件资料强度越高，导热性越差，塑性越低，磨削时易产生剩余拉应力。37 五、工件最终加工工序加工方法的选择 工件外表的剩余应力将直接影响机器零件的运用性能，普通工件外表剩余应力的数值和性质主要取决于工件最终加工工序的加工方法。 如何选择工件最终工序的加工方法，要思索该零件的详细任务条件及零件能够产生的破坏方式。 零件在交变载荷的作用时，最终工序选择能产生压应力的加工方法 两相对滑动的零件，从提高零件抵抗滑动摩擦引起的磨损思索，最终工序应选择产生拉应力的加工方法 两相对滚动的零件，从提高零件抵抗滚动摩擦引起的磨损思索，最终工序应选择能在外表层下h深处产生压应力的加工方法