《机械制造工艺与夹具设计》机械加工表面质量

1、 表面粗糙度及其降低的工艺措施 3.2 概述3.1授课学时4 表面层物理力学性能及改变的工艺措施3.3 第3章 机械加工表面质量教学重点（1）表面质量的内容（2）影响零件表面质量的工艺因素教学难点影响零件表面质量的工艺因素及其影响规律 第3章 机械加工表面质量3-1 概述 第3章 机械加工表面质量一、机械加工表面质量的含义 主要包含如下内容：（1）加工表面的几何形状特征 表面粗糙度； 表面波度。（2）加工表面层的物理力学性能的变化 冷作硬度； 金相组织变化； 残余应力。表面质量是指机械加工后零件表面层的状况。2. 表面层适度的冷作硬化，会使耐磨性有所提高。3. 表面残余压应力可以提高表面的硬度

2、； 表面残余拉应力则会降低表面层的硬度。二、机械加工表面质量对产品使用性能的影响（一）表面质量对零件耐磨性的影响1. 初期磨损阶段： 表面粗糙度愈粗-磨损愈严重 表面粗糙度太细-使磨损加剧 最佳表面粗糙度-最耐磨（二）表面质量对零件抗腐蚀性的影响1. 表面粗糙度越高，凹处越尖，就越容易被腐蚀。2. 当表面层有残余压应力时，有助于表面微小裂纹的封闭， 阻碍浸蚀作用的扩展，从而提高表面的抗腐蚀能力。（三）表面质量对零件疲劳强度的影响1. 在交变载荷作用下，零件表面粗糙度愈高，易产生疲劳裂纹，降低疲劳强度。2. 表面层是残余压应力时，能部分抵消载荷所引起的拉应力，延缓疲劳 裂纹的扩展，提高疲劳强度；

3、3. 表面层适度的冷作硬化，不仅能阻止裂纹扩大，而且能防止裂纹的 产生， 能提高零件的疲劳强度。 表面层产生残余拉应力时，降低疲劳强度。 （四）表面质量对零件之间配合性质的影响1. 表面粗糙度过大，会影响配合质量间隙配合：会使在初期磨损阶段很快磨损， 配合间隙增大，影响配合精度； 2. 残余应力：会自行减弱或消失，零件随之变形， 影响配合的可靠性。过盈配合：表面凸峰被压平，使过盈量减小， 降低配合强度。3.2 表面粗糙度及其降低的工艺措施一、切削加工中影响表面粗糙度的因素在车削、刨削、铣削加工时： 影响表面粗糙度的因素有进给量 , 刀具主偏角 ， 副偏角 ，刀尖圆角半径 。（一）几何因素：（与

4、刀刃和工件相对运动轨迹有关的因素）二、物理因素：（和塑性变形有关的因素）1. 切削用量的的影响在粗加工和半精加工中，当 时，影响很大，符合几何因素的影响 ；（2）切削速度 的影响（1）进给量 的影响切削速度越高，加工表面层的塑形变形程度越轻，加工后表面粗糙度越低。当切削速度较低时，刀刃上易出现积屑瘤，它将使加工表面的粗糙度提高。（3）切削深度 的影响一般地说，切削深度对加工表面粗糙度的影响不明显，但当 小到一 定数值以后，使表面粗糙度提高。3. 刀具材料的影响实验证明，在相同的切削条件下，用硬质合金刀具加工获得的表面粗糙度要比用高速钢刀具加工所获得的低；采用金刚石刀具加工比采用硬质合金刀具加工

5、所获得的表面粗糙度还要低很多。 2. 工件材料性能的影响 工件材料的韧性和塑性变形倾向越大，切削加工后的表面粗糙度越高。 工件材料金相组织的晶粒越均匀、颗粒越细，加工时越能获得较低的表面粗糙度。 二、磨削加工中影响表面粗糙度的因素 1. 砂轮的粒度砂轮的粒度愈细，单位面积上的磨粒数多，在工件表面的刻痕密而细，则表面粗糙度细。 2. 砂轮的修整砂轮修的愈光滑，磨出的工件表面粗糙度也愈细。3. 砂轮的速度提高砂轮速度，可以增加工件单位面积上的刻痕数；同时塑性变形造成的表面粗糙度降低。因而粗糙度细4. 磨削深度与工件速度若增大磨削深度和工件速度，将使塑性变形加剧，使 粗糙度变粗。3.3 表面层物理力

6、学性能及改变的工艺措施一、表面层的冷作硬化 1、产生原因：在加工时，由于切削力的作用，使表面层 产生塑性变形的结果。硬化的程度：取决于产生塑性变形的力，变形速度，变形时的温度，力越大，塑变越大，硬化程度越大。越大，塑变越不充分，硬化程度减小 。不仅影响塑变程度，还影响金相组织恢复。 （1）刀具：刀具刃口圆角及后刀面磨损量增加时， 冷作硬化深度和程度也越大。 增大，表面层的硬化程度和深度都有所减少。 增大，表面层的冷作硬化严重； 较小，刀具挤压次数增多，冷作硬化程度也会增大。（3）被加工材料：工件材料硬度越低、塑性越大，切削加工 后表面层的冷作硬化现象越严重。影响较大（2）切削用量2. 影响冷作硬化的主要因素： 二、表面层的金相组织变化磨削烧伤产生原因：加工表面受切削热的作用 2. 影响磨削烧伤的因素： （1）磨削用量 磨削深度增加时，工件温度升高，烧伤会增加； （2）冷却方法： 目前通用的冷却方法效果较差，比较有效的冷却方法是内冷却。工件纵向进给量增加时，工件温度降低，烧伤会减少； 工件速度增加时，磨削区的温度会上升，烧伤增加。同 比小很多三、表面层的残余应力引起原因：1. 热塑性变形引起的残余应力