机械制造工艺学课件第15讲

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1、第五章机械加工表面质量§5-3§5-4概述表面粗糙度及其降低的工艺措施表面层物理、力学性能及其改善的工艺措施机械加工中的振动及其控制措施内容提纲§5-2§5-1第五章机械加工表面质量§5-1概述一、表面质量的含义零件的机械加工质量不仅指加工精度，而且包括加工表面质量。机械加工表面质量决定了机器的使用性能和使用寿命。机械加工表面质量是以机械零件的加工表面和表面层作为分析和研究对象的。机械加工后的零件表面实际上不是理想的光滑表面，它存在着不同程度的表面粗糙度、冷硬、裂纹等表面缺陷。虽然只有极薄的一层（几微米——几十微米），但都错综复杂地影响着

2、机械零件的耐磨性、抗腐蚀性、配合质量和疲劳强度等，从而影响产品的使用性能和寿命，因此必须引起足够的重视。第五章机械加工表面质量☞零件加工表面沿深度的组成及变化吸附层<8nm基体材料纤维层压缩区几十~几百微米热影响区显微硬度残余应力加工表面层沿深度变化示意图第五章机械加工表面质量表面粗糙度波纹度纹理方向表面缺陷（划痕、裂纹、砂眼等）表面质量的内容表面微观几何形状特征表层物理力学性能变化表层加工冷作硬化表层金相组织变化表层残余应力第五章机械加工表面质量表面质量的内容☞表面粗糙度：是指表面微观几何形状误差，其波长与波高的比值在L/H＜50的范围

3、内，波距<1mm。表面波度：是介于加工精度（宏观几何形状误差L/H≥1000）和表面粗糙度间的一种带有周期性的几何形状误差，其波长与波高的比值在50＜L/H＜1000的范围，波距=1~10mm纹理方向：纹理方向是指表面刀纹的方向，它取决于表面形成过程中所采用的机械加工方法。表面缺陷：是加工表面上一些个别位置上出现的缺陷。例如：砂眼、气孔、裂痕等。☞表面微观几何形状特征第五章机械加工表面质量a）波纹度b）表面粗糙度零件加工表面的粗糙度与波度RZλHλRZ1)表面层冷作硬化(简称冷硬)：在机械加工中,零件表面层产生强烈的冷态塑性变形后,引起的

4、强度和硬度都有所提高的现象。一般情况下表面硬化层的深度可达0.05～0.30mm。2)表面层金相组织的变化：机械加工过程中，由于切削热或磨削热的作用引起工件表面温升过高，表面层金属的金相组织发生变化的现象。3)表面层残余应力：是由于加工过程中切削变形和切削热的影响，工件表面层产生的残余应力。☞表层物理力学性能变化第五章机械加工表面质量二、表面质量对零件使用性能的影响1.对耐磨性影响Ra（μm）初始磨损量重载荷轻载荷表面粗糙度与初始磨损量1）表面粗糙度值小，耐疲劳性好；2）适当硬化可提高耐疲劳性。1）表面粗糙度值小，耐蚀性好；2）表面压应力

5、：有利于提高耐蚀性。表面粗糙度值大，配合质量差。1）表面粗糙度值大，耐磨性差，有一定限度（图）；2.对耐疲劳性影响3.对耐蚀性影响4.对配合质量影响2）纹理形式与方向：圆弧状、凹坑状较好；3）适当硬化可提高耐磨性。第五章机械加工表面质量零件表面质量粗糙度太大、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工作精度的影响粗糙度越大，疲劳强度越差。适度冷硬、残余压应力能提高疲劳强度。粗糙度越大、工作精度降低。残余应力越大，工作精度降低粗糙度越大，耐腐蚀性越差。压应力提高耐腐蚀性，拉应力反之则降低耐腐蚀性。

6、总结：1）表面粗糙度对零件的密封和摩擦性能的影响很大。降低粗糙度到一定值是保证良好密封、防止泄漏、降摩减摩、提高效率和节能降耗的有效途径；2）表面粗糙度对机械产品的精度、寿命等起重要作用。零件设计时，确定表面粗糙度要求时，应考虑其使用及工艺方法的可行性和经济性；3）图纸上一般不规定零件表层的物理机械性能，当达到表面粗糙度要求时，表层物理机械性能也能满足。重要机械零件（如在高速、重载荷下工作，要求零件有较高的疲劳强度和耐磨性的零件）才作规定；4）零件精度等级与表面粗糙度值两者应协调一致。☞注第五章机械加工表面质量表面粗糙度及其降低的工艺措施

7、第五章机械加工表面质量三、表面质量的研究内容零件表层物理、力学性能及其改善的工艺措施机械加工中的振动及其控制一、切削加工表面粗糙度影响因素及改善措施车削时残留面积的高度1）直线刃车刀（图a）2）圆弧刃车刀（图b）3）影响因素：1.切削残留面积§5-2表面粗糙度及其改善的工艺措施第五章机械加工表面质量加工过程中存在塑性变形等。物理因素影响一般比较复杂，与加工表面形成过程有关，如积屑瘤、鳞刺和振动等。2.物理因素第五章机械加工表面质量1）工件材料的影响（1）塑性材料：塑性、韧性愈好，塑性变形愈大，加工表面愈粗糙。中碳钢和低碳钢的工件，为改善切

8、削性能，减小表面粗糙度，粗或精加工前正火或调质处理。（2）脆性材料：切屑的崩碎性，加工表面粗糙。2）切削速度的影响加工塑性材料，切削速度对表面粗糙度的影响（对积屑瘤的影响）见如下图所示。切削速