机械制造工艺学第四章 机械加工表面质量

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1、任何机械加工所得到的零件表面．实际上都不是完全理想的表面，实践表明，机械零件的破坏．一般总是从表面层开始的。这说明零件的表面质量是至关重要的．它对产品的质量有很大影响。研究加工表面质量的目的，就是要掌握机械加工的各种工艺因素对加工表面质量影响的规律，以便应用这些规律控制加工过程．最终达到提高加工表面质量、提高产品使用性能的目的。第四章机械加工表面质量14、1加工表面质量对使用性能的影响一、加工表面质量的概念零件表面质量表面粗糙度表面波度表面物理力学性能的变化表面微观几何形状特征表面层冷作硬化表面层残余应力表面层金相组织的变化2a）波度b）表面粗糙

2、度零件加工表面的粗糙度与波度RZλHλRZ1、表面的几何形状误差表面粗糙度：加工表面的微观几何误差，波长与波高比值小于50。表面波度：加工表面不平度波长与波高比值在50~1000的几何形状误差纹理方向：表面刀纹的方向伤痕：加工表面个别位置出现的缺陷32、表层金属的力学物理性能和化学性能。表面层金属的冷作硬化表面层的残余应力表面层金相组织的变化4二、表面质量对零件使用性能的影响1．表面质量对零件耐磨性的影响（1）表面粗糙度对零件耐磨性的影响表面粗糙度太大和太小都不耐磨。如图所示。5表面粗糙度太大，接触表面的实际压强增大，粗糙不平的凸峰相互咬合、挤裂

3、、切断，故磨损加剧；表面粗糙度太小，也会导致磨损加剧。因为表面太光滑，存不住润滑油，接触面间不易形成油膜，容易造成干摩擦而加剧磨损。表面粗糙度的最佳值与机器零件的工作情况有关，载荷加大时，磨损曲线向上、向右移动，最佳表面粗糙度值也随之右移。6（2）表面层的冷作硬化对零件耐磨性的影响加工表面的冷作硬化，一般能提高零件的耐磨性。因为它使磨擦副表面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。这是因为过分的冷作硬化，将引起金属组织过度“疏松”，在相对运动中可能会产生金属剥落，在接触面间形成

4、小颗粒，使零件加速磨损。72．表面质量对零件疲劳强度的影响（1）表面粗糙度对零件疲劳强度的影响表面粗糙度越大，抗疲劳破坏的能力越差。对承受交变载荷零件的疲劳强度影响很大。在交变载荷作用下，表面粗糙度的凹谷部位容易引起应力集中，产生疲劳裂纹。表面粗糙度值越小，表面缺陷越少，工件耐疲劳性越好；反之，加工表面越粗糙，表面的纹痕越深，纹底半径越小，其抗疲劳破坏的能力越差。8（2）表面层冷作硬化与残余应力对零件疲劳强度的影响适度的表面层冷作硬化能提高零件的疲劳强度。残余应力有拉应力和压应力之分，残余拉应力容易使已加工表面产生裂纹并使其扩展而降低疲劳强度。残

5、余压应力则能够部分地抵消工作载荷施加的拉应力，延缓疲劳裂纹的扩展，从而提高零件的疲劳强度。9（1）表面粗糙度对零件配合精度的影响表面粗糙度较大，则降低了配合精度。（2）表面残余应力对零件工作精度的影响表面层有较大的残余应力，就会影响它们精度的稳定性。3.表面质量对零件工作精度的影响104．表面质量对零件耐腐蚀性能的影响（1）表面粗糙度对零件耐腐蚀性能的影响零件表面越粗糙，越容易积聚腐蚀性物质，凹谷越深，渗透与腐蚀作用越强烈。因此减小零件表面粗糙度，可以提高零件的耐腐蚀性能。（2）表面残余应力对零件耐腐蚀性能的影响零件表面残余压应力使零件表面紧密，

6、腐蚀性物质不易进入，可增强零件的耐腐蚀性，而表面残余拉应力则降低零件耐腐蚀性。表面质量对零件使用性能还有其它方面的影响：如减小表面粗糙度可提高零件的接触刚度、密封性和测量精度；对滑动零件，可降低其摩擦系数，从而减少发热和功率损失。11表面质量对零件使用性能的影响小结：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适度冷硬、残余压应力能提高疲劳强度粗糙度越大、配合精度降低残余应力越大，加工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124、2影响

7、加工表面粗糙度的工艺因素及其改善措施一、切削加工表面粗糙度切削加工后表面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因素有：刀尖圆弧半径rε，主偏角kr、副偏角kr′，进给量f。如图所示1、刀尖的几何因素的影响13.图:理论表面粗糙度14.如右上图所示，由国家标准规定的表面粗糙度定义，轮廓的算术平均偏差：阴影部分面积/测量长度同理，如右下图所示，取测量长度为f的一段工件廓，则理论表面粗糙度为：阴影部分面积/测量长度=15.而三角形底边长度即：则而工件外圆的轮廓的算术平均偏差（理论表面粗糙度）为：重要结论：刀具的几何形状影响工件的表面

8、粗糙度。生产中，一般应减小f和来提高表面粗糙度。16直线刃车刀（a）圆弧刃车刀（b）切削残留面积的高度：172、物理因素的影响（1）工件