机械制造工艺学第三章 机械加工表面质量

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1、加工表面质量及其对使用性能的影响影响表面粗糙度的工艺因素及其改进措施影响表层金属力学物理性能的工艺因素及其改进措施机械加工过程中的振动第三章机械加工表面质量及控制本章要点加工表面质量的概念§3.1加工表面质量及其对使用性能的影响已加工表面质量表面物理力学性能的变化表面微观几何形状特征a）波度b）表面粗糙度零件加工表面的粗糙度与波度RZλHλRZ表面的微观几何形状特征表面粗糙度：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

2、缺陷§3.1加工表面质量及其对使用性能的影响表层金属的力学物理性能和化学性能变化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§3.1加工表面质量及其对使用性能的影响表面质量对零件使用性能的影响对耐磨性影响Ra（μm）初始磨损量重载荷轻载荷表面粗糙度与初始磨损量表面粗糙度值↓→耐疲劳性↑适当硬化可提高耐疲劳性表面粗糙度值↓→耐蚀性↑表面压应力：有利于提高耐蚀性表面粗糙度值↑→配合质量↓表面粗糙度值↓→耐磨性↑，但有一定限度对耐疲劳性影响对耐蚀性影响对配合质量影响纹理形式与方向：圆弧状、凹坑状较好适当硬化可提高耐磨性§3.1加工表面质

3、量及其对使用性能的影响直线刃车刀（图a）圆弧刃车刀（图b）影响因素：车削时残留面积的高度fκrRmaxvfⅠⅡrεb）RmaxⅠⅡfa）vf切削加工表面的粗糙度§3.2影响表面粗糙度的因素及改进措施切削速度影响最大：v=10～50m/min范围，易产生积屑瘤和鳞刺，表面粗糙度最差（图5-53）。其他影响因素：刀具几何角度、刃磨质量，切削液等图4-61切削45钢时切削速度与粗糙度关系100120v（m/min）020406080140表面粗糙度Rz（μm）481216202428收缩系数Ks1.52.02.53.0积屑瘤高度h（μm）02004

4、00600hKsRz切削表面塑性变形和积屑瘤§3.2影响表面粗糙度的因素及改进措施砂轮速度vs↑，Ra↓工件速度vw↑，Ra↑磨削深度ap↑，Ra↑砂轮纵向进给f↑，Ra↑磨削用量对表面粗糙度的影响vw=40(m/min)f=2.36(m/min)ap=0.01(mm)vs=50(m/s)f=2.36(m/min)ap=0.01(mm)vs(m/s),vw(m/min)Ra(μm)0304050600.51.0a）ap(mm)00.010.40.8Ra(μm)00.20.60.020.030.04b）磨削加工表面粗糙度影响因素磨削用量影响光磨

5、次数-Ra关系Ra(μm)01020300.020.040.06光磨次数粗粒度砂轮(WA60KV)细粒度砂轮(WA/GCW14KB)光磨次数↑，Ra↓砂轮粒度↑，Ra↓；但要适量砂轮硬度适中，Ra↓；常取中软砂轮组织适中，Ra↓；常取中等组织采用超硬砂轮材料，Ra↓砂轮精细修整，Ra↓砂轮影响其他影响因素冷却润滑液磨削加工表面粗糙度影响因素◆机械加工中产生的塑性变形，使晶格扭曲、畸变、晶粒间产生滑移，表层材料硬度增加的现象—冷作硬化◆机械加工中力的作用强化、热的作用弱化冷作硬化◆冷作硬化程度可用三个指标衡量：表层金属的显微硬度HV硬化层深度h

6、（微米）硬化程度N表层材料的冷作硬化§3.3影响表层材料力学物理性能的工艺因素及改进措施进给量↑→冷硬程度↑切削速度影响复杂（力与热综合作用结果）切削深度影响不大◆切削用量◆工件材料材料塑性↑→冷硬倾向↑材料强度↑→冷硬倾向↓1、切削加工中影响表面冷作硬化的因素f对冷硬的影响硬度(HV)0f(mm/r)0.20.40.60.8v=170(m/min)135(m/min)100(m/min)50(m/min)100200300400工件材料：45§3.3影响表层材料力学物理性能的工艺因素及改进措施◆刀具几何参数2、切削加工中影响表面冷作硬化的因

7、素00.20.40.60.81.0磨损高度VB(mm)100180260340硬度(HV)50钢，v=40(m/min)f=0.12～0.2(mm/z)刀具后刀面磨损对冷硬影响↑→冷硬程度↑后刀面磨损量↑,冷硬程度变化如图成阶段性后角、主偏角、副偏角、刀尖圆弧半径对冷作硬化影响不大§3.3影响表层材料力学物理性能的工艺因素及改进措施磨削速度↑→冷硬程度↓（弱化作用加强）工件转速↑→冷硬程度↑纵向进给量影响复杂磨削深度↑→冷硬程度↑◆磨削用量◆砂轮砂轮粒度↑→冷硬程度↓砂轮硬度、组织影响不显著◆工件材料材料塑性↑→冷硬倾向↑材料导热性↑→冷硬倾

8、向↓磨削深度对冷硬的影响ap(mm)硬度(HV)00.253003504505004000.500.75普通磨削高速磨削3、磨削加工中影响表面冷作硬化的因素§3.3