机械制造工艺学 第5章 机械加工表面质量

《机械制造工艺学 第5章 机械加工表面质量》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第5章机械加工表面质量15.1概述尽管零件的表面层很薄(0.05~0.15mm)，但其质量对机器零件的使用性能有着极大的影响，许多零件的破坏都是由表面缺陷开始的。随着科学技术的发展，对零件的使用性能和可靠性提出了更高的要求，机械零件在极端条件下工作的几率增加，尤其是工作在高温、高压、高速、高应力条件下的机械零件，表面层的任何缺陷都会加速零件的失效，因此，必须重视机械加工表面质量。25.1.1机械加工表面质量的含义零件的表面质量是机械加工质量的重要组成部分，它包括以下两方面的内容，即机械加工后零件表面层的微观几何结构及表层金属材料性质发生变化的情

2、况。35.1.1.1加工表面的几何形状特征(1）表面粗糙度。即表面的微观不平度，是已加工表面的微观几何形状误差。(2）表面波度。它是介于形状误差L1/H1>1000和表面粗糙度(L3/H3<50)之间的周期性形状误差，主要是由加工过程中工艺系统低频振动所引起的。45.1.1.2加工表面层的物理力学性能（1）加工表面层因塑性变形产生的冷作硬化；（2）加工表面层因切削热或磨削热引起的金相组织变化；（3）加工表面层因力或热的作用产生的残余应力。55.1.2机械加工表面质量对零件使用性能的影响在机械零件的机械加工中，加工表面产生的表面微观几何形状误差和

3、表面层物理、力学性能的变化，虽然只发生在很薄的表面层，但长期的实践证明它们都影响机器零件的使用性能，从而进一步影响机器产品的使用性能和使用寿命。65.1.2.1表面质量对零件耐磨性的影响零件的耐磨性就是零件的工作表面抵抗磨损的能力，零件的磨损量越小，达到相同磨损量的时间越长，耐磨性越好。零件的耐磨性不仅与摩擦副的材料和润滑情况有关，而且与相互运动的两个零件表面质量有关。其中表面粗糙度对摩擦副的初期磨损影响很大，但也不是表面粗糙度值越小越耐磨。75.1.2.2表面质量对零件疲劳强度的影响表面层残留应力对疲劳强度影响很大。如表面层产生的是残留压应力

4、，则能使疲劳裂纹产生聚合作用，阻止和延缓疲劳裂纹的产生和扩大，提高耐疲劳性。若表面层产生的是残留拉应力，则容易使零件在交变载荷的作用下产生裂纹，从而大大降低零件的耐疲劳强度。85.1.2.3表面质量对零件耐腐蚀性的影响当机器零件在潮湿的空气中或在有腐蚀性的介质中工作时，常常会产生与介质直接接触表面的化学腐蚀或电化学腐蚀。由于加工表面粗糙度的凹谷处容易积聚腐蚀性介质，腐蚀性介质与零件表面材料产生的化学反应，叫做化学腐蚀。由于两个不同金属材料的零件表面相互接触时，在表面粗糙度的顶峰间产生电化学作用而被腐蚀，叫做电化学腐蚀。95.1.2.4表面质量对

5、零件之间配合性质的影响对于两个相互配合的零件，不论是间隙配合、过渡配合、还是过盈配合，如果加工表面太粗糙，则必然要影响到它们的实际配合性质。对于间隙配合，如果表面粗糙，相对运动的表面初期磨损量大，致使间隙增大，降低配合精度；对于过盈配合，表面轮廓峰顶在装配时易被挤平，实际有效过盈减小，致使连接强度降低，从而影响到配合性质的稳定性。105.2影响加工表面粗糙度的因素及其改善措施5.2.1切削加工中影响表面粗糙度的因机械加工中，表面粗糙度的主要影响因素可归纳为三个方面：一是刀刃和工件相对运动轨迹所形成的残留面积——几何因素；二是加工过程中在工件表面

6、产生的塑性变形、积屑瘤、鳞刺和振动等物理因素；三是与加工工艺相关的工艺因素。115.2.2降低切削加工表面粗糙度的工艺措施5.2.2.1选择合理的切削用量(1）切削速度。(2）进给量f。(3）切削深度。125.2.1.2选择合理的刀具几何参数（1)增大刃倾角对降低表面粗糙度有利。（2）减小刀具的主偏角和副偏角及增大刀尖圆弧半径，可减小切削残留面积，使其表面粗糙度值减小。（3）增大刀具的前角使刀具易于切入工件，塑性变形小，有利于减小表面粗糙度值。135.2.1.3改善工件材料的性能工件材料的韧性和塑性越大，切削加工后表面粗糙度的值越大，例如低碳钢

7、加工后比中碳钢表面粗糙度值大。采用热处理工艺改善工件材料的性能，降低其韧性和塑性，是减小其表面粗糙度值的有效措施。例如，铁素体韧性好，通过热处理将铁素体转化为马氏体，就可以降低加工后的表面粗糙度。145.2.1.4选择合适的切削液切削液的冷却和润滑作用对减小加工表面的粗糙度值有利，其中更直接的是润滑作用。当切削液中含有表面活性物质如硫、氯等化合物时，润滑性能增强，能使切削去金属材料的塑性变形程度下降，从而减小了加工表面的粗糙度值。155.2.1.5选择合适的刀具材料不同的刀具材料，由于化学成分的不同，在加工时刀面硬度及刀面粗糙度的保持性，刀具材

8、料与被加工材料金属分子的亲合程度，以及刀具前后刀面与切削和加工表面间的摩擦因数等均有所不同。165.2.1.6防止或减小工艺系统振动工艺系统的低频振动