机械制造工艺与夹具 教学课件 作者 兰建设 主编 1_第5章　机械加工表面质量.ppt

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1、第5章机械加工表面质量主编第5章　机械加工表面质量5.1　概述5.1.1　表面质量的主要内容5.1.2　表面质量对零件使用性能的影响5.2　影响表面粗糙度的工艺因素及改善措施5.2.1　影响切削加工表面粗糙度的工艺因素及改善措施5.2.2　影响磨削加工表面粗糙度的工艺因素及改善措施5.3　影响表面层物理力学性能的工艺因素及改善措施5.3.1　表层金属冷作硬化5.3.2　表面层金属组织的变化5.3.3　表面层的残余应力5.4　工艺系统振动简介5.4.1　机械振动现象及其分类5.4.2　机械加工中的受迫振动与抑制措施5.4.3　机械加工中的自激振动与抑制措施5.1　概述5.1　概述5.1

2、　概述机器质量的主要指标之一是使用的可靠性和使用期限，一台机器在正常的使用过程中,由于其零件的工作性能逐渐变坏,以致不能继续使用,有时甚至会突然损坏,其原因除是因为设计不周而强度不够,或偶然性事故引起了超负荷以外，大多数是由于磨损、受外界介质的腐蚀或疲劳破坏。磨损、腐蚀和疲劳破坏都是发生在零件的表面，或是从零件表面开始的。因此,加工表面质量将直接影响到零件的工作性能,尤其是它的可靠性和寿命。因而表面质量问题越来越受到各方面重视。5.1.1　表面质量的主要内容5.1.1　表面质量的主要内容1.表面的几何形状　加工后的表面几何形状,总是以“峰”、“谷”交替出现的形式偏离其理想的光滑表面。

3、2.表面层的物理力学性能5.1.1　表面质量的主要内容1.表面的几何形状　加工后的表面几何形状,总是以“峰”、“谷”交替出现的形式偏离其理想的光滑表面。(1)表面形状误差：波距L和波高H之比L/H＞1000时属于宏观几何形状偏差，该误差是加工精度的指标之一，不属于表面质量的范畴，几何形状误差就仅指宏观几何(2)表面波度：波距L和波高H之比L/H=50～1000时，一般由加工时的低频振动造成，是介于上述表面形状误差和下述表面粗糙度之间的一种误差形式(图5-1中的L2、H2)。(3)表面粗糙度：波距L和波高H之比L/H＜50时，属于微观几何形状偏差，称为表面粗糙度，是衡量表面质量的重要指

4、标(图5-1中的L1、H1)。(1)表面形状误差：波距L和波高H之比L/H＞1000时属于宏观几何形状偏差，该误差是加工精度的指标之一，不属于表面质量的范畴，几何形状误差就仅指宏观几何图5-1　表面形状特征(2)表面波度：波距L和波高H之比L/H=50～1000时，一般由加工时的低频振动造成，是介于上述表面形状误差和下述表面粗糙度之间的一种误差形式(图5-1中的L2、H2)。(3)表面粗糙度：波距L和波高H之比L/H＜50时，属于微观几何形状偏差，称为表面粗糙度，是衡量表面质量的重要指标(图5-1中的L1、H1)。2.表面层的物理力学性能(1)表面层的冷作硬化：工件在机械加工过程中，

5、表面层金属产生强烈的塑性变形，使表层的强度和硬度都有所提高，这种现象称表面冷作硬化。(2)表面层残余应力：切削(磨削)加工过程中由于切削变形和切削热等的影响，工件表层及其与基体材料的交界处会产生相互平衡的弹性应力，称为表面层的残余应力。(3)表面层金相组织的变化：磨削时的高温，常会引起表层金属的金相组织发生变化(通常称之为磨削烧伤)，由此将大大降低表面层的物理力学性能。5.1.2　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　零件的耐磨性主要与摩擦副的材料、热处理情况和润滑条件有关。2.表面质量对配合精度的影响3.表面质量对零件疲劳强度的影响　在交变载荷作用下，零件上的

6、应力集中区最容易产生和发展成疲劳裂纹，导致疲劳损坏。4.表面质量对零件耐腐蚀性的影响5.表面质量对接触刚度的影响　表面粗糙度对零件的接触刚度有很大的影响，表面粗糙度值越小则接触刚度越高，故减小表面粗糙度值是提高接触刚度的一个最有效的措施。1.表面质量对零件耐磨性的影响　零件的耐磨性主要与摩擦副的材料、热处理情况和润滑条件有关。图5-2　表面粗糙度与初期磨损量的关系2.表面质量对配合精度的影响图5-3　冷作硬化对耐磨性的影响3.表面质量对零件疲劳强度的影响　在交变载荷作用下，零件上的应力集中区最容易产生和发展成疲劳裂纹，导致疲劳损坏。4.表面质量对零件耐腐蚀性的影响图5-4　腐蚀作用5

7、.表面质量对接触刚度的影响　表面粗糙度对零件的接触刚度有很大的影响，表面粗糙度值越小则接触刚度越高，故减小表面粗糙度值是提高接触刚度的一个最有效的措施。5.2　影响表面粗糙度的工艺因素及改善措施5.2.1　影响切削加工表面粗糙度的工艺因素及改善措施1.切削过程中刀具在工件表面留下的残留面积2.切削过程中的物理方面的原因　切削加工后表面粗糙度的实际轮廓形状，一般与由残留面积形成的理想轮廓有很大的差别，只有当高速切削脆性材料时，才比较接近。3.刀具与工件相对位