机械制造工艺学 第3版 教学课件 作者 郑修本 1_ 第五章 机械加工表面质量.ppt

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1、第五章机械加工表面质量第一节机械加工表面质量的含义及其对零件使用性能的影响第二节影响表面粗糙度的工艺因素及其改善措施第三节影响零件表面层物理力学性能的因素及其改善措施第四节工艺系统的振动及其控制措施第一节机械加工表面质量的含义及其对零件一、机械加工表面质量的含义图5-1表面质量的含义有两方面内容。1、表面的几何特征图5-2（1）表面粗糙度（2）表面波度（3）纹理方向2、表面层物理力学性能由于机械加工中力因素和热因素的综合作用，加工表面层金属的物理力学性能和化学性能发生一定的变化，主要表现在以下几个方面：1

2、）表面层加工硬化（冷作硬化）。2）表面层金相组织变化。3）表面层产生残余应力。二、机械加工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磨损可分为三个阶段：初期磨损阶段、正常磨损阶段、急剧磨损阶段。图5-3图5-4图5-52、表面质量对零件疲劳强度的影响在交变载荷作用下，零件表面粗糙度、划痕、裂纹等缺陷最易形成应力集中，并发展成疲劳裂纹，导致零件疲劳破坏。表面残余应力对疲劳强度的影响极大。表面层的加工硬化对疲劳强度也有影响。3、表面质量对零件耐蚀性的影响零件的耐蚀性在很大程度上取决于表

3、面粗糙度值。表面残余应力对零件耐蚀性也有较大影响。4、表面质量对配合性质的影响相配零件间的配合关系是用过盈量或间隙值来表示的。对间隙配合而言，表面粗糙度值太大，会使配合表面很快磨损而增大配合间隙，改变配合性质，降低配合精度。对过盈配合而言，装配时配合表面的波峰被挤平，减小了实际过盈量，降低了连接强度，影响了配合的可靠性。所以对有配合要求的表面都要求有较小的表面粗糙度值。表面残余应力会引起零件变形，使零件形状和尺寸发生变化，因此对配合性质也有一定的影响。三、表面完整性的概念表面完整性的内容主要有：(1)表面

4、形貌(2)表面缺陷(3)微观组织与表面层的冶金化学特性1)微观裂纹。2)微观组织变化，包括晶粒大小和形状、析出物和再结晶等的变化。3)晶间腐蚀和化学成分的优先溶解。4)对于氢氧等元素的化学吸收作用所引起的脆性等。(4)表面层物理力学性能(5)表面层其他工程技术特性第二节影响表面粗糙度的工艺因素及其改善措施一、切削加工的表面粗糙度1、几何因素图5-62、物理因素影响切削加工表面粗糙度的物理因素：（1）工件材料的影响（2）刀具几何参数的影响（3）切削用量的影响（4）刀具材料与刃磨质量的影响（5）冷却润滑液的影响图

5、5-7图5-8二、磨削加工的表面粗糙度图5-91)与磨削砂轮有关的因素主要是砂轮的粒度、硬度以及对砂轮的修整等。(2)与工件材质有关的因素包括材料的硬度、塑性、导热性等。图5-10(3)与加工条件有关的因素包括磨削用量、冷却条件及工艺系统的精度与抗振性等。图5-11第三节影响零件表面层物理力学性能的因素及其改善措施一、表面层的加工硬化1、加工硬化的产生及衡量指标在机械加工过程中，工件表面层金属受切削力的作用，产生强烈的塑性变形，使金属的晶格扭曲，晶粒被拉长、纤维化甚至破碎而引起的表面层的强度和硬度增加，塑性降

6、低，物理性能(如密度、导电性、导热性等)也有所变化。这种现象称为加工硬化，又称为冷作硬化或强化。切削热在一定条件下会使金属在塑性变形中产生回复现象，使金属失去加工硬化中所得到的物理力学性能，这种现象称为弱化。衡量加工硬化的指标有下列三项：1)表面层的显微硬度HV。2)硬化层深度〖WT5BX〗h0。3)硬化程度N。2、影响加工硬化的因素1)切削力越大，塑性变形越大，硬化程度和硬化层深度也越大。2)切削温度越高，则弱化作用增大，使冷硬作用减小。3)被加工材料的硬度低、塑性好，则切削时塑性变形越大，冷硬现象就越严

7、重。二、表面层的残余应力1、表面层残余应力产生的原因表面层残余应力的产生，主要有以下三种原因:（1）冷态塑性变形引起的残余应（2）热态塑性变形引起的残余应力（3）金相组织变化引起的残余应力2、影响表面层残余应力及磨削裂纹的因素图5-12图5-13磨削裂纹和残余应力有着密切的关系，当残余应力超过材料的强度极限，材料表面就会产生裂纹。影响产生磨削裂纹的因素很多，主要是围绕着“热”。图5-14三、表面层金相组织变化与磨削烧伤1、表面层金相组织变化与磨削烧伤原因磨淬火钢时，在工件表面层上形成的瞬时高温将使表面金属产生

8、以下三种金相组织变化：1)如果工件表面层温度未超过相变温度Ac3(一般中碳钢为720℃)，但超过马氏体的转变温度(一般中碳钢为300℃)，这时马氏体将转变为硬度较低的回火托氏体或索氏体，这称为回火烧伤。2)当工件表面层温度超过相变温度Ac3，如果这时有充分的切削液，则表面层将急冷形成二次淬火马氏体，硬度比回火马氏体高，但很薄，只有几微米厚，其下为硬度较低的回火索氏体和托氏体，导致表面层总的硬度降低，