机械制造技术 教学课件 作者 赵艳红 张景耀 主编 张海华 副主编34.ppt

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1、4.3机械加工表面质量机械加工表面质量决定了机器的使用性能和延长使用寿命。本章主要研究零件表面层在加工中的变化和发生变化的机理，掌握机械加工中各种工艺因素对表面质量的影响规律，运用这些规律来控制加工中的各种影响因素，以满足表面质量的要求。4.3.1表面质量的含义.表面质量表面层的几何形状表面层的物理机械性能1、表面层的表面粗糙度是指表面微观几何形状误差2、表面层的物理机械性能表面层冷作硬化表面层金相组织的变化表面层残余应力表面质量的含义⑴表面层冷作硬化零件在加工中表面层金属产生强烈的塑性变形后，引起的强度和硬度都有所提高的现象。⑵表面层金相

2、组织的变化由于切削热引起工件表面温升过高，表面层金属发生金相组织变化的现象。表面质量的含义⑶表面层残余应力由于加工过程中切削变形和切削热的影响，工件表面层产生的残余应力。4.3.2表面质量对机器使用性能的影响（1）表面粗糙度耐磨性的影响1.表面质量对耐磨性的影响接触面的表面粗糙度有一个最佳值，它与零件的工作情况有关表面层的冷硬可显著地减少零件的磨损，但如果表面硬化过度，会发生表面层剥落现象，使磨损加剧。表面层产生金相组织变化时，由于改变了基体材料原来的硬度，因而也直接影响其耐磨性。(2)表面冷作硬化对耐磨性的影响2、表面质量对疲劳强度的影响

3、表面粗糙度值越大，表面裂纹越深，纹底半径愈小，抗疲劳能力越差。表面层残余拉应力使疲劳裂纹扩大，加速疲劳破坏；表面层残余压应力能够阻止疲劳裂纹的扩展，延缓疲劳破坏的发生。.3、表面质量对耐蚀性的影响零件表面粗糙度值越大，潮湿空气和腐蚀介质越容易堆积在零件表面四处而发生化学腐蚀4、对零件的其它影响表面质量对零件的配合质量、密封性能及摩擦系数都有很大的影响。4.3.3影响表面粗糙度的因素（1）刀具几何形状的复映1、切削加工影响表面粗糙度的因素（2）工件材料的性质加工塑性材料时，由于刀具对金属的挤压产生了塑性变形，工件材料韧性越好，金属的塑性变形就

4、越大，加工表面越粗糙。（3）切削用量的影响选择低速宽刀精切或高速精切可使表面粗糙度明显减小过小的背吃刀量或进给量，将使刀具在被加工表面上挤压和打滑，形成附加的塑性变形，会增大表面粗糙度值。(4)进给量、切深对表面粗糙度的影响2、磨削加工影响表面粗糙度的因素①砂轮的粒度愈细，则工件上的刻痕也愈细，粗糙度值愈低。②砂轮的修整质量越高，砂轮工作表面上的等高微刃就越多，工件表面粗糙度值愈低。③提高砂轮速度可以增加单位时间内工件单位面积上的刻痕数，粗糙度可以显著减低。④工件速度越大，单个磨粒的磨削厚度就越大，单位时间内磨削工件表面的磨粒数减少，表面粗

5、糙度值增大。⑤径向进给量增大将增加塑性变形的程度从而增大粗糙度。⑥采用较小的轴向进给量，则磨削后表面粗糙度较低。4.3.4影响加工表面层物理力学性能的因素1、表面层的冷作硬化冷作硬化：在切削或磨削加工时，表面层金属由于塑性变形使晶体间产生剪切剪切滑移，晶格发生拉长、扭曲和破碎，金属组织变得更为密实，其显微硬度明显高于工件材料本身的硬度。.由于工件表面的加工硬化层的硬度分布不均匀，软硬不一致的交界处容易产生应力集中而造成零件的疲劳裂纹，故在加工中应避免或减少出现加工硬化现象。影响冷作硬化的主要因素1)刀具的影响：切削刃钝圆半径增大，冷硬增强。

6、2)切削用量的影响：切削速度增大，冷硬层深度减小。3)加工材料的影响工件材料的塑性愈大，冷硬现象就愈严重。2、表面层金相组织变化磨削加工时，磨削加工所消耗的能量绝大部分要转化为热，传给被磨工件表面，使工件温度升高，引起加工表面层金属金相组织的显著变化。磨削时，在很短的时间内磨削区温度可上升到400～1000℃,促使加工表面局部表面出现金相组织的变化，强度和硬度下降，产生残余应力，甚至引起裂纹，这就是磨削烧伤现象。(1)磨削烧伤回火烧伤：如果磨削区的温度超过马氏体的转变温度，工件表层金属的回火马氏体组织将转变成硬度较低的回火组织(索氏体或托氏

7、体)，淬火烧伤：如果磨削区温度超过了相变温度，再加上冷却液的急冷作用，使表层金属出现二次淬火马氏体组织，在它的下层，出现了硬度比原先的回火马氏体低的回火组织(索氏体或托氏体)退火烧伤：如果磨削区温度超过了相变温度，而磨削区域又无冷却液进入，表层金属将产生退火组织改善磨削烧伤的途径1)正确选择砂轮2)合理选择磨削用量3)改善冷却条件3、残余应力的产生（1）冷塑性变形机理：加工时，工件已加工表面的表层金属受刀具钝圆刃的强烈挤压和摩擦，产生严重塑性变形而不能弹性恢复，当内层金属弹性恢复时受到表层金属的牵制，故工件表层金属产生残余压应力。（2）金属

8、组织变化：磨削淬火钢时，工件表层金属温度极高，表层金属出现回火或退火，工件表层金属的金相组织发生变化（马氏体向奥氏体或回火马氏体转化），相变的金属体积收缩，但受到未相变的内层金属