机械加工表面质量的影响因素与控制途径(.ppt

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1、机械设计制造及其自动化第四章机械加工表面质量4.14.24.34.44.5机械加工表面质量的概念表面粗糙度及其影响因素机械加工后表面物理机械性能的变化控制加工表面质量的途径振动对表面质量的影响及其控制内容提纲4-1加工表面质量的基本概念一、概述零件的机械加工质量不仅指加工精度，而且包括加工表面质量。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。机械加工表面质量是以机械零件的加工表面和表面层作为分析和研究对象的。机械加工后的零件表面实际上不是理想的光滑表面，它存在着不同程度的表面粗糙度、冷硬、裂纹等表面缺陷。

2、虽然只有极薄的一层（几微米——几十微米），但都错综复杂地影响着机械零件的耐磨性、抗腐蚀性、配合质量和疲劳强度等，从而影响产品的使用性能和寿命，因此必须加以足够的重视。4-1加工表面质量的基本概念一、概述吸附层<8nm基体材料纤维层压缩区几十~几百微米热影响区显微硬度残余应力加工表面层沿深度变化示意图零件表面质量表面粗糙度表面波度表面物理力学性能的变化表面微观几何形状特征表面层冷作硬化表面层残余应力表面层金相组织的变化表面质量的内容4-1加工表面质量的基本概念一、概述4-1加工表面质量的基本概念一、概述表面粗糙度：是

3、指表面微观几何形状误差，其波长与波高的比值在L1/H1＜40的范围内，波距<1mm。表面波度：是介于加工精度（宏观几何形状误差L3/H3=1000）和表面粗糙度间的一种带有周期性的几何形状误差，其波长与波高的比值在40＜L2/H2＜1000的范围，波距=1~10mm纹理方向：纹理方向是指表面刀纹的方向，它取决于表面形成过程中所采用的机械加工方法。伤痕：是加工表面上一些个别位置上出现的缺陷。例如：砂眼、气孔、裂痕等。1、表面层的几何形状4-1加工表面质量的基本概念一、概述L1范围内的凹凸不平(表面粗糙度)H1L2范围

4、内的凹凸不平(波度)H2平面度H3表面粗糙度和波度1、表面层的几何形状1)表面层冷作硬化(简称冷硬)：在机械加工中,零件表面层产生强烈的冷态塑性变形后,引起的强度和硬度都有所提高的现象。一般情况下表面硬化层的深度可达0.05—0.30mm。2)表面层金相组织的变化：机械加工过程中，由于切削热或磨削热的作用引起工件表面温升过高，表面层金属的金相组织发生变化的现象。3)表面层残余应力：是由于加工过程中切削变形和切削热的影响，工件表面层产生残余应力。4-1加工表面质量的基本概念一、概述2、表面层的物理机械性能4-1加工表

5、面质量的基本概念二、表面质量对零件使用性能的影响1、表面质量对耐磨性的影响零件耐磨性的影响因素：摩擦副的材料；润滑条件；表面质量(接触面积)。4-1加工表面质量的基本概念二、表面质量对零件使用性能的影响1、表面质量对耐磨性的影响零件磨损三个阶段：初期磨损阶段；正常磨损阶段；剧烈磨损阶段磨损过程的基本规律零件耐磨性的影响因素：摩擦副的材料；润滑条件；表面质量(接触面积)。（1）表面粗糙度对零件耐磨性的影响表面粗糙度太大和太小都不耐磨表面粗糙度太大，接触表面的实际压强增大，粗糙不平的凸峰相互咬合、挤裂、切断，故磨损加剧

6、；表面粗糙度太小，也会导致磨损加剧。因为表面太光滑，存不住润滑油，接触面间不易形成油膜，容易发生分子粘结而加剧磨损。4-1加工表面质量的基本概念二、表面质量对零件使用性能的影响1、表面质量对耐磨性的影响（1）表面粗糙度对零件耐磨性的影响表面粗糙度的最佳值与机器零件的工作情况有关，载荷加大时，磨损曲线向上、向右移动，最佳表面粗糙度值也随之右移。4-1加工表面质量的基本概念二、表面质量对零件使用性能的影响1、表面质量对耐磨性的影响初期磨损量与粗糙度的关系4-1加工表面质量的基本概念二、表面质量对零件使用性能的影响（2）

7、表面层的冷作硬化对零件耐磨性的影响加工表面的冷作硬化，一般能提高零件的耐磨性。因为它使磨擦副表面层金属的显微硬度提高，塑性降低，减少了摩擦副接触部分的弹性变形和塑性变形。并非冷作硬化程度越高，耐磨性就越高。这是因为过分的冷作硬化，将引起金属组织过度“疏松”，在相对运动中可能会产生金属剥落，在接触面间形成小颗粒，使零件加速磨损。1、表面质量对耐磨性的影响T7A钢车削后不同冷硬度与耐磨性的关系HB磨损量(μm)4-1加工表面质量的基本概念二、表面质量对零件使用性能的影响（3）表面层产生的金相组织变化零件耐磨性的影响金相

8、组织的变化引起基体材料硬度的变化，进而影响零件的耐磨性。1、表面质量对耐磨性的影响（1）表面粗糙度对零件疲劳强度的影响对承受交变载荷零件的疲劳强度影响很大。在交变载荷作用下，表面粗糙度的凹谷部位、划痕和裂纹等容易引起应力集中，产生疲劳裂纹。表面粗糙度越大，抗疲劳破坏的能力越差。表面粗糙度值越小，表面缺陷越少，工件耐疲劳性越好；反之，加工表面越粗糙，表面的纹痕