高速切削-课件-(6).ppt

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1、第四章机械加工表面质量4-1概述4-2表面粗糙度及降低的工艺措施4-3表面层物理、力学性能及其改善的工艺措施学习要求1.掌握机械加工表面质量的含义。2.弄清机械加工表面质量对零件使用性能和使用寿命的影响。3.弄清表面粗糙度、加工硬化、残余应力产生原因及影响因素。4.了解振动对机械加工表面质量的影响。本章重点:表面粗糙度对零件使用性能的影响本章难点:影响加工表面质量的因素分析及相应的工艺措施。§4-1概述一.机械加工表面质量主要包含如下内容：加工表面的几何形状特征和加工表面层的物理力学性能的变化。1）表面粗糙度表面粗糙度是加工表面的微观几何形状误差，其波长与波高比值一般小于5

2、0。2）波度加工表面不平度中波长与波高的比值等于50～1000的几何形状误差称为波度，它是由机械加工中的振动引起的。当波长与波高比值大于1000时，称为宏观几何形状误差。例如：圆度误差，圆柱度误差等，它们属于加工精度范畴。3）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。4）伤痕伤痕是在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。加工表面的几何形状特征图4-1加工表面形状误差、表面波度与粗糙度加工表面的几何形状特征加工纹理方向及其符号标注图4-2零件加工表面层沿深度的组成及变化（二）加工表面层的物理、机械性能的变化，主要有以

3、下三方面内容：（1）加工表面层因塑性变形产生的冷作硬度；（2）加工表面因切削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。冷作硬度：表面层的冷作硬化是在切削或磨削加工过程中，若加工表面层产生的塑性变形使晶体间产生剪切滑移晶格严重扭曲，并产生晶粒的拉长，破碎纤维化，引起表面层硬度和强度都提高的现象。金相组织的变化—磨削烧伤现象：机加时，切削所消耗的能量大部分转化为切削热，导致加工表面温度升高。当表面温度超过金相组织临界点时，就会产生金相组织的变化，磨削时更易产生，此时材料强度、硬度降低，产生残余应力，甚至出现裂纹。例如对一些合金钢（轴承钢、高速钢等

4、）传热性能特别差，易产生此现象。二机械加工表面质量对机器产品使用性能和使用寿命的影响（一）表面质量对零件工作精度及其保持性的影响零件工作精度的保持性主要取决于零件工作表面的耐磨性，耐磨性越高，工作精度保持性越好。1.表面粗糙度对耐磨性的影响实验证明：初期磨损量与表面粗糙度有关。Ⅰ-轻载润滑良好，Ⅱ-重载润滑条件差。2.冷作硬化的影响通常冷作硬化减少摩擦副接触表面的弹性和塑性变形，提高耐磨性。但过渡的冷作硬化将引起表面金相组织的过渡“疏松”，甚至产生微观裂纹或剥落。3.金相组织的影响淬火钢在磨削时产生表面回火软化，将使表面的硬度和耐磨性明显下降。（二）表面质量对抗腐蚀性的影响

5、当机器零件在潮湿的空气或腐蚀性介质中工作时，会产生腐蚀。1.电化腐蚀：由于两个不同金属材料表面接触时，在粗糙度的顶峰产生电化学作用而被腐蚀的现象。2.化学腐蚀：在加工表面粗糙度凹处积聚腐蚀性介质产生化学反应。腐蚀程度都与表面粗糙度有关。（三）表面质量对零件疲劳强度的影响1.表面粗糙度的影响：表面越粗糙，疲劳强度越低。2.冷作硬化的影响：可阻碍裂纹的产生和扩展。3.残余应力的影响：压应力可部分抵消交变载荷施加的拉应力，阻碍和延缓疲劳裂纹的产生和扩大。（四）表面质量对零件之间配合性质的影响表面粗糙度的影响小结机械加工表面质量对机器产品使用性能和使用寿命的影响（一）表面质量对零件

6、工作精度及其保持性的影响（二）表面质量对抗腐蚀性的影响（三）表面质量对零件疲劳强度的影响（四）表面质量对零件之间配合性质的影响4-2表面粗糙度及降低的工艺措施一.切削加工中影响表面粗糙度的主要因素：切削时造成加工表面粗糙度的因素有：几何因素、物理因素、工艺系统的振动等。（一）几何因素：kr、kr’、f、rε从公式中发现：表面粗糙度与刀具的几何角度、进给量有关。（图5-6）措施：选择合理的刀具的几何角度、减小进给量。（二）物理因素（以车削为例）1.切削用量：f＞0.15mm/r时，f增大，Rz增大，f＜0.15mm/r时，f对Rz影响小。对塑性材料v增大，Rz减小，（见图5-

7、7）对脆性材料v对Rz影响小。2.工件材料的韧性和塑性变形倾向越大，切削加工后表面粗糙度越高。低碳钢高于中碳钢。3.刀具材料的影响：硬质合金刀具高于高速钢，金刚石刀具高于硬质合金刀具。（三）工艺系统的振动低频振动产生波度，高频振动对已加工表面产生粗糙度。注意：影响粗糙度的因素较多，加工中考虑主要因素的影响：加工脆性材料主要考虑几何因素的影响。加工塑性材料主要考虑物理因素的影响。二.在磨削加工中影响表面粗糙度的主要因素：包括：几何因素和物理因素的影响。如：砂轮磨料粒度号越大，砂轮速度v砂越高，工件速度v工越低，砂轮相