知识点轴类零件的表面质量.ppt

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1、学习情境一砂轮架主轴加工工艺方案制订与实施砂轮主轴的检测与评估（二）-------轴类零件的表面质量一、布置工作任务，明确要求二、轴类零件的表面质量经机械加工的表面，虽然看起来很光亮，但实际上都存在着不同程度的凹凸不平和内部组织破坏缺陷层。这个缺陷层虽然很薄，但它对零件的使用性能的影响却很大。据统计，约有80%机器零件失效是由表面质量引起的。1.表面质量的含义（1）表面粗糙度和波度表面粗糙度是衡量表面微观不平的指标，国家标准规定用“表面微观的算术平均偏差Ra”或“微观不平度的平均高度Rz”来衡量。表面波度则是界于表面粗糙度和形状误差之

2、间的一种几何误差，主要由机械振动引起，目前还没有国家标准。（2）表面层物理力学性能工件表面层内部组织遭到破坏的外在表现就是物理力学性能的改变，具体表现在：1）表面层冷作硬化——表层的显微硬度高于母体。2）表面层残余应力——加工后，表层中残留的压应力或拉应力。3）表面层金相组织变化——表层的金相组织与基体不同。2.表面质量对产品使用性能的影响（1）表面粗糙度1）对工作精度的影响表面粗糙度的影响主要是使实际接触面积减小。对于配合表面来说，表面粗糙度将影响其实际配合性质：对于间隙配合，表面太粗将使零件的初期磨损太大太快，使实际配合间隙过大；

3、对于过盈配合，太粗的表面在装配过程中其凸峰将被挤压倒塌，使实际过盈量不足，影响联接强度。对于相互接触的两零件，表面粗糙将使接触变形增大，接触刚度降低。2）对机器使用寿命的影响机器的寿命与其耐磨性和抗疲劳性有关。对于有相对运动的表面，表面粗糙度对摩擦面的磨损影响很大，但不是越细越好，也不是越粗越好。表面太粗，实际接触面积太小，容易磨损，但太细的表面储存润滑油的能力差，一旦润滑条件恶化，紧密接触的两表面会发生分子亲合现象而咬合起来，结果反而使磨损加剧。因此有一个耐磨的最佳粗糙度值，该值与机器零件的工作情况有关，一般最佳粗糙度值为0.8~0

4、.4μm。对于受交变载荷作用的零件，粗糙表面的尖峰、深谷很容易引起应力集中，使零件产生疲劳裂纹。因此，受交变载荷作用的零件，尤其是其上具有应力集中倾向的表面的粗糙度应细些。此外，在腐蚀环境中工作的零件，粗糙的表面也会因其易于储藏腐蚀液体而使零件的耐腐蚀性下降。（2）表面冷作硬化适当的冷作硬化使表面硬度提高，从而提高零件的耐磨性，但冷作硬化太过将使表层组织过度疏松，受力后容易产生裂纹甚至是成片剥落。因此也有一个最佳冷硬值。此外，冷作硬化还具有防止疲劳裂纹产生和阻止其扩大的作用，因而可提高零件的疲劳强度，但却会使零件的抗腐蚀能力降低。（3

5、）表面残余应力残余应力又有压应力和拉应力之分，其中拉应力会加速疲劳裂纹扩大，而压应力则正好相反。因此适当的压应力可提高零件的疲劳强度，拉应力则反之。此外，残余应力将影响零件精度的稳定性，使零件在使用过程中逐步变形而丧失精度。（4）表面金相组织的变化表面金相组织的变化将使零件表面原有的力学性能改变，如强度、硬度降低，出现内应力等，从而影响零件的耐磨性和疲劳强度。3.影响表面质量的因素及其控制措施（1）影响表面粗糙度的因素及其控制措施1）切削加工在切削加工过程中，由于受刀尖几何形状和进给运动的影响，刀具并没有把应切削的金属层全部切掉，而是

6、在切过的表面上残留了一小部分金属，称为残留面积。若只考虑几何的因素，该残留面积的高度就是表面粗糙度。此外，切削过程中工件加工面受到了刀具刃口钝圆的挤压和后刀面、副后刀面的摩擦而产生塑性变形，将残留面积挤歪、或使沟纹加深；中速切削塑性金属时积屑瘤周期性地生成、长大、脱落；低速切削塑性金属时产生的鳞刺等因素均会在工件表面上留下深浅不一、凹凸不平的切痕，使工件表面粗糙。从以上分析中归纳出控制切削表面粗糙度的措施有：合理选择切削用量，合理选择刀具角度，改善工件材料的切削性能，正确选择切削液。2）磨削加工磨削过程比切削复杂得多。磨削时起作用的是

7、砂轮上的砂粒，而砂粒在砂轮表面上分布的高度不太一致；与刀具相比，砂粒显得较钝，相当是负前角切削；且磨削时背吃刀量很小。因此磨削的过程是滑擦、刻划和切削共同作用的过程。控制磨削表面粗糙度的措施有：合理选择和修整砂轮，合理选择磨削用量。此外，冷却润滑液的成分、洁净程度，工艺系统的抗振性等也是影响磨削表面粗糙度的不可忽视的因素。（2）影响表面物理力学性能的因素及其控制1）表面冷作硬化机械加工中，由于切削力的作用，使被加工表面产生强烈的塑性变形，晶格严重扭曲、晶格被拉长和纤维化，引起材料的强化，其强度和硬度均有所提高，这种现象就称为冷作硬化。

8、冷作硬化的程度取决于使加工表面产生塑性变形的力、变形速度及变形时的温度。力越大、硬化程度越大；变形速度快，塑性变形不充分，硬化程度就小；温度升高将使硬化程度减小。2）表面残余应力机械加工中产生的残余应力主要集中在工件表面