第9章已加工表面质量.ppt

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1、教学内容教学重点第9章已加工表面质量金属切削原理与刀具第10讲已加工表面质量的形成过程及衡量指标各项指标对材料使用性能的影响表面粗糙度的形成过程及影响因素加工硬化残余应力的影响因素及控制措施已加工表面产生⊿H塑变第三变形区第一变形区→工件上⊿H被圆刃口下方挤压9.1已加工表面的形成过程rε已加工表面内组织纤维化弹性恢复高度为⊿h→后面的磨损带与已加工面摩擦与挤压CD2衡量指标表面粗糙度表层硬化程度及硬化深度表层金相组织变化残余应力9.2已加工表面质量概述表层物理机械性能→表层加工硬化、表层残余应力表面微观几何形状→表面粗糙度表面波度纹理方向

2、、伤痕→划痕裂纹砂眼1检测项目一已加工表面质量概述Raμm⊿0μm重载荷轻载荷初期磨损快、明显表面粗糙度值Ra影响表面硬化：控制(0.1～0.5)mm硬度高耐磨性高提高Ra形成高点→干磨擦磨损快表面光滑润滑油无法进入接触面→易产生粘结性磨损二表面质量对产品使用性能的影响高精度零件建立薄层油膜Ra最佳值=(0.32～1.25)μmRa0.16～0.04纹理与相对运动方向相近1对零件耐磨性的影响表面粗糙度值Ra↑→初期磨损量⊿0大纹理选圆弧状凹坑状→提高耐磨性经跑合进入正常磨损阶段应力作用加工硬化提高表面粗糙度Ra值使应力集中加大疲劳强度降低拉

3、应力使疲劳强度降低组织紧密程度：细密使疲劳强度提高2表面质量对零件疲劳强度影响表层热膨胀塑变冷却受阻拉应力应力集中区尤其明显挤压摩擦产生残余压应力滚压﹥精车疲劳强度提高20~80%适度可提高疲劳强度压应力使疲劳强度提高40CrNiMoA轴孔边缘抛光疲劳强度提高30%4Cr14Ni14W2Mo件Ra0.32降至Ra0.04疲劳强度下降25%过高疲劳强度降低→易出现裂纹与剥落现象凹陷处杂质易产生化学反应形成原电池产生电化学腐蚀表面压应力有利于提高耐蚀性表面粗糙度值↓→耐蚀性↑3表面质量对零件耐蚀性影响Ra值与配合性质的影响静配合实际过盈量对高精

4、度配合要求轴有效尺寸=轴实测直径－Rz>50mm→Rz=（0.10～0.15）δ4表面质量对零件配合性质影响Rz：微观不平度平均高度过盈配合变成过渡配合、间隙配合；静配合变成动配合提高Ra接触刚度、联接牢固性与位置准确度降低孔有效尺寸=孔实测直径+Rz<18mm→Rz=(0.20～0.25)δ18～50mm→Rz=(0.15～0.20)δδ：尺寸公差1零件宏观几何形状误差表面粗糙度波长/波高＜509.3表面粗糙度波度波长/波高=50~1000平面度波长/波高＞1000一表面几何质量衡量指标轮廓仪测量HλRa波度表面粗糙度RaRmaxⅠⅡfv

5、f理论粗糙度直线刃车刀：残留面积fκrRmaxvfⅠⅡrε圆弧刃车刀：残留面积减少理论Ra方法脆性材料或高速切塑性材料接近理论Ra二实际Ra的影响因素1积屑瘤影响积屑瘤切入工件2鳞刺影响突出形态塑性材料切削加工45钢vc=32m/min突出形态鳞纹方向与vc垂直表面粗糙不平低υC大f严重摩擦和挤压保护刀尖脱落加剧刀具磨损增大前角降低切削力不稳定影响表面质量崩刃复映4振动影响Ra增大3刀具磨损后面磨损刀具后面磨损后面磨损损坏刀具影响健康影响机床精度刃口毛剌微小裂口崩刃刀尖微崩切削力波动纵向振纹前角γoυc大于50m/min影响很小1刀具几何参

6、数对Ra影响与控制刀面与刀刃控制刀具磨纯后Rz增长50~60%刃口与rε应光滑无缺陷刀刃前后刀面Ra应比加工面Ra小1~2级硬质合金刀片应抛光Ra0.63~0.62在刀具寿命许可条件下取大值低速γo增大Ra减小宜于精加工三对Ra影响与控制一般采取减小κ’r→易引起振动κr、Ramax小→Fp增大适用刚性工艺系统其中增大rε最有效加工条件45钢YT15ao=8orε=0.2mmap=0.5mmuc=150mm组合对Ra波形影响生产中用减小及加修光刃减小Ramax据Ramax可近似确定后角αo生产中用αo≤0o挤压光整加工提高表层硬度和疲劳强度

7、精加工αo适当增大：αo≥8o增大αo减小已加工表面的摩擦硬化鳞剌Ra达2.5~0.125μm用高精度高刚度机床浇注润滑性能好切削液较低uc较小ap其它措施2切削用量对Ra的影响低速变形大易产生积屑瘤、鳞剌中速积屑瘤高度达到最大值高速可获得较小表面粗糙度加工条件:45钢P10(YT15)γo=15oκr=45of=0.01mm/rαp=0.5mm加工条件：高速钢ap=1.2mm切削速度υc切削45钢时切削速度与粗糙度关系100120v（m/min）020406080140表面粗糙度Rz（μm）481216202428变形系数Ks1.52.0

8、2.53.0积屑瘤高度h（μm）0200400600hKsRz高速钢υc<0.1m/s硬质合金υc>1.6m/s控制方法选用切削液减小f提高刀具刃磨质量优选高速、中低速选较大γo