电子教案5机械加工质量分析与提高生产率的方法.ppt

零件的机械加工质量除了加工精度之外，还包括加工表面质量。产品的工作性能，尤其是它的可靠性、耐久性，在很大程度上取决于其主要零部件的表面质量。它是零件加工后表面层状态完整性的表征。机械加工后的表面，总存在一定的微观几何形状的偏差，表面层的物理力学性能也会发生变化。因此，机械加工表面质量包括加工表面的几何特征和表面层物理力学性能两个方面的内容。 5.2.1 机械加工表面质量概念 5.2 机械加工表面质量 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. （1）加工表面的几何特征。机械加工的表面不可能是理想的光滑的表面，而是存在着表面粗糙度、波度等表面几何形状以及划痕、裂纹等缺陷。加工表面的微观几何特征主要包括表面粗糙度和表面波度两部分组成，如图5-11所示。表面粗糙度是波距L小于1?mm的表面微小波纹；表面波度是指波距L在1～20?mm之间的表面波纹。通常情况下，当L/H（波距/波高）?50时为表面粗糙度，L/H?=?50～1?000时为表面波度。 5.2.1 机械加工表面质量概念 5.2 机械加工表面质量 图5-11 表面粗糙度与表面波度 ① 表面粗糙度是指已加工表面的微观几何形状误差，是由刀具的形状以及切削过程中塑性变形和震动等因素引起的。 ② 表面波度。主要是由加工过程中工艺系统的低频振动引起的周期性形状误差（图5-11所示的L 2/H 2），介于形状误差（L1/H1??1?000）与表面粗糙度（L3/H3??50）之间。 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. （2）加工表面层的物理力学性能。表面层的物理力学性能包括表面层的加工硬化、残余应力和表面层的金相组织变化。机械零件在加工中由于受切削力和热的综合作用，表面层金属的物理力学性能相对于基本金属的物理力学性能发生了变化。该层总称为加工变质层。图5-12（a）所示为零件表面层沿深度方向的变化。最外层生成有氧化膜或其他化合物，并吸收、渗进气体粒子，称为吸附层，该层的总厚度一般不超过8?nm。压缩层是由于切削力的作用造成的塑性变形区，其上部是由于刀具的挤压摩擦而产生的纤维层。如淬火、回火一样，切削热的作用也会使工件表面层材料产生相变及晶粒大小变化。具体如下： 5.2.1 机械加工表面质量概念 5.2 机械加工表面质量 ① 加工表面层的冷作硬化。切削过程中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，并产生晶格的拉长、破碎和纤维化，引起材料的强化，这时它的强度和硬度都提高了，这就是冷作硬化现象。 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 表面层的冷作硬化程度决定于产生塑性变形的力、变形速度以及变形时的温度。切削力越大，塑性变形越大，因而硬化程度也就越大；变形速度越大，塑性变形越不充分，硬化程度也就减少。变形时的温度在（0.25～0.3）t熔 范围内，会产生变形后的金相组织的恢复现象，也就是会部分削除冷作硬化。 ② 表面层金相组织的变化——热变质层。加工过程（特别是磨削）中的高温作用下，工件表层温度升高，当温度超过材料相变临界点时，就会产生金相组织的变化，大大降低零件使用性能，这种变化包括晶粒大小、形状、析出物和再结晶等。金相组织的变化主要通过显微组织观察来确定。 ③ 表面层残余应力。在加工过程中，由于塑性变形、金相组织的变化和温度造成的体积变化的影响，表面层会残留有应力。目前对残余应力的判断大多是定性的，它对零件使用性能的影响大小取决于它的方向、大小和分布状况。 5.2.1 机械加工表面质量概念 5.2 机械加工表面质量 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 1．对零件耐磨性的影响 零件的耐磨性主要与摩擦副的材料、热处理状态及润滑条件有关，但在这些条件已经确定的情况下，零件的表面质量就起决定作用。一般来说，零件表面粗糙度值越小，零件表面就越光滑，耐磨性越好。但并不是粗糙度越小越耐磨，过于光滑的表面会挤出接触面间的润