【2017年整理】三机械加工表面质量及其控制.ppt

第三章 机械加工表面质量及其控制;零件表面质量; 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； 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。;表面粗糙度与初期磨损量的关系;加工表面的冷作硬化，一般能提高零件的耐磨性。 因为它使摩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）表面粗糙度对零件疲劳强度的影响 表面粗糙度越大，抗疲劳破坏的能力越差。 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容易引起应力集中，产生疲劳裂纹。 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，表面的纹痕越深，纹底半径越小，其抗疲劳破坏的能力越差。;（2）表面层冷作硬化与残余应力对零件疲劳强度的影响;残余拉应力容易使已加工表面产生裂纹并使其扩展而降低疲劳强度。 残余压应力则能够部分地抵消工作载荷施加的拉应力，延缓疲劳裂纹的扩展，从而提高零件的疲劳强度。;（1）表面粗糙度对零件配合精度的影响 表面粗糙度较大，则降低了配合精度。 （2）表面残余应力对零件工作精度的影响 表面层有较大的残余应力，就会影响它们精度的稳定性。;（1）表面粗糙度对零件耐腐蚀性能的影响 零件表面越粗糙，越容易积聚腐蚀性物质，凹谷越深，渗透与腐蚀作用越强烈。 因此减小零件表面粗糙度，可以提高零件的耐腐蚀性能。;（2）表面残余应力对零件耐腐蚀性能的影响 零件表面残余压应力使零件表面紧密，腐蚀性物质不易进入，可增强零件的耐腐蚀性，而表面残余拉应力则降低零件耐腐蚀性。; 如减小表面粗糙度可提高零件的接触刚度、密封性和测量精度； 对滑动零件，可降低其摩擦系数，从而减少发热和功率损失。;零件表面质量; 机械加工中，表面粗糙度形成的原因大致可归纳为几何因素和物理力学因素两个方面。;车削、刨削时残留面积高度;塑性材料：工件材料塑性、韧性愈好，金属塑性变形愈大，加工表面愈粗糙。故对中碳钢和低碳钢材料的工件，为改善切削性能，减小表面粗糙度，常在粗加工或精加工前安排正火或调质处理。 脆性材料：加工脆性材料时，由于切屑的崩碎性，使加工表面粗糙。; 加工塑性材料时，切削速度对表面粗糙度的影响（对积屑瘤的影响）见如图所示。 ; 此外，切削速度越高，塑性变形越不充分，表面粗糙度值越小 选择低速宽刀精切和高速精切，可以得到较小的表面粗糙度。;合理使用冷却润滑液； 适当增大刀具的前角； 提高刀具的刃磨质量等。 ;影响切削加工表面粗糙度的因素;影响表面层物理力学性能的主要因素;定义： 机械加工时，工件表面层金属受到切削力的作用产生强烈的塑性变形，使晶格扭曲，晶粒间产生剪切滑移，晶粒被拉长、纤维化甚至碎化，从而使表面层的强度和硬度增加，这种现象称为加工硬化，又称冷作硬化和强化。; 衡量表面层加工硬化程度的指标有下列三项： 1）表面层的显微硬度HV； 2）硬化层深度h； 3）硬化程度N N=(HV-HV0)/HV0×100％ 式中 HV0——工件原表面层的显微硬度。;（3）影响表面层加工硬化的因素;定义： 机械加工中工件表面层组织发生变化时，在表面层及其与基体材料的交界处会产生互相平衡的弹性力。 这种应力即为表面层的残余应力。 ; 1） 冷态塑变;切削热在表层金属产生残余拉应力的示意图; 机械加工后工件表面层的残余应力是冷态塑性变形、热 态塑性变形和金相组织变化的综合结果。 1）切削加工时起主要作用的往往是冷态塑性变形，表面层常产生残余压缩应力。 2）磨削加工时起主要作用的通常是热态塑性变形或金相组织变化引起的体积变化，表面层常产生残余拉伸应力。; 滚压加工是利用经过淬火和精细研磨过的滚轮或滚珠，在常温状态下对金属表面进行挤压，使受压点产生弹性和塑性变形，表层的凸起部分向下压，凹下部分向上挤，逐渐将前工序留下的波峰压平，降低了表面粗糙度；同时它还能使工件表面产生硬化层和残余压应力。因此提高了零件的承载能力和疲劳强度。 滚压加工可以加工外圆、孔、平面及成型表面，通常在???通车床、转塔车床或自动车床上