机械制造技术基础课件第七章教程文件.ppt

7.1　机械加工表面质量 7.1.1机械加工表面质量概念 影响机器零件的机械加工质量除了加工精度之外，还有机械加工表面质量。它包括表面粗糙度、波度和表面层材料物理机械性能。机械加工后所得到的零件表面，都不是理想的光滑表面，存在着一定的微观几何偏差和表面层物理机械性能的变化。这一表面层质量对机械零件的可靠性、寿命等都有显著的影响。;表面质量包括的主要内容是： (１)表面的几何形状特征 它主要包括：表面粗糙度；波度──介于宏观几何形状误差和表面粗糙（微观几何误差）度之间的周期性几何形状误差。 (２)表面层的物理及机械性能 它主要包括表面层因塑性变形引起的加工硬化、表面层的金相组织变化、表面层的残余应力等。;7.1.2 表面质量对零件使用性能的影响 （1）表面质量对零件耐磨性能的影响 1)表面粗糙度对耐磨性的影响 零件的磨??，一般分为初期磨损、正常磨损和急剧磨损三个阶段。其中表面的粗糙度对初期磨损量的影响最为显著。; 2）表面冷作硬化对耐磨性的影响 经过加工的零件表面会产生一定的冷作硬化，使得零件表层的性质变化，如金相组织及硬度的变化、加工硬化及残余应力的存在等也都影响零件的耐磨性。 ;（2）表面质量对疲劳强度的影响 1) 表面粗糙度对疲劳强度的影响 在交变载荷作用下，零件的破坏常常由于表面产生疲劳裂纹所致。而疲劳裂纹与应力集中有关。零件表面的粗糙度、划痕和裂纹等缺陷容易引起应力集中，产生裂纹，造成疲劳破坏。 ;; 2）表面层的残余应力、冷作硬化对疲劳强度影响 零件表面层为残余压应力，能够部分的抵消工作载荷施加的拉应力，从而提高零件的疲劳强度；而残余拉应力使疲劳裂纹扩展，加速疲劳破坏，从而降低零件的疲劳强度。 ; （3）表面质量对零件耐腐蚀性能的影响 　　金属表面逐渐被氧化或溶解而遭破坏的现象称为腐蚀，它是由化学、电化学过程而引起的。如钢铁与空气中的氧化合成Fe2O3；金属与电解质液体接触，会发生微电池作用，金属质点会变成离子状态，金属表面被破坏。;7.2 表面质量影响因素 7.2.1 影响表面粗糙度的因素 　（1）切削加工影响表面粗糙度的因素 影响切削加工表面粗糙度的因素主要有：几何因素，物理因素及工艺系统振动等。 1) 刀具切削刃几何形状的影响;1) 刀具切削刃几何形状的影响; 2)工件材料的影响 　　切削塑性材料时，刀具前刀面对切屑挤压严重，产生晶格扭曲，滑移和塑性变形，强迫切屑与工件分离时产生撕裂作用，加大了表面粗糙度。如图所示，一般说来，韧性较大的塑性材料，加工后表面粗糙度也大，对于同样的材料，晶粒组织愈是粗大，加工后的粗糙度亦大。 ;3) 切削用量的影响 ① 切削速度u的影响 切削速度高，切削过程中的 切屑和加工表面的塑性变形小。 ② 进给量fa的影响 减小进给量fa可减小粗糙度，另外减小进给量fa还可以减小塑性变形，也可降低粗糙度。但当fa过小，则增加刀具与工件表面的挤压次数，使塑性变形增大，反而增大了粗糙度。 ③ 切削深度ap的影响 正常切削时ap对粗糙度影响不大，但在精密加工中却对粗糙度有影响，过小的将使刀刃圆弧对工件加工表面产生强烈的挤压和摩擦，引起附件的塑性变形，增大了粗糙度。;4) 工艺系统的高频振动 当工艺系统产生高频振动时，使刀尖相对于工件之间的正确加工位置发生变化，产生微幅振动，从而使粗糙度值加大。 ;（2） 磨削加工影响表面粗糙度的因素 1) 砂轮的粒度 2) 砂轮的硬度 3) 砂轮的修整 4) 磨削速度 5) 磨削径向进给量与光磨次数 6) 工件圆周进结速度与轴向进给量 7) 冷却润滑液;7.2.2 表面层物理机械性能的变化及影响因素 （1） 加工表面的冷作硬化 　　1)表面层的硬化评定参数 ;7.2.3 表面层金相组织变化及影晌因素 　(1) 磨削烧伤 在切削过程中，切削所消耗的能量绝大部分都转化为热能，传入工件的热使加工表面局部升温，当温度达到金相组织转变临界点时，就会产生金相组织变化。; 磨削淬火钢时，在工件表面层上生产的高温将使表层产生以下三种金相组织变化： 1）如果工件表面层温度未超过相变临界温度Ac3（一般中碳钢为720℃）。但超过马氏体的转变温度（一般中碳钢为300?C），工件表面将产生回人组织（回火屈氏体和回火索氏体〕，硬度比原来的回火马氏体低，称为回火烧伤。 2）如果工件表面层温度超过相变临界温度，再加上充分的冷却液，则表面层急冷形成二次淬火马氏体，硬度高于四火马氏体，但极薄，只