第三章 机械加工表面质量及控制课件.ppt

第三章机械加工表面质量及控制§3.3影响表层材料力学物理性能的工艺因素及改进措施残余应力产生的原因表层材料的残余应力表层材料形状变化、体积变化、金相组织变化时将在表层材料与基体间产生相互平衡的残余应力1)机械加工中表层材料的塑性变形→外压内拉2)磨削温度造成表层材料的塑性变形→外拉内压3)金相组织变化→体积变化表层比容增大→外压内拉表层比容减小→外拉内压热生残余拉应力的示意图第三章机械加工表面质量及控制v↑→残余应力↑（热应力起主导作用）◆切削用量◆刀具前角+→－，残余拉应力↓刀具磨损↑→残余应力↑◆工件材料材料塑性↑→残余应力↑铸铁等脆性材料易产生残余压应力f对残余应力的影响工件：45，切削条件：vc=86m/min，ap=2mm，不加切削液残余应力(Gpa)0.2000.200100200300400距离表面深度(μm)f=0.40mm/rf=0.25mm/rf=0.12mm/rf↑→残余应力↑切削深度影响不显著vc对残余应力的影响γ0=5°,α0==5°,κr=75°,rε=0.8mm,工件：45切削条件：ap=0.3mm,f=0.05mm/r,不加切削液050100150200距离表面深度(μm)残余应力(Gpa)-0.2000.20vc=213m/minvc=86m/minvc=7.7m/min影响刀具切削残余应力的工艺因素第三章机械加工表面质量及控制◆磨削用量的影响背吃刀量ap、砂轮速度vs工件的转速vw和进给f1◆工件材料强度↑、导热性↓、塑性↓→残余拉应力↑影响磨削残余应力的工艺因素热变形和塑性变形对残余应力影响很大热因素起主导作用→残余拉应力塑性变形起主导作用→残余压应力淬火烧伤时，金相组织变化起主导作用→残余压应力ap对残余应力的影响磨削工业铁和T8的残余应力第三章机械加工表面质量及控制工件最终工序加工方法的选择加工方法残余应力符号/MPa应力层深度h/mm车削一般外拉内压外压内拉200～800刀具磨损1000一般外拉内压0.05～0.1高速、负前角时0.65磨削一般外压内拉200～10000.05～0.30铣削外压内拉600～1500碳钢淬硬外压内拉400～750钢珠滚压钢件外压内拉700～800喷丸强化钢件外压内拉1000～1200渗碳淬火外压内拉1000～1100镀铬外拉内压400镀铜外拉内压200各种加工方法在工件表面残余的内应力第三章机械加工表面质量及控制利用淬硬和精细研磨过的滚轮或滚珠，在常温状态挤压金属表面，将凸起部分下压下，凹下部分上凸，修正工件表面的微观几何形状,形成压缩残余应力，提高耐疲劳强度利用珠丸高速打击工件表面,使工件表面产生冷硬层和压应力,提高疲劳强度喷丸强化滚压加工原理图用于强化形状复杂或不宜用其它方法强化的工件，例如板弹簧、螺旋弹簧、齿轮、焊缝等滚压加工珠丸挤压引起残余应力压缩拉伸塑性变形区域表面强化工艺第三章机械加工表面质量及控制滚压加工表面强化工艺第三章机械加工表面质量及控制机械加工过程中振动的危害影响加工表面粗糙度，振动频率较低时会产生波度影响生产效率加速刀具磨损，易引起崩刃影响机床、夹具的使用寿命产生噪声污染，危害操作者健康工艺系统受到初始干扰力而破坏了其平衡状态后，系统仅靠弹性恢复力来维持的振动称为自由振动。由于系统中总存在由阻尼，自由振动将逐渐衰弱，对加工影响不大。机械加工过程中振动的类型自由振动自由振动强迫振动自激振动§3.4机械加工过程中的振动**************第三章机械加工表面质量及控制机械制造工艺学第三章机械加工表面质量及控制加工表面质量及其对使用性能的影响度影响表面粗糙度的工艺因素及其改进措施影响表层金属力学物理性能的工艺因素及其改进措施机械加工过程中的振动第三章机械加工表面质量及控制本章要点第三章机械加工表面质量及控制加工表面质量的概念§3.1加工表面质量及其对使用性能的影响已加工表面质量表面粗糙度表面波度表面物理力学性能的变化表面微观几何形状特征表面层冷作硬化表面层残余应力表面层金相组织的变化第三章机械加工表面质量及控制a）波度