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第七章机械加工表面质量 第一节表面质量的概念第二节影响表面质量的因素第三节控制加工表面质量的措施 1 第一节表面质量的概念 表面质量的含义 加工表面的几何形状特征 表面粗糙度 指加工表面的微观几何形状误差 波长与波高 L3 H3 的比值小于50 表面粗糙度的现行标准为 GB T131 93 表示方法 Ra Rz Ry 表面波度 介于形状误差与表面粗糙度之间的周期性形状误差 波长与波高 L2 H2 的比值一般为 50 1000 纹理方向 指表面刀纹的方向 它取决于表面形成所采用的机械加工方法 2 表面质量的含义 加工表面的物理力学性能的变化 表面层因塑性变形引起的加工硬化 冷作硬化 表面层因力或热的作用产生的残余应力 表面层因切削热或磨削热的作用引起的金相组织变化 3 表面质量对零件使用性能的影响 对零件耐磨性的影响 表面粗糙度对耐磨性的影响 刀纹方向对耐磨性的影响 冷作硬化对耐磨性的影响 残余应力对耐磨性的影响 表面为压应力时 耐磨性高 对零件耐疲劳性的影响 表面粗糙度对耐疲劳性的影响 残余应力对耐疲劳性的影响 冷作硬化对耐疲劳性的影响 表面为压应力时 耐疲劳性好 冷作硬化程度 耐疲劳性 4 表面质量对零件使用性能的影响 对零件耐腐蚀性的影响 Ra值 耐腐蚀性 表面压应力 表面致密 耐腐蚀性 对零件配合精度的影响 实验研究表明 零件尺寸大于50mm时 推荐 Ra 0 1 0 15 T零件尺寸在18 50mm时 推荐 Ra 0 15 0 20 T零件尺寸小于18mm时 推荐 Ra 0 20 0 25 T 一定的精度应有相应的表面粗糙度 一定的尺寸公差要有相应的表面粗糙度 5 第二节影响表面质量的因素 切削加工中影响表面粗糙度的因素 几何因素 考虑刀尖圆弧角 Ra值 6 切削加工中影响表面粗糙度的因素 物理因素 切削速度 v Ra 工件材料性质 刀具几何形状 材料 前角 Ra值 冷却润滑 工艺系统的振动 7 2019 12 31 8 磨削加工中影响表面粗糙度的因素 磨削用量 砂轮的特性 粒度 粒度号 Ra值 砂轮的硬度 硬度 难脱落 Ra值 硬度 易脱落 不易保持形状 精度 砂轮的修整 冷却 9 影响表面层物理 力学性能变化的因素 表面层的加工硬化 机械加工中 金属被加工表面层受切削力的作用产生塑性变形 使晶格扭曲 晶粒间产生滑移剪切 晶粒被拉长 纤维化甚至碎化 引起表面层的强度和硬度都提高的现象 称加工硬化 评定指标 表面层的显微硬度HV硬化层深度h硬化程度N 影响因素 刀具切削用量工件材料 10 影响表面层物理 力学性能变化的因素 表面层的金相变化 加工中 达到相变温度 产生相变 烧伤的形式 退火烧伤 回火烧伤 淬火烧伤 工件表面温度超过相变温度AC3 但无冷却液 工件表面被退火 工件干磨时易发生这种烧伤 工件表面温度未达到相变温度AC3 但超过马氏体的转变温度 工件表层组织为回火屈氏体或索氏体 工件表面温度超过相变温度AC3 冷却充分 工件表面被二次淬火 但淬透层很薄 其下层仍为回火屈氏体或索氏体 11 表面层的金相变化 影响磨削烧伤的因素 磨削用量 aP 工件表层温度 烧伤 V砂轮 工件表层温度 烧伤 f 工件表层温度 烧伤 V工件 工件表层温度 热源作用时间 烧伤 工件材料 砂轮特性 冷却 12 影响表面层物理 力学性能变化的因素 表面层的残余应力 冷态塑性变形 热态塑性变形 局部金相组织变化 在切削力的作用下 已加工面受后刀面的挤压 使晶格扭曲 表层金属比容积增大 体积膨胀 而内层金属又阻止其伸长 故加工后表面层残余应力为压应力 里层为拉应力 在切削热的作用下 已加工面产生热膨胀 此时表层产生热压应力 加工后 表层已产生的热塑性变形收缩受到内层金属的阻碍 故加工后表面层残余应力为拉应力 里层为压应力 不同的金相组织有不同的密度 如 M 7 75g cm3 A 7 96g cm3 P 7 78g cm3 F 7 88g cm3当金相组织变化时 由于密度不同 体积会发生变化 如果表层金属膨胀则残余应力为压应力 反之 如果表层金属体积缩小则产生残余拉应力 例如 淬火钢表面回火 表层金属由马氏体转变成屈氏体或索氏体 密度由7 75变为7 78g cm3 13 第三节控制加工表面质量的措施