第三章 机械加工表面质量

1、 指加工表面的微观几何形状误指加工表面的微观几何形状误差。波长与波高差。波长与波高(L3/H3)的比值小的比值小于于50。 表面粗糙度的现行标准为：表面粗糙度的现行标准为：GB/T131-93GB/T131-93。表示方法：表示方法：RaRa、RzRz、RyRy。“轮廓轮廓算术平均偏差算术平均偏差”“”“微观不平度十微观不平度十点高度点高度”“”“轮廓最大高度轮廓最大高度” 介于形状误差与表面粗糙度介于形状误差与表面粗糙度之间的周期性形状误差。波长之间的周期性形状误差。波长与波高与波高(L2/H2)的比值一般为：的比值一般为：501000。 指表面刀纹的方向。它取指表面刀纹的方向。它取决于表面

2、形成所采用的机械决于表面形成所采用的机械加工方法。加工方法。 指指加工加工表面表面出现的缺陷。出现的缺陷。如砂眼、气孔、裂纹等如砂眼、气孔、裂纹等。表面为压应力时，耐磨性高。表面为压应力时，耐磨性高。表面为压应力时，耐疲劳性好。表面为压应力时，耐疲劳性好。冷作硬化程度冷作硬化程度 耐疲劳性耐疲劳性Ra值值耐腐蚀性耐腐蚀性表面压应力表面压应力表面致密表面致密耐腐蚀性耐腐蚀性实验研究表明：实验研究表明：零件尺寸大于零件尺寸大于50mm时，推荐：时，推荐：Ra=(0.10.15)T零件尺寸在零件尺寸在1850mm时，推荐：时，推荐： Ra=(0.150.20)T零件尺寸小于零件尺寸小于18mm时，推

3、荐：时，推荐： Ra=(0.200.25)T一定的精度应有相应的表面粗糙度！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！一定的尺寸公差要有相应的表面粗糙度！maxrrctgctgfR rfHR82max,rrf Ra值值v Ra前角前角Ra值值粒度号粒度号Ra值值硬度硬度难脱落难脱落Ra值值硬度硬度易脱落易脱落不易保持形状不易保持形状精度精度机械加工中，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，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晶粒间产生滑移剪切，晶粒被拉长

4、、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。硬度都提高的现象，称加工硬化。评定指标：评定指标：表面层的显微硬度表面层的显微硬度 HV硬化层深度硬化层深度 h 硬化程度硬化程度 N%100HVHVHVN00 影响因素：影响因素：刀具刀具切削用量切削用量 工件材料工件材料A:切削用量：进给量、切削速度切削用量：进给量、切削速度进给量进给量B:刀具形状刀具形状及磨损及磨损：切削刃钝圆半径：切削刃钝圆半径C:加工材料：塑性、碳钢含碳量加工材料：塑性、碳钢含碳量切削力切削力、变形、变形硬化硬化切削速度切削速度力、热作用程度？力、热作用程度？硬化？硬化？半径半径切削力切削力、变形、变

5、形硬化硬化后刀面磨损后刀面磨损切削力切削力、变形、变形硬化硬化热量热量 硬化硬化 后刀面磨损后刀面磨损 硬化硬化塑性塑性A:工件材料：塑性、导热性工件材料：塑性、导热性B:磨削用量：背吃刀量、纵向进给量、工件速度、砂轮速度磨削用量：背吃刀量、纵向进给量、工件速度、砂轮速度C:砂砂轮轮粒度粒度硬化硬化塑性塑性热集中程度热集中程度 导热性导热性弱化程度弱化程度 磨削力磨削力热量热量硬化硬化aPV V砂轮砂轮ffV V工件工件硬化硬化硬化硬化弱化程度弱化程度 硬化硬化 热集中程度热集中程度 弱化程度弱化程度 硬化硬化硬化硬化 粒度粒度磨粒作用力磨粒作用力 加工中加工中达到相变温度达到相变温度产生相变

6、产生相变退火烧伤退火烧伤回火烧伤回火烧伤淬火烧伤淬火烧伤工件表面温度超过相变温度工件表面温度超过相变温度AC3，但，但无冷却液，工件表面被退火。无冷却液，工件表面被退火。工件干磨时易发生这种烧伤。工件干磨时易发生这种烧伤。工件表面温度未达到相变温度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。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工件表面温度超过相变温度AC3，冷，冷却充分，工件表面被二次淬火。但却充分，工件表面被二次淬火。但淬透层很薄，其下层仍为回火屈氏淬透层很薄，其下层仍为回火屈氏体或索氏体。体或索氏

7、体。aP工件表层温度工件表层温度烧伤烧伤 V V砂轮砂轮工件表层温度工件表层温度烧伤烧伤ff工件表层温度工件表层温度烧伤烧伤V V工件工件工件表层温度工件表层温度热源作用时间热源作用时间烧伤烧伤在切削力的作用下，已加工面受后刀面的挤压，使在切削力的作用下，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层金属又阻止其伸长。故加工后表面层残余应力为压应力压应力(- -)，里层为拉应力，里层为拉应力(+)。在切削热的作用下，已加工面产生热膨胀，此时表在切削热的作用下，已加工面产生热膨胀，此

8、时表层产生热压应力。加工后，表层已产生的热塑性变层产生热压应力。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应力为拉应力(+) ，里层为压应力，里层为压应力(- -) 。不同的金相组织有不同的密度，如不同的金相组织有不同的密度，如M M=7.75g/cm=7.75g/cm3 3 A A=7.96g/cm=7.96g/cm3 3、P P=7.78g/cm=7.78g/cm3 3、F F=7.88g/cm=7.88g/cm3 3当金相组织变化时，由于密度不同，体积会发生变当金相组织变化时，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化。如果表层金属膨胀则残余应力为压应力(- -)，反，反之，之，如果表层金属体积缩小则产生残余如果表层金属体积缩小则产生残余拉应力拉应力(+)。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，密度由例如：淬火钢表面回火