机械制造工艺与装备第章2

机械制造工艺与装备第七章机械加工表面质量第一节加工表面质量的概念微观几何形状误差表面粗糙度L/H<50波度L/H（50~1000）纹理方向伤痕物理机械性能冷作硬化金相组织变化残余应力L1/H1>1000形状误差L2/H2=50~1000波度L3/H3<50表面粗糙度机械制造工艺与装备第七章机械加工表面质量一、表面层的几何形状误差机械制造工艺与装备第七章机械加工表面质量表面粗糙度

由残留面积、塑变、积屑瘤、鳞刺、高频振动引起。波度

低频振动引起。机械制造工艺与装备第七章机械加工表面质量纹理方向

表面刀纹的方向，它取决于表面形成过程中所采用的机械加工方法。伤痕

伤痕是在加工表面上一些个别位置上出现的缺陷。例如砂眼、气孔、裂痕等。机械制造工艺与装备第七章机械加工表面质量机械制造工艺与装备第七章机械加工表面质量二、表面层材料的物理机械性能1、层金属的冷作硬化

定义：经机加后，塑变—晶格扭曲、畸变，晶粒件产生剪切变形，晶粒被拉长，表面层硬度常高于基体材料硬度这一现象。一般情况下，硬化层的深度可达0.05～0.30mm；若采用滚压加工，硬化层的深度可达几个毫米。机械制造工艺与装备第七章机械加工表面质量2、表面层金属的残余应力

力、热作用下，表面层金属塑变或产生金相组织的变化，使表层金属产生残余应力。3、表面层金属的金相组织

热作用下表面层金属金相组织发生变化。机械制造工艺与装备第七章机械加工表面质量机械制造工艺与装备第七章机械加工表面质量表面完整性：表面形貌：描述零件几何特征，表面粗糙度、波度和纹理等。表面缺陷：描述加工表面宏观裂纹、伤痕、腐蚀等。微观组织和表面层冶金化学性能，如微观裂纹等。表面层物理力学性能，如表层硬化程度和深度、表层残余应力大小及分布等。表层其他工程技术特征，如摩擦特性、导电性等。（1）表面质量对耐磨性的影响（2）表面质量对耐疲劳性的影响（3）表面质量对耐蚀性的影响（4）表面质量对零件配合质量的影响机械制造工艺与装备第七章机械加工表面质量第二节机械加工表面质量对机器使用性能的影响表面粗糙度对耐磨性的影响机械制造工艺与装备第七章机械加工表面质量一、表面质量对耐磨性的影响机械制造工艺与装备第七章机械加工表面质量表面粗糙度与初期磨损量的关系耐磨性Ra（不利于储存润滑油，引起干摩擦，分子粘接，磨损增大）耐磨性Ra（接触面积减少，压强增大，磨损大）机械制造工艺与装备第七章机械加工表面质量纹理形状：刀纹方向与运动方向：

圆弧状、凹坑状：耐磨性好尖峰状：耐磨性差相同：耐磨性好垂直：耐磨性差表面纹理对耐磨性的影响机械制造工艺与装备第七章机械加工表面质量冷作硬化对耐磨性的影响机械制造工艺与装备第七章机械加工表面质量Hv耐磨右性(减少惯摩擦灿表面顾接触蜂部位雀处的膝弹塑申变形血）Hv耐磨性性（组繁织疏醒松，庆产生诸裂纹区、剥盼落，辱加速争磨损阀）机械制造工艺与装备第七章机械加工表面质量Ra抗疲炭劳性Ra（表准面纹左痕深—纹底街半径帽小--歇-易应台力集喊中--狼-产生屈疲劳益裂纹宾）抗疲泊劳性表面有粗糙对度对严耐疲双劳性桶的影栋响机械制造工艺与装备第七章机械加工表面质量二、客表面威质量都对零肾件疲雷劳强趋度的绩影响钢材浪对应漫力集陆中最戏为敏砖感铸铁云和有砌色金败属对晴应力芳集中元的敏扰感性副较弱机械制造工艺与装备第七章机械加工表面质量拉伸懂残余旦应力耐疲卡劳强齐度压缩住残余扣应力耐疲亡劳强净度冷作倡硬化耐疲霉劳强春度冷作覆硬化耐疲旅劳强铃度（显微钟裂纹痰）表面尖层金疏属的腿力学失物理伴性质掠对耐讽疲劳论性的恼影响机械制造工艺与装备第七章机械加工表面质量残余勺压应进力耐蚀篇性Ra耐蚀基性（腐蚀往物质肝越容天易沉斗积于桂凹坑踩中,并渗转透）表面蜜层力持学物筹理性序质对储耐蚀陵性的猛影响残余弊拉应被力耐蚀懒性表面爬粗糙社度对增耐蚀马性的地影响机械制造工艺与装备第七章机械加工表面质量三、通表面壁质量霉对抗溜腐蚀场性能全的影帖响表面慕粗糙颜度残余孟应力（--够-变形--摩-精度捎降低因）间隙逗配合赞表面滩，表柏面粗先糙度停越大亩，起肢始磨柱损量袋越大锄，间甩隙越耐大，扮影响纪配合森的稳遭定性任、可柄靠性婚。对于懒过盈牧配合屡表面兰，表鄙面粗鹿糙度涉越大短，两宿表面府相配颠合时殊表面迷凸峰皮易被锋挤掉倘，这拐会使允过盈喂量减悔少。机械制造工艺与装备第七章机械加工表面质量四、短表面荒质量宗对零侮件配折合性敌质的宴影响理想满的表暗面质宿量：粗糙午度合玩适，脆表面炸有一感定的具冷硬专层，残余氏压应勿力。机械制造工艺与装备第七章机械加工表面质量切削尽加工籍表面俭粗糙莲度机械制造工艺与装备第七章机械加工表面质量第三浴节蛋影都响加痒工表荷面粗咽糙度拒的工监艺因圾素机械制造工艺与装备第七章机械加工表面质量KrKr猎’fH机械制造工艺与装备第七章机械加工表面质量几何孙因素纵：刀尖睡圆弧聋半径r、主偏袍角κr、副偏派角κ’r，及进慎给量f等切削话残留鸭面积庸的高捧度机械制造工艺与装备第七章机械加工表面质量Ra值↗机械制造工艺与装备第七章机械加工表面质量积屑服瘤：物理翻因素脆：积屑瘤列、鳞莫刺、讨塑变切削勾速度掌、材门料性谅质避免矮中低确速切薯削，网应高债速切宝削机械制造工艺与装备第七章机械加工表面质量切削器加工粗糙啊度影育响因价素刀具切削屑用量冷却糠液、缎润滑工件涌材料振动刀具兆材料刃磨谁质量韧性晶粒得组织机械制造工艺与装备第七章机械加工表面质量车端舍面，端面很粗挥糙？案？(外圆搬直径艰10稀mm，s=槽12聪00判r/跪mi锈n)思考弃：V=D品n/叫10尘00规=3和8m瞧/m惕in机械制造工艺与装备第七章机械加工表面质量磨削加工粗糙度影响因素砂轮磨削用量冷却液、润滑工件材料振动组织硬度塑性粒度材料硬度修正导热性机械制造工艺与装备第七章机械加工表面质量磨削恋加工俯表面派粗糙意度经验坝公式牙：径向确进给工件足速度轴向铁进给砂轮毫宽度砂轮器速度1）磨掏削用既量机械制造工艺与装备第七章机械加工表面质量机械制造工艺与装备第七章机械加工表面质量Ra2）砂冈轮粒度狮细砂轮滤直径戚越大磨粒耍微刃教等高回性越盼好中软融砂轮箩（硬勉度）中等茄组织Ra机械制造工艺与装备第七章机械加工表面质量3）磨乓料与育加工毯材料袜的适初应性4）良坏好的购磨削谷液氧化易物（Al2O3）砂蕉轮磨削命钢类谊零件妨；碳化甚物（Si煮C）砂触轮磨削告铸铁去、硬显质合螺金用高麦硬磨筹料（人餐造金尾刚石渠、立跌方氮婆化硼吨）砂烧轮磨丝式削可尽获得于极小顶的表死面粗桌糙度台值，渔但加门工成谨本很节高。较好常的流氧动性揭和冷堵却性机械制造工艺与装备第七章机械加工表面质量机械筹加工--渡-塑性却变形--转-晶格燥扭曲也、畸票变、膨滑移--档--表面馋硬度妹高于龟基体恼材料博硬度疲，称些作冷作职硬化。机械制造工艺与装备第七章机械加工表面质量第四耗节淘影任响加违工表算面物刻理机城械性述能的捏工艺剂因素一、讽表面嘉层材省料的汉冷作河硬化1．冷号作硬哈化及束其评木定参亚数冷作丑硬化评定刊指标表层徒显微话硬度Hv硬化裁层深善度h硬化杠程度N机械制造工艺与装备第七章机械加工表面质量以塑变为主，加工硬化现象比较明显，凡是增大变形和摩擦的因素都将加剧硬化现象机械制造工艺与装备第七章机械加工表面质量2．影值响冷歼作硬紧化的恳工艺昆因素（1）刀吉具几淘何形喂状的绳影响切削鹿刃钝烦圆半密径--恳--塑变—N,凤h前角恋、后许角—刀具析锋利畜，塑变--冷硬后刀熔面磨仓损--锤-塑变--贺-N,业h机械制造工艺与装备第七章机械加工表面质量摩擦立热急参剧增耕大，懒弱化列趋势怎明显戴增大摩擦痰加剧摔，塑葛性变吹形增尚大（2）切侦削用污量的穴影响切削否用量划中以进给锁量和工切削舞速度的影彩响为夫最大富。机械制造工艺与装备第七章机械加工表面质量f-告--切削永力F-烂--省-塑性辆变形--临--冻h，N进给糖量--躲-刮擦棉次数--妈-N切削扒速度类对冷薯硬程邮度的烤影响拴是力披因素粉和幼热因公素综痒合作黄用的慕结果毙。机械制造工艺与装备第七章机械加工表面质量V恨--塑性鸦变形--塑变区炉域--堵hV使--切削负热作衔用时孔间--架-冷硬芽程度NV滴--温度达棉到相变浸温度V怜--滤-温度--怜-表层望软化--冷硬窜程度N产生免淬火码相--纵-N（充分谊冷却牺）回火愿层--盼-N（无充要分冷租却）机械制造工艺与装备第七鬼章取机奶械加描工表叉面质且量切削泼厚度力增盐大塑变内增大N,谢h增大机械制造工艺与装备第七章机械加工表面质量导热侍性差--蒙--舰-弱化止增强（3)加工咏材料笋性能柜的影脚响塑性护越大:冷硬链倾向百越大灾，冷钓硬程宴度也弱越严纱重。塑性屋越小:冷硬售程度扯越小锐。机械制造工艺与装备第七章机械加工表面质量影响暗磨削苗加工事表面积冷作绵硬化脚的因壁素磨削亭温度梨比切巨削温壶度高馅，磨削增弱化庆与金多相组污织变耽化常起别主导午作用刺，表痰层硬缎度变化荒较为番复杂优。机械制造工艺与装备第七章机械加工表面质量1-钞--经-磨削命温度污超过仿钢的窑回火布温度裳，低协于相绝变温咱度，季表层出现刃回火袍组织崖，硬耀度降跌低2-孟--耕-超过槐相变制温度收，形评成奥刺氏体欠，随砌后被堂基体盐淬硬苹得到评马氏苏体硬度学增强（1）工让件材矮料性财能的甜影响塑性乱好--磨削腔时的使塑性斥变形纪大--牺-强化萄倾向赤大；导热垂性高--热不子容易邮集中贩于表傍面层--弱化赠倾向歌小。机械制造工艺与装备第七章机械加工表面质量（2）磨且削用抗量的史影响磨削欲深度磨削朝力塑变表面详冷硬鸦倾向机械制造工艺与装备第七章机械加工表面质量纵向警进给倾速度每颗圾磨粒爷的切其屑厚吩度磨削萝力冷硬磨削有区热升量冷硬（综疯合考露虑）机械制造工艺与装备第七章机械加工表面质量工件消转速热作狂用的币时间软化脱倾向表面败层的骆冷硬机械制造工艺与装备第七章机械加工表面质量高速任磨削薪冷硬编程度胞低(切削幸厚度沙小，燥力小往，塑示变小稳；温浙度高绣，弱对化大攻）12磨削轨速度大，损每颗高磨粒街切除脏切削腿厚度雕变小索。减少周表面荒层冷冒作硬煮化的欢措施1)合理流选择鲁刀具种几何弦参数如较趴大前束角与衔后角,刃磨,减小番切削刃猛口圆遮角半屈径;2)控制却后刀爆面磨俗损3)较高监的切绞削速叙度,较小赌的进苍给量4)有效阅的切窄削液机械制造工艺与装备第七章机械加工表面质量（1）组位织变脱化与催烧伤高温--谨-金相迎组织们变化--面-烧伤磨削迟烧伤口：磨削冶时，医当磨索削表女面局凝部区怎域的裳温度圾超过幅工件泼材料激的相谈变温嘴度时随，材吩料的产金相肥组织批发生美变化左，表冶层硬阶度随怕之变声化，冤并产匆生残冈余应坟力甚萍至细晒微裂帝纹。机械制造工艺与装备第七章机械加工表面质量二、晃表面柱层材慈料金裕相组吹织变蝇化磨削项淬火输钢：未超既过相角变温踏度超过合相变显温度（冷却观液）超过泉相变阀温度（干磨践）回火烧芬伤退火烧久伤（索、驶屈）淬火烧牧伤机械制造工艺与装备第七章机械加工表面质量烧伤喇和磨挎削热拳的产竖生与胆传出炉有关阀，所由以应减少蔬热的购产生照，增旱加热胞的传搬出。正确推选择尤砂轮选择说较软坊砂轮刮，以宴使磨熊粒脱贵落较望快（自锐),选择替有弹臣性的宾结合仇剂。（2）改趟善磨技削烧坡伤的收工艺师途径机械制造工艺与装备第七章机械加工表面质量ap合理边选择勉磨削捧用量ftVs、Vw较小雀的磨冒削深疤度ap同时窗提高只砂轮曾和工蒸件速兄度νw较大洋的横肃向进拿给量机械制造工艺与装备第七章机械加工表面质量加大崖横向偷进给例量ft对减曲轻烧版伤有蜻好处甩。及时龟修正吼砂轮有效内冷却机械制造工艺与装备第七章机械加工表面质量机械制造工艺与装备第七章机械加工表面质量大气稼孔或知开槽奏砂轮在砂运轮的茶圆周刊上开酿一些伐横槽请，能是使砂玩轮将哨冷却亮液带递入磨继削区冶，有狼效防视止工具件烧爬伤。机械制造工艺与装备第七章机械加工表面质量残余淹应力:没有虽外力盯作用定下零导件内约存留拳的外漆力。残余截拉应豆力残余客压应联力（提高机耐磨框性、搁抗疲盾劳性靠）（易孩产生哄裂纹碍，降漠低耐拒磨性巩、抗惜疲劳兵性）三、棕表面电金属泄的残剧余应报力机械制造工艺与装备第七章机械加工表面质量冷塑荣性变绝形挤压喘与摩蓝擦--表面安：压里层车：拉1)产生纵残余裹应力颠的原咏因表面架：拉顾伸塑俘变，蝇里层馆：弹真性变概形切削滑过后弹性劫恢复,受外火层牵塔制表：构压，浩里：紧拉机械制造工艺与装备第七章机械加工表面质量热塑识性变拍形热膨恨胀--表面禁：拉里层瓣：压表层归：热破压应狂力切削汉过后表层公收缩您受里猪层牵粱制表面段：拉的，里浩层：淘压机械制造工艺与装备第七章机械加工表面质量相变称引起锣的体司积变萄化相变筛使体碌积膨险胀表面主：压里层娃：拉切削瓣加工涛：冷动塑性宿变形街（压痒）磨削玻加工保：热坛塑、规体积旱变化亦（拉添）γ马氏原体=7先.7叠5t／m3，γ奥氏技体=7仪.9超6t／m3，γ铁素佣体=7干.8舌8t／m3，γ珠光桂体=7玻.7梅8t／m3）相变饱使体顶积缩晓小表面跟：拉里层猜：压机械制造工艺与装备第七章机械加工表面质量例如留：淬键火钢猾表面肥回火脖，表姥层金袋属由壁马氏笛体转悉变成学屈氏诱体或谊索氏搏体，桑密度遥由7.优75变为7.宰78授g/痛cm3，表面亭产生皂什么池应力到？多稻少？机械制造工艺与装备第七章机械加工表面质量影响抗残余崖应力绍的工遮艺因丽素比较踩复杂,通常凡能只减少若塑变蔬和降因低切到削(磨削)温度的因他素能萝使残堪余应缺力减横少。机械制造工艺与装备第七章机械加工表面质量零件孩的破王坏形安式：疲劳散破坏交变完载荷--疾-微观悦裂纹--并-受拉,扩大--伶-断裂(最终庄工序:产生掩残压)机械制造工艺与装备第七章机械加工表面质量滑动卫磨损滚动把磨损2．零旗件主竭要工姥作表怪面最穿终加符工工含序加族工方采法在表蚂面层纠下h深处骂产生淘压应丝式力的油加工闷方法(最终桌工序:产生貌残拉)冷压冷态某塑性变旷形表面解粗糙贴度值硬度残余爸压缩秘应力表面唤强化忌工艺泄：主要挪方法辈有:滚压悔、喷虾丸、卷挤孔邪等。机械制造工艺与装备第七章机械加工表面质量1）喷洁丸强集化喷丸唱强化雹是利顺用大腹量快臂速运锅动的珠丸打击档被加紫工工龟件表爪面，撑使工团件表品面产伟生冷硬卡层和震压缩城残余奸应力，可没显著匙提高倦零件撑的疲幕劳强粥度和仇使用脱寿命躁的工碌艺方螺法。机械制造工艺与装备第七章机械加工表面质量2）滚古压加址工滚压蛮加工屡可降乱低表乱面粗役糙度3～5级，扑表面腰硬度遮一般括可提钉高10％～40％，旦表层叔金属奴的耐泽疲劳牛强度有一般冤可提葛高30％～50％。机械制造工艺与装备第七章机械加工表面质量机械制造工艺与装备第七章机械加工表面质量工艺讨系统肯的振乡丰动是辣一种斧十分惨有害专的现塔象，泡原因屠：1）影疏响零厌件的列质量惕和使循用性缎能2）刀偶具极粘易磨敞损（慨甚至唐崩刃麻）3）机吗床寿淡命、聪精度亡降低4）产父生噪弱声，弄污染签环境机械制造工艺与装备第七章机械加工表面质量第五屈节待机臭械加程工过坏程中肆的振装动振动强迫如振动组（受苏迫振箭动）自激刷振动（颤扑振）自由旱振动紧（逐赵渐衰界减）约30固%约65缠%机械制造工艺与装备第七章机械加工表面质量强迫猪振动煎：是残工艺产系统非内外周期辽性干洪扰力的作断用而妻引起凶的振临动。机械制造工艺与装备第七章机械加工表面质量一、兼机械恭加工槐过程辈中的绢强迫折振动机外箩振源厅：由地基统传给裤机床裤。机内详振源高速酸旋转伞件的石不平启衡产启生激色振力梨；传动挺机构门的缺晓陷；切削元过程贴的间专隙性棒；往复配运动梦部件脏的惯序性力1）强妇迫振山动产隔生的蛙原因（如揉冲压肢设备贿等）机械制造工艺与装备第七章机械加工表面质量2）强触迫振从动的薯特征周期辨性激震振力谷引起仗，不馒因阻扁尼而尖衰减促。振动见频率确与干收扰力密的频镇率相明同，顷或是肺干扰报力频焦率的举整数牙倍，泪与系萌统固舅有频惊率无诱关。幅值猎与激阅振力触的幅玻值有呢关，葛与工堆艺系并统的烈动态侦特性约有关击。若干的扰力更的频留率=系统虹固有翠频率芬，则它引起鹅共振榴，幅虹值最这大。机械制造工艺与装备第七章机械加工表面质量消除睛或尽绞量减辛弱外绞界干矿扰力霜；外振恒源，呼采用久隔离提措施怜；内振芽源，挣移出匆隔振为，或冻精平酷衡；避免聪出现蒙共振仍现象姿；增大麻系统登刚度搬和阻宏尼。3）消些除或职减弱右强迫鬼振动饭途径机械制造工艺与装备第七章机械加工表面质量1）自激仙振动敢产生服条件和特国性无周芦期性筝外力贯作用岸，而医由系妖统内旱部激既发反唐馈产核生的棍周期航性振衰动。集自激须振动场频率牧接近垫于系慎统某绢一薄罪弱振扬型的猎固有淋频率挎。机械制造工艺与装备第七章机械加工表面质量二、骗机械粪加工寺过程魂中的府自激摸振动尝（颤进振）电动机机床振动系统调节系统（切削过程）移动位移y（t）变切削力F（t）自激扭振动阴闭环帐系统振入饥：切削尚力对王振动拦系统叼作负盐功E振入振出塌：切削可力对容振动填系统扶作正在功E振出产生自激振动E振出E振入自激绝振动幻玉产生学条件毯：机械制造工艺与装备第七章机械加工表面质量特性访：自激健振动陪频率职接近王系统吊固有笛频率瓜；由偶呜然触瓣发引质起，投振动渠所需凶交变巷力由振丹动本盒身引村起；E振出>E振入能量巩补充输。机械制造工艺与装备第七章机械加工表面质量负摩企擦原浸理再生钢原理振型隙耦合稳原理滞后忌原理2）自狂激振振动的任激振驱学说机械制造工艺与装备第七章机械加工表面质量负摩良擦原雪理（浇负摩膛擦激膝振学鹊说）FyvFy主要完取决全于切清削与刀具裹相对冰运动恶所产归生的姜摩擦圾力