机械制造技术基础 课件 5.4 影响机械加工表面质量的因素

第5章

机械加工质量控制机械制造技术基础概述5.1影响机械加工精度的因素5.2加工误差的综合分析5.3影响机械加工表面质量的因素5.4机械加工过程中的振动5.5第5章

机械加工质量控制5.4影响机械加工表面质量的因素5.4.1加工表面质量对零件使用性能的影响1.表面质量对耐磨性的影响。零件的耐磨性不仅与摩擦副的材料、热处理情况和润滑条件有关，而且还与摩擦副表面质量有关。1)表面粗糙度对耐磨性的影响。一般说来，表面粗糙度值越大越不耐磨。但表面粗糙度值也不能太小，因存不住润滑油使接触面间容易发生分子黏接，也会导致磨损加剧。2)表面冷作硬化对耐磨性的影响。零件加工表面层的冷作硬化使表面金属层的显微硬度提高，可降低磨损；但是过度的冷作硬化，将使加工表面层金属组织过度“疏松”，严重时会产生微观裂纹和剥落，从而降低耐磨性。3）表面纹理对耐磨性的影响。表面质量对零件疲劳强度的影响。1)表面粗糙度。表面粗糙度对承受交变载荷零件的疲劳强度影响很大。在交变载荷作用下，表面粗糙度的凹谷部位、划痕和裂纹容易引起应力集中，出现疲劳裂纹，加速疲劳破坏。减小零件的表面粗糙度，可以提高零件的疲劳强度。2）表面层物理力学性能。表面层金属存在一定的冷作硬化能够缓和已有裂纹的扩展和新裂纹的产生，可提高零件的耐疲劳强度；但冷作硬化强度过高时，可能会产生较大的脆性裂纹反而降低疲劳强度。加工表面层的残余应力对疲劳强度的影响很大，残余压应力可部分抵消交变载荷施加的拉应力，阻碍和缓和疲劳裂纹的产生或扩展，可以提高疲劳强度。但残余拉应力容易使零件在交变载荷下产生裂纹，而使耐疲劳强度降低。5.4.1加工表面质量对零件使用性能的影响3.表面质量对抗腐蚀性能的影响。1)表面粗糙度。零件表面粗糙度越大，与气体、液体接触面积越大，潮湿空气和腐蚀介质越容易沉积于表面而发生化学腐蚀。2)表面层物理力学性能。加工表面的冷作硬化和残余应力，使表层材料处于高能位状态，有促进腐蚀的作用。减小表面粗糙度，控制表面的加工硬化和残余应力，可以提高零件的抗腐蚀性能。当零件表面层有残余压应力时，能够阻止表面裂纹的进一步扩大，有利于提高零件表面抵抗腐蚀的能力。4.表面质量对零件配合质量的影响。对于间隙配合，零件表面越粗糙，初期磨损越大，使配合间隙增大，从而改变原有的配合性质，降低配合精度。对于过盈配合，表面粗糙度值越大，两表面相配合时表面凸峰越易被挤平，会使有效过盈量减小，降低了连接强度，因此配合精度要求较高的表面，应具有较小的表面粗糙度值。5.4.1加工表面质量对零件使用性能的影响5.4.2影响加工表面质量的因素1.影响表面粗糙度的因素在机械加工中，产生表面粗糙度的主要原因可归纳为两方面：一是：

几何因素造成的已加工表面粗糙：由于切削刃的形状和进给量的影响，在加工表面上会遗留下来切削层残留面积，就形成了理论表面粗糙度。但由于切削过程中材料有塑形变形，切削加工后表面粗糙度的实际轮廓形状一般都与纯几何因素所形成的理论轮廓有较大的差别；二是：物理因素造成的表面粗糙：即被加工材料性质及切削机理有关，主要原因有积屑瘤、鳞刺、振动、摩擦、切削刃不平整、切屑划伤等。不同的加工方法，因切削机理不同，产生的表面粗糙度也不同，一般磨削加工表面的表面粗糙度值小于切削加工表面粗糙度。5.4.2影响加工表面质量的因素1)影响加工表面冷作硬化的因素。已加工表面冷作硬化程度取决于产生塑性变形的力和变形速度以及切削温度。影响冷作硬化的工艺因素主要考虑以下三个方面：(1)切削用量;(2)工件材料;(3)刀具2.影响表面物理力学性能的因素机械加工中工件表面层物理力学性能发生变化，主要表现在表面层金相组织、显微硬度的变化和出现残余应力。2)影响加工表面残余应力的因素。(1)冷态塑性变形：会在表面层产生残余应力。(2)热塑性变形：表面层在切削热的作用下产生热膨胀，受基体的牵制产生压应力。。(3)金相组织的影响。切削加工时产生的高温有可能使工件表面层的金相组织发生变化，从而使次熬成产生残余应力。实际上，加工表面层残余应力是以上三方面综合作用的结果。如切削加工中，切削热不高时，以冷塑性变形为主；而如磨削时温度较高，热变形和相变占主导地位。5.4.2影响加工表面质量的因素3)影响加工表面金相组织变化的因素机械加工过程中，若工件的加工区域温度升高到超过工件材料金相组织变化的临界点时，就会发生金相组织变化。一般的切削加工，加工表面温升不高，不会发生表面层金相组织的变化。而磨削加工时，磨削热中的大部分(约80%)将作用在被加工表面，过高的温度往往会使表层金属的金相组织产生变化，使表层金属硬度下降，造成“磨削烧伤”。磨削淬火钢时，磨削烧伤可能会造成表层金属出现以下三种金相组织变化：①回火烧伤：如果切削区的温度未超过淬火钢的相变温度（碳钢的相变温度为720℃），但已超过马氏体的转变温度(中碳钢为300℃)②淬火烧伤：

如果磨削区温度超过了相变温度，再加上切削液的急冷作用③退火烧伤：如果磨削区温度超过了相变温度，而磨削过程又没有切削液，表层金属将产生退火组织，表层金属的硬度将急剧下降，这称为退火烧伤。5.4.2影响加工表面质量的因素5.4.3改善表面质量的途径