机械加工表面质量分析.ppt

1、加工表面质量1概述，1，包含加工表面质量意义：微观几何表面物理力学性能，(1)包含加工表面的几何特征表面几何误差：形状误差：波长/振幅1000表面轮廓曲线通过低通滤波器获得波形。50波长/振幅1000曲面轮廓曲线通过带通滤波器获得正常和边缘形状，曲面微观不均衡误差：波长/振幅50曲面轮廓曲线通常与过程系统的振动相关。(b)加工表面层的物理力学性能变化由加工中的力、热等因素作用，表面金属力学性能变化。1、表面由塑性变形引起的冷化硬化2、表面由热引起的金属相组织变化3、表面力、热等引起的残余应力表面完整性包括微观几何不平衡、力学性能变化等。其次，表面质量对零件使用性能的影响(1)表面质量对工作精度

2、和可维护性的影响零件的工作精度主要与微观几何不平衡有关的精度保持性和与表面耐磨性有关的耐磨性分为三个阶段：表面几何质量、与表面力学性能有关的典型磨损过程。初始磨损阶段、正常磨损阶段、急剧磨损阶段初始磨损阶段结束时的磨损量称为初始磨损量。初始磨损量与表面几何质量相关，在特定负载、润滑条件下，初始磨损量与表面粗糙度之间的关系如下：负载增加且润滑条件恶化时，曲线向右上方移动。也就是说，如果负载增加，润滑条件恶化，则最佳粗糙度会增加。(b)表面质量对耐腐蚀性的影响越大，出现裂纹时耐腐蚀性越低，(3)表面质量对零件疲劳强度的影响表面缺陷引起应力集中，降低疲劳强度。如果表面存在残余压力应力，则疲劳强度会提

3、高。(4)表面质量对零件配合特性的影响表面粗糙度会导致轮廓峰在操作过程中逐渐磨损，零件尺寸发生变化，从而影响配合特性。通常，表面粗糙度应适合加工精度。5-2表面粗糙度和减少的工艺措施，1，切削(1)几何图元1，计算刀尖半径较小的理论粗糙度，平行四边形是单层理论横截面三角形。残留面积h是理论粗糙度f是进给r主偏转r是次偏转r: f=hctg r: h=f/(ctg r ctg r)，(3)切削深度AP的影响一般切削深度AP对粗糙度影响不大，但太小时不能吃刀，摩擦可能很大。2、工件材料的影响工件材料的韧性、可塑性增加、Ra增加工件材料的晶粒均匀性、粒子越小，Ra减少3、刀具材料的影响刀具越硬，耐磨

4、性越强。加工Ra越低，硬质合金刀具加工的Ra高速钢加工后，金刚石刀具的性能：2，砂轮的磨粒由于几何角度而位置不同，三种不同的作用尖锐，位置前切作用尖锐，位置前切作用较钝，位置后磨作用较慢，位置后磨作用与砂轮、工件材料、磨削用量有关。1，四轮：四轮粒度表面粗糙度Ra *普通磨料的粒度用粒度编号表示，每英寸长度的网格数是粒度编号。微粉以最大粒子最大尺寸的微米表示，例如W28、W14。，2、使用磨削的砂轮速度v砂表面粗糙度Ra、工作速度v工作表面粗糙度Ra、相对于工作进给f表面粗糙度Ra的砂轮、磨削深度AP表面粗糙度Ra、根据上述实验关系，可以得到经验公式：3、砂轮修剪砂轮修剪质量越高，磨削表面质量

5、越好。3，超精密研究，磨削，珩磨，磨削超精密研究，磨削，珩磨，抛光加工的共同特征如下：1加工运动：a，工件低速旋转运动；b、磨杆轴向进给运动：c、磨杆高速往复振动。2，切削工艺：4个阶段(1)可分为强烈的切削阶段。几座山峰的压力很大，切削作用很大。(2)正常切削阶段：增大接触面积，减少接触压力，减少切削效果(3)弱切削阶段：接触面积更大，接触压力更小，磨机具有抛光作用。(4)停止切削阶段：工件研究平整，接触压力小，在磨石和工件之间形成油膜，切削停止。(b)研磨和研磨可达到高精度和表面质量。基本原理：通过工件和硬研究工具之间的磨料或磨料流产生机械摩擦和化学作用，消除小加工馀量。1，研磨特性：(1

6、)研究球比较软，由铸铁、塑料、硬木制成。(2)磨料混合了化学物质，机器和化学作用同时进行，研磨运动轨迹复杂，保证了均匀性。(3)加工表面质量高。2、研究工具：磨料必须柔软适当，组织必须均匀。粗糙的研究使用铜，铝，精密的研究使用铸铁。3，磨料：磨料是磨料和油的混合剂。磨料类型：金刚石粉、碳化硅、氧化铝等。油产生化合磨料。化学腐蚀作用。油类：油酸、凡士林、变压汽油。4，磨削参数(1)磨料粒度：粒度、粗糙度、效率。(2)磨削速度：正常磨削速度0.5m/s，精细研究速度0.16m/s. (3)磨削馀量：手动磨削馀量10m，机器磨削馀量15m。(4)磨削压力：粗糙研究0.10.3MPa，精细研究0.01

7、0.1MPa .(3)珩磨：使用精密油石相对于工件螺旋移动，油石弹性压在工件表面。抛光后表面粗糙度可达Rz0.4Rz3.2，有时可达Rz0.1以下。(4)抛光：原理类似于抛光，但研究机构使用非织造布等柔软材料。闭合可用于加工自由形式曲面。5-3表面层的物理、机械特性和改进的工艺措施，1，表面层的冷硬化1，定义，2，测量指标：硬化层深度：H表面微硬度：H硬化程度：N=(H-H0)/H0，3，物理因素为冷变形速度，塑性变形，冷硬化。变形温度(0.250.3)的金属熔体温度加倍，变形的金属组织就会恢复，冷硬化。(a)影响表面层冷硬化的因素1，刀具：刀片钝圆半径，冷硬化；后刀磨损，变冷。2、切削能力：

8、切削速度、切削温度、冷硬化；转移，冷却凝固。3、加工材料：硬度、冷硬化；可塑性，冷凝固。(2)减少表面层冷硬化的措施1，合理选择工具几何参数的前边缘，冷硬化。后角，冷硬化；钝圆半径，冰冷凝固。2、后刀面磨损限制3、切削量切削速度、冷带硬化；转移，冷却凝固。，2，表面层的金相组织变化切削一般不会导致金相组织变化，磨削由于单位切削截面消耗的功率大，经常导致金相组织变化。磨削硬化钢时容易发生的烧伤：回火烧伤：磨削区温度超过马氏体转变温度，但相变不达到温度，产生回火组织(烧结或折射体)。火烧伤：磨削区温度超过相变温度，冷却液急冷，表层出现二次火马体。退火烧伤：磨削区温度超过相变温度，不使用冷却液，工件

9、冷却缓慢，发生退火。表面颜色和烧伤之间的关系：石墨蓝微黄色硫，3，表面层残余应力定义：消除外力和热源后零件内部自身的平衡应力，称为残余应力。残余应力的原因：(1)局部温度升高导致的热应力*材料在高温下处于塑性状态，温度升高导致体积膨胀导致塑料流动。*材料在低温下处于弹性状态，因温度下降体积减少而收缩，受下层材料限制，发生弹性变形，形成残余应力。将材质从20C提升到800C，然后返回到20C。此金属长度L的相对伸长为：结果残余拉伸应力为，(2)局部金相变化引起的相变应力残余奥氏体回火马氏体：体积膨胀，表面为残余压力应力。马氏体弯曲(电缆)体：体积收缩，表面残余拉伸应力。(c)表面局部冷塑性变形引起的塑性变形应力在切削方向有拉应力，在垂直方向有压力应力。，工件速度、磨削温度；输送，研磨温度。*磨削区温度面分布规则：通过同时提高工件速度、温度面、高温层厚度砂轮和工件速度，可以减少高温层厚度，控制表面粗糙度。薄的烧伤层可以在抛光时去除。18CrNiWA钢磨削时的无烧伤临界比曲线：(2)提高冷却效果1，高压流量冷却，四轮精炼，冷却强化2，在砂轮上安装空气挡板，消除附着的气流。3、使用车轮