4-2机械加工表面质量.ppt

2） 热态塑性变形 表层产生残余拉应力，里层产生产生残余压应力 切削热在表层金属产生残余拉应力的示意图 3） 表面层金相组织变化 比容大的组织→比容小的组织→体积收缩，产生拉应力，反之，产生压应力。（密度小，比容大） 回火烧伤：马氏体→托氏体（或索氏体），密度增大，比容减小，表层金属产生残余拉应力，里层产生残余压应力。 淬火烧伤：马氏体→二次淬火的马氏体，密度减小，比容增大，表层产生残余压应力，里层产生残余拉应力。 机电工程系 任何机械加工所得到的零件表面．实际上都不是完全理想的表面，实践表明，机械零件的破坏．一般总是从表面层开始的。这说明零件的表面质量是至关重要的．它对产品的质量有很大影响。 研究加工表面质量的目的，就是要掌握机械加工的各种工艺因素对加工表面质量影响的规律，以便应用这些规律控制加工过程．最终达到提高加工表面质量、提高产品使用性能的目的。 §4-2 机械加工表面质量 一、表面质量的基本概念 零件表面质量 表面粗糙度 表面波度 表面物理力学性能的变化 表面微观几何形状特征 表面层冷作硬化 表面层残余应力 表面层金相组织的变化 a）波度 b）表面粗糙度 零件加工表面的粗糙度与波度 RZ λ Hλ RZ 1、表面的几何形状误差 表面粗糙度：加工表面的微观几何误差. 表面波度：加工表面不平度波长与波高比值在50~1000的几何形状误差 纹理方向：表面刀纹的方向 伤痕：加工表面个别位置出现的缺陷 2、表层金属的力学物理性能和化学性能 表面层金属的冷作硬化 表面层的残余应力 表面层金相组织的变化 二、表面质量对零件使用性能的影响 1．表面质量对零件耐磨性的影响 （1）表面粗糙度对零件耐磨性的影响 表面粗糙度太大和太小都不耐磨。如图所示： 表面粗糙度太大，接触表面的实际压强增大，粗糙不平的凸峰相互咬合、挤裂、切断，故磨损加剧； 表面粗糙度太小，也会导致磨损加剧。因为表面太光滑，存不住润滑油，接触面间不易形成油膜，容易发生分子粘结而加剧磨损。 表面粗糙度的最佳值与机器零件的工作情况有关，载荷加大时，磨损曲线向上、向右移动，最佳表面粗糙度值也随之右移。 （2）表面层的冷作硬化对零件耐磨性的影响 加工表面的冷作硬化，一般能提高零件的耐磨性。因为它使磨擦副表面层金属的显微硬度提高，塑性降低，减少了摩擦副接触部分的弹性变形和塑性变形。 并非冷作硬化程度越高，耐磨性就越高。这是因为过分的冷作硬化，将引起金属组织过度“疏松”，在相对运动中可能会产生金属剥落，在接触面间形成小颗粒，使零件加速磨损。 2．表面质量对零件疲劳强度的影响 （1）表面粗糙度对零件疲劳强度的影响 表面粗糙度越大，抗疲劳破坏的能力越差。 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容易引起应力集中，产生疲劳裂纹。 表面粗糙度值越小，表面缺陷越少，工件耐疲劳性越好；反之，加工表面越粗糙，表面的纹痕越深，纹底半径越小，其抗疲劳破坏的能力越差。 （2）表面层冷作硬化与残余应力对零件疲劳强度的影响 适度的表面层冷作硬化能提高零件的疲劳强度。 残余应力有拉应力和压应力之分，残余拉应力容易使已加工表面产生裂纹并使其扩展而降低疲劳强度 残余压应力则能够部分地抵消工作载荷施加的拉应力，延缓疲劳裂纹的扩展，从而提高零件的疲劳强度。 （1）表面粗糙度对零件配合精度的影响 表面粗糙度较大，则降低了配合精度。 （2）表面残余应力对零件工作精度的影响 表面层有较大的残余应力，就会影响它们精度的稳定性。 3.表面质量对零件工作精度的影响 表面质量对零件使用性能的影响 零件表面质量 粗糙度太大、太小都不耐磨 适度冷硬能提高耐磨性 对疲劳强度的影响 对耐磨性影响 对耐腐蚀性能的影响 对工作精度的影响 适度冷硬、残余压应力能提高疲劳强度 粗糙度越大、工作精度降低 残余应力越大，工作精度降低 粗糙度越大，耐腐蚀性越差 压应力提高耐腐蚀性，拉应力反之则降低耐腐蚀性 三、 影响表面粗糙度的因素及其控制 1、切削加工表面粗糙度 切削加工后表面粗糙度的值主要取决于切削残留面积的高度，影响残留面积高度的因素有：刀尖圆弧半径rε，主偏角kr、副偏角kr′，进给量f。如图所示 Rmax Ⅰ Ⅱ f a） vf f κr Rmax vf Ⅰ Ⅱ rε b） （1）几何因素的影响 直线刃车刀（a） 圆弧刃车