《机械制造工程学》课程教学资源（PPT课件）第七章 机械加工表面质量

第七章机械加工表面质量 第一节表面质量的概念 第二节影响表面质量的因素 第三节控制加工表面质量的措施

第七章 机械加工表面质量 第一节 表面质量的概念 第二节 影响表面质量的因素 第三节 控制加工表面质量的措施

第一节表面质量的概念 表面质量的含义: L 1.加工表面的几何形状特征 ①表面粗糙度 指加工表面的微观几何形2 状误差。波长与波高L-H3 的比值小于50。 表面粗糙度的现行标准为 形状误差、表面粗糙度及波度的示意关系 GB/T131-93。 表示方法:Ra、Rz、Ry。 ②表面波度 指表面刀纹的方向。它取 介于形状误差与表面粗糙快于表面形成所采用的机械 长切工方法。 度之间的周期性形状误差。 波长与波高(2H2)的比值 般为:50~1000 b) 加工表面层沿深度方向的变化情况

第一节 表面质量的概念 一．表面质量的含义： 1. 加工表面的几何形状特征： ① 表面粗糙度 指加工表面的微观几何形 状误差。波长与波高(L3 /H3 ) 的比值小于50。 表面粗糙度的现行标准为： GB/T131-93。 表示方法：Ra、Rz、Ry。 ② 表面波度 介于形状误差与表面粗糙 度之间的周期性形状误差。 波长与波高(L2 /H2 )的比值一 般为：50~1000。 ③ 纹理方向 指表面刀纹的方向。它取 决于表面形成所采用的机械 加工方法

表面质量的含义: 2.加工表面的物理力学性能的变化: ①表面层因塑性变形引起的加工硬化(冷作硬化); ②表面层因力或热的作用产生的残余应力; ③表面层因切削热或磨削热的作用引起的金相组织变化;

一．表面质量的含义： 2. 加工表面的物理力学性能的变化： ①表面层因塑性变形引起的加工硬化（冷作硬化）； ②表面层因力或热的作用产生的残余应力； ③表面层因切削热或磨削热的作用引起的金相组织变化；

表面质量对零件使用性能的影响 1.对零件耐磨性的影响: ①表面粗糙度对耐磨性的影响 ②刀纹方向对耐磨性的影响 ③冷作硬化对耐磨性的影响 皮 0。75 ④残余应力对耐磨性的影响 0.50 表面为压应力时,耐磨性高。 0.25 2.对零件耐疲劳性的影响: ①表面粗糙度对耐疲劳性的影响 0.630.320.160080.04 ②残余应力对耐疲劳性的影响 轮廓算术平均偏差Ra/μm 表面为压应力时,耐疲劳性好 ⑧冷作硬化对耐疲劳性的影响 时间t 冷作硬化程度→耐疲劳性 刀纹方向对耐磨性的影响

二．表面质量对零件使用性能的影响 1. 对零件耐磨性的影响： ① 表面粗糙度对耐磨性的影响 ② 刀纹方向对耐磨性的影响 ③ 冷作硬化对耐磨性的影响 ④ 残余应力对耐磨性的影响 表面为压应力时，耐磨性高。 2. 对零件耐疲劳性的影响： ① 表面粗糙度对耐疲劳性的影响 ② 残余应力对耐疲劳性的影响 ③ 冷作硬化对耐疲劳性的影响 表面为压应力时，耐疲劳性好。 冷作硬化程度↗ → 耐疲劳性↗

表面质量对零件使用性能的影响 3.对零件耐腐蚀性的影响: Ra值入 耐腐蚀性∠ 表面压应力表面致密匚[耐腐蚀性入 4.对零件配合精度的影响: 定的精度应有相应的表面粗糙度 定的尺寸公差要有相应的表面粗糙度! 零件尺寸小于18mm时,推荐:Ra=(0.20-025)T

二．表面质量对零件使用性能的影响 3. 对零件耐腐蚀性的影响： Ra值↗ 耐腐蚀性↙ 表面压应力 表面致密 耐腐蚀性↗ 4. 对零件配合精度的影响： 实验研究表明： 零件尺寸大于50mm时，推荐：Ra=(0.1~0.15)T 零件尺寸在18~50mm时，推荐：Ra=(0.15~0.20)T 零件尺寸小于18mm时，推荐： Ra=(0.20~0.25)T 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！

第二节影响表面质量的因素 切削加工中影响表面粗糙度的因素 1.几何因素: R ctg + ctoK r 人 考虑刀尖圆弧角 H max 理想轮廓 实际轮郎 f,K,K个 R值

第二节 影响表面质量的因素 一．切削加工中影响表面粗糙度的因素 1. 几何因素： max ' r r ctg ctg f R  +  = 考虑刀尖圆弧角： r f R H 8 2 max = =  ' , , r r f   Ra值↗

切削加工中影响表面粗糙度的因素 2.物理因素: 切!R ①切削速度: 积屑 B R a max v/→Ra A ②工件材料性质 C ③刀具几何形状、材料 十 前角/R值 ④冷却润滑: 3.工艺系统的振动: (c)层积阶段 (d)刮成阶段 鳞刺形成的四个阶段

一．切削加工中影响表面粗糙度的因素 2. 物理因素： ① 切削速度： v↗→ Ra↙ ② 工件材料性质： ③ 刀具几何形状、材料： 前角↗ Ra值↙ ④ 冷却润滑： 3. 工艺系统的振动：

二.磨削加工中影响表面粗糙度的因素 騫蓠量 磨削加工时磨粒很钅 产童伃塑雙形,升 2. 砂纶糍度、修整、 粒度号八造成影团 砂花直伦 功轮的面 硬度入 硬度∠流 ●曲會 ③r 3.冷却 1一液流导管 资嘴罩 内冷却装置

二．磨削加工中影响表面粗糙度的因素 1. 磨削用量 2. 砂轮的特性 ① 粒度： 粒度号↗ Ra值↙ ② 砂轮的硬度： 硬度↗ 难脱落 Ra值↗ 硬度↙ 易脱落 不易保持形状 精度↙ ③ 砂轮的修整： 3. 冷却

影响表面层物理、力学性能变化的因素 1.表面层的加工硬化 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 硬度都提高的现象,称加工硬化。 哑中长 用各种机械加,樱 硬化层深度m硬化程! 加工方法 平均值最大值平均值 车削 30~5020020~50 精细车削 40~80 端铣 40~10020040~60 圆周铣 40~801020~40 钻孔、扩孔 80~20q25060~70 拉孔 20~75-50~100 距表面深度

三．影响表面层物理、力学性能变化的因素 1. 表面层的加工硬化 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 硬度都提高的现象，称加工硬化。 评定指标： ① 表面层的显微硬度 HV ② 硬化层深度 h ③ 硬化程度 N 100% HV HV HV N 0 0  − = 影响因素： ① 刀具 ② 切削用量 ③ 工件材料

影响表面层物理、力学性能变化的因素 2.表面层的金相变化 加工中一产生达到相变温度严产生相变 ①烧伤的形式 1000 退火烧伤 1Oum 20 回火烧伤 数80V 图 去赵 但冷但 淬火烧伤 600 30m 氏 切深=50gm 400 500 10001500 距表面深度/m

三．影响表面层物理、力学性能变化的因素 2. 表面层的金相变化 加工中 产生 θ℃ 达到相变温度 产生相变 ① 烧伤的形式： 退火烧伤 回火烧伤 淬火烧伤 工件表面温度超过相变温度AC3，但 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 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AC3，冷 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 体或索氏体