第三章 機(jī)械加工表面質(zhì)量

第三章機(jī)械加工表面質(zhì)量教學(xué)目的與要求:掌握加工表面質(zhì)量對使用性能影響、熟悉影響粗糙度的因素及改善措施、熟悉影響力學(xué)性能的因素及改善措施教學(xué)重點(diǎn)：影響粗糙度的因素及改善措施、影響力學(xué)性能的因素及改善措施教學(xué)重點(diǎn)的解決辦法:利用課件圖片講解.本章作業(yè)：P1403-2、3-3、3-4、3-5、3-11第三章機(jī)械加工表面質(zhì)量第一節(jié)表面質(zhì)量的概念第二節(jié)影響表面質(zhì)量的因素第三節(jié)控制加工表面質(zhì)量的措施第一節(jié)表面質(zhì)量的概念表面質(zhì)量的含義：加工表面的幾何形狀特征：表面粗糙度指加工表面的微觀幾何形狀誤差。波長與波高(L3/H3)的比值小于50。表面粗糙度的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)為：GB/T131-93。表示方法：Ra、Rz、Ry?！拜喞阈g(shù)平均偏差”“微觀不平度十點(diǎn)高度”“輪廓最大高度”表面波度介于形狀誤差與表面粗糙度之間的周期性形狀誤差。波長與波高(L2/H2)的比值一般為：50~1000。紋理方向指表面刀紋的方向。它取決于表面形成所采用的機(jī)械加工方法。表面缺陷指加工表面出現(xiàn)的缺陷。如砂眼、氣孔、裂紋等。表面質(zhì)量的含義：加工表面的物理力學(xué)性能的變化：表面層因塑性變形引起的加工硬化（冷作硬化）；表面層因力或熱的作用產(chǎn)生的殘余應(yīng)力；表面層因切削熱或磨削熱的作用引起的金相組織變化；表面質(zhì)量對零件使用性能的影響對零件耐磨性的影響：表面粗糙度對耐磨性的影響刀紋方向?qū)δ湍バ缘挠绊懤渥饔不瘜δ湍バ缘挠绊憵堄鄳?yīng)力對耐磨性的影響表面為壓應(yīng)力時，耐磨性高。對零件耐疲勞性的影響：表面粗糙度對耐疲勞性的影響殘余應(yīng)力對耐疲勞性的影響冷作硬化對耐疲勞性的影響表面為壓應(yīng)力時，耐疲勞性好。冷作硬化程度↗→耐疲勞性↗表面質(zhì)量對零件使用性能的影響對零件耐腐蝕性的影響：Ra值↗耐腐蝕性↙表面壓應(yīng)力表面致密耐腐蝕性↗對零件配合精度的影響：實(shí)驗(yàn)研究表明：零件尺寸大于50mm時，推薦：Ra=(0.1~0.15)T零件尺寸在18~50mm時，推薦：Ra=(0.15~0.20)T零件尺寸小于18mm時，推薦：Ra=(0.20~0.25)T一定的精度應(yīng)有相應(yīng)的表面粗糙度！一定的尺寸公差要有相應(yīng)的表面粗糙度！第二節(jié)影響表面質(zhì)量的因素切削加工中影響表面粗糙度的因素幾何因素：考慮刀尖圓弧角：Ra值↗切削加工中影響表面粗糙度的因素物理因素：切削速度：v↗→Ra↙工件材料性質(zhì)：刀具幾何形狀、材料：前角↗Ra值↙冷卻潤滑：工藝系統(tǒng)的振動：磨削加工中影響表面粗糙度的因素磨削用量砂輪的特性粒度：粒度號↗Ra值↙砂輪的硬度：硬度↗難脫落Ra值↗硬度↙易脫落不易保持形狀精度↙砂輪的修整：冷卻影響表面層物理、力學(xué)性能變化的因素表面層的加工硬化機(jī)械加工中，金屬被加工表面層受切削力的作用產(chǎn)生塑性變形，使晶格扭曲，晶粒間產(chǎn)生滑移剪切，晶粒被拉長、纖維化甚至碎化，引起表面層的強(qiáng)度和硬度都提高的現(xiàn)象，稱加工硬化。評定指標(biāo)：表面層的顯微硬度HV硬化層深度h硬化程度N影響因素：刀具切削用量工件材料(1)切削加工的加工硬化A:切削用量：進(jìn)給量、切削速度進(jìn)給量↗B:刀具形狀及磨損：切削刃鈍圓半徑C:加工材料：塑性、碳鋼含碳量切削力↗、變形↗硬化↗切削速度↗力、熱作用程度？硬化？半徑↗切削力↗、變形↗硬化↗后刀面磨損↗切削力↗、變形↗硬化↗熱量↗↗硬化↙后刀面磨損↗↗硬化↗塑性↗（2）磨削加工的加工硬化A:工件材料：塑性、導(dǎo)熱性B:磨削用量：背吃刀量、縱向進(jìn)給量、工件速度、砂輪速度C:砂輪粒度硬化↗塑性↗熱集中程度↙導(dǎo)熱性↗弱化程度↙磨削力↗熱量↗硬化↗aP↗V砂輪↗f↗V工件↗硬化↗硬化↗弱化程度↗硬化↙熱集中程度↙弱化程度↙硬化↗硬化↙粒度↗磨粒作用力↙影響表面層物理、力學(xué)性能變化的因素表面層的金相變化加工中產(chǎn)生θ℃達(dá)到相變溫度產(chǎn)生相變燒傷的形式：退火燒傷回火燒傷淬火燒傷工件表面溫度超過相變溫度AC3，但無冷卻液，工件表面被退火。工件干磨時易發(fā)生這種燒傷。工件表面溫度未達(dá)到相變溫度AC3，但超過馬氏體的轉(zhuǎn)變溫度，工件表層組織為回火屈氏體或索氏體。工件表面溫度超過相變溫度AC3，冷卻充分，工件表面被二次淬火。但淬透層很薄，其下層仍為回火屈氏體或索氏體。表面層的金相變化影響磨削燒傷的因素：磨削用量aP↗工件表層溫度↗↗燒傷↗↗V砂輪↗工件表層溫度↗燒傷↗f↗工件表層溫度↙燒傷↙V工件↗工件表層溫度↗熱源作用時間↙燒傷↙工件材料:導(dǎo)熱性砂輪特性：硬度冷卻：方式（效果）影響表面層物理、力學(xué)性能變化的因素表面層的殘余應(yīng)力冷態(tài)塑性變形熱態(tài)塑性變形局部金相組織變化在切削力的作用下，已加工面受后刀面的擠壓，使晶格扭曲，表層金屬比容積增大，體積膨脹，而內(nèi)層金屬又阻止其伸長。故加工后表面層殘余應(yīng)力為壓應(yīng)力(-)，里層為拉應(yīng)力(+)。在切削熱的作用下，已加工面產(chǎn)生熱膨脹，此時表層產(chǎn)生熱壓應(yīng)力。加工后，表層已產(chǎn)生的熱塑性變形收縮受到內(nèi)層金屬的阻礙。故加工后表面層殘余應(yīng)力為拉應(yīng)力(+)，里層為壓應(yīng)力(-)。不同的金相組織有不同的密度，如ρM=7.75g/cm3ρA=7.96g/cm3、ρP=7.78g/cm3、ρF=7.88g/cm3當(dāng)金相組織變化時，由于密度不同，體積會發(fā)生變化。如果表層金屬膨脹則殘余應(yīng)力為壓應(yīng)力(-)，反之，如果表層金屬體積縮小則產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力(+)。例如：淬火鋼表面回火，表層金