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1、机械加工表面质量,1）表面层的加工硬化2）表面层金相组织的变化3）表面层的残余应力,（2）表面层的物理力学性能,（1）表面的几何形状特征,1）表面粗糙度 微观误差 波距1mm2）表面波度 微观与宏观之间波距110mm,一、概述,1.表面质量的基本概念,2.表面质量对使用性能的影响,（1）表面质量对零件耐磨性的影响,零件磨损三个阶段：初期磨损阶段正常磨损阶段剧烈磨损阶段,一般来说表面粗糙度值越小耐磨性越好。但太小不易储油接触面发生分子粘接，磨损增加。,表面加工硬化使表层硬度增加耐磨性提高。但硬化过度会使表层剥落，加快零件的磨损。,表面金相组织的变化会导致表层硬度发生变化，影响零件的耐磨性。,（2
2、）表面质量对疲劳强度的影响,（4）表面质量对配合质量的影响,（3）表面质量对耐腐蚀性的影响,表面粗糙度值越大，抗疲劳破坏能力越差；表面残余拉应力促使裂纹扩展，压应力阻止裂纹扩展；表层加工硬化适度会提高疲劳强度，过大易产生裂纹,表面粗糙度值越大，抗腐蚀性越差；表层加工硬化及金相组织变化易产生内应力，导致应力腐蚀开裂，降低零件腐蚀性，而压应力有利微裂纹闭合,表面粗糙度值越大，零件配合精度越低。,二、影响加工表面质量的因素,1.影响表面粗糙度的因素,（1）切削加工影响表面粗糙度的因素,1）刀具几何形状的影响,H=f/(cotr+cotr),H=r(1-cos)f 2/8 r,减小f、r、r及加大r，
3、可减小残留面积的高度,2）工件材料的性质,工件材料塑性越好，塑性变形越大，易产生积屑瘤和鳞刺，加工表面粗糙。适当增大刀具前角，提高刃磨质量，合理选择切削液，抑制积屑瘤和鳞刺。,3）切削用量,切削速度对表面粗糙度影响很大，切削塑性材料时切削速度处在产生积屑瘤和鳞刺范围内，加工表面粗糙。,（2）磨削加工影响表面粗糙度的因素,1）砂轮的粒度 磨粒越细表面粗糙度值越小,2）砂轮的硬度 硬度适当表面粗糙度值小,3）砂轮的修整 微刃性等高性好粗糙度值小,4)砂轮的组织,5)砂轮磨粒材料,1.影响表面粗糙度的因素,1.影响表面粗糙度的因素,2）磨削加工影响表面粗糙度的因素,6）砂轮的速度越高,工件表面的粗糙
4、度值就越小7)增大工件速度,表面粗糙度值将增加 径向进给量增加，粗糙度值增大；光磨次数增多，粗糙度值减小,轴向进给量粗糙度值增大,8）冷却润滑液 降低表面粗糙度值,2.影响表面层物理力学性能的因素,（1）表面层的加工硬化,1）加工硬化产生的原因,表层材料塑性变形剪切滑移晶格畸变晶粒伸长纤维化,加工硬化的评定指标：表层金属的显微硬度 HV 硬化层深度 h 硬化程度 N N=（HV-HV 0）/HV 0）100%,（1）表面层的加工硬化）影响切削加工硬化的主要因素,刀具：刀刃钝圆半径，冷作硬化；后刀面磨损，冷作硬化。切削用量：切削速度，切削温度，则 冷作硬化；进给量，冷作硬化。被加工材料：硬度，冷
5、作硬化；塑性，冷作硬化。,2.影响表面层物理力学性能的因素,Go,back,2.影响表面层物理力学性能的因素,（1）表面层的加工硬化）影响磨削加工硬化的主要因素工件材料性能的影响:工件材料主要从塑性变形和导热性两个方面影响表面冷作硬化。塑性变形大，强化倾向大。导热性高,弱化倾向小。磨削用量的影响:工件转速增加，表面层的冷硬增大。砂轮速度增加,冷硬程度 降低,磨削深度增大，表面冷硬倾向增加。砂轮的影响:砂轮粒度越大，每颗磨粒的载荷越小，冷硬程度也越小。,(2)表层的残余应力,残余应力产生的原因：1）热态塑性变形,2）金相组织的变化,3）冷态塑性变形局部温升过高引起的热应力:材料在高温下，处于热塑
6、性状态，因温度升高体积膨胀,当温度降低体积减小而发生收缩，受下层材料的限制，则表层形成残余拉应力。局部金相组织变化引起的相变应力残余奥氏体回火马氏体：体积膨胀，表层为残余压应力；马氏体屈（索）氏体：体积收缩，表层为残余拉应力。表面局部冷塑变形引起的塑变应力表层被拉长,表层存在压应力，里层存在压应力。另外,金属发生冷塑变形，比重下降，体积增大，使表层存在压应力,下层存在拉应力,(2)表层的残余应力,1)影响切削表层残余应力的因素切削用量影响 进给量，会使表层金属塑性变形增加，残余应力的数值及扩展深度相应增大。切削速度,冷塑性变形,热塑性变形,金相组织发生变化的可能性增加.刀具角度的影响:前角.切
7、削刃钝圆半径、刀具磨损状态.工件材料的影响:塑性大的材料，切削加工后表面层一般产生残余拉应力；脆性材料,表面层产生残余压应力。,(2)表层的残余应力,1)影响磨削表层残余应力的因素若热因素起主导作用，工件表面将产生拉伸残余应力。若塑性变形起主导作用，工件表面将产生压缩残余应力。磨削用量的影响:磨削深度对表面层残余应力的性质、数值有很大影响。砂轮速度,表面金属产生拉伸残余应力的倾向增大。加大工件的回转速度和进给速度,表面金属中产生拉伸残余应力的趋势逐渐减小，而产生压缩残余应力的趋势逐渐增大。工件材料的影响:工件材料的强度越高、导热性越差、塑性越低，在磨削时表面金属产生拉伸残余应力的倾向就越大。,
8、（3）表面层材料的金相组织变化,切削加工时切削热大部分被切屑带走对金相组织影响小，磨削时工件温升高引起金相组织显著变化.这种高温使表层金属的金相组织产生变化，造成表层金属硬度下降，工件表面呈现氧化膜颜色，这种现象称为磨削烧伤。,（3）表面层材料的金相组织变化,磨削淬火钢时容易出现的三种烧伤：回火烧伤：磨削区温度超过马氏体转变温度，而未达相变温度，产生回火组织（索氏体或屈氏体）。淬火烧伤：磨削区温度超过相变温度，由于冷却液 急冷，表层出现二次淬火马氏体。退火烧伤：磨削区温度超过相变温度，不用冷 却液，工件缓慢冷却，发生退火。,（3）表面层材料的金相组织变化,表面颜色与烧伤之间的关系：黑 青 淡青 米黄 淡黄,（3）表面层材料的金相组织变化,避免和减轻磨削烧伤的基本途径(1)正确选择砂轮.选择较软的砂轮.(2)合理选择磨削用量(3)改善冷却条件,3.机械加工过程中的振动,振动主要来自两方面：1）机内振源 旋转件的不平衡、传动机构的缺陷、冲 击、惯性力等引起的振动2）机外振源 其它机床、锻锤等,三、提高表面质量的途径,1.采用精密和光整加工工艺,精密车削、高速精镗、宽刃精刨、精密磨削；光整加工：研磨、超精研磨、珩磨,2.采用冷压强化工艺,滚压、挤压、喷丸强化,3.减小残余应力、防止磨削烧伤及裂纹,
