第5章

機(jī)械加工質(zhì)量控制機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)概述5.1影響機(jī)械加工精度的因素5.2加工誤差的綜合分析5.3影響機(jī)械加工表面質(zhì)量的因素5.4機(jī)械加工過(guò)程中的振動(dòng)5.5第5章

機(jī)械加工質(zhì)量控制5.4影響機(jī)械加工表面質(zhì)量的因素5.4.1加工表面質(zhì)量對(duì)零件使用性能的影響1.表面質(zhì)量對(duì)耐磨性的影響。零件的耐磨性不僅與摩擦副的材料、熱處理情況和潤(rùn)滑條件有關(guān)，而且還與摩擦副表面質(zhì)量有關(guān)。1)表面粗糙度對(duì)耐磨性的影響。一般說(shuō)來(lái)，表面粗糙度值越大越不耐磨。但表面粗糙度值也不能太小，因存不住潤(rùn)滑油使接觸面間容易發(fā)生分子黏接，也會(huì)導(dǎo)致磨損加劇。2)表面冷作硬化對(duì)耐磨性的影響。零件加工表面層的冷作硬化使表面金屬層的顯微硬度提高，可降低磨損；但是過(guò)度的冷作硬化，將使加工表面層金屬組織過(guò)度“疏松”，嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生微觀裂紋和剝落，從而降低耐磨性。3）表面紋理對(duì)耐磨性的影響。表面質(zhì)量對(duì)零件疲勞強(qiáng)度的影響。1)表面粗糙度。表面粗糙度對(duì)承受交變載荷零件的疲勞強(qiáng)度影響很大。在交變載荷作用下，表面粗糙度的凹谷部位、劃痕和裂紋容易引起應(yīng)力集中，出現(xiàn)疲勞裂紋，加速疲勞破壞。減小零件的表面粗糙度，可以提高零件的疲勞強(qiáng)度。2）表面層物理力學(xué)性能。表面層金屬存在一定的冷作硬化能夠緩和已有裂紋的擴(kuò)展和新裂紋的產(chǎn)生，可提高零件的耐疲勞強(qiáng)度；但冷作硬化強(qiáng)度過(guò)高時(shí)，可能會(huì)產(chǎn)生較大的脆性裂紋反而降低疲勞強(qiáng)度。加工表面層的殘余應(yīng)力對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響很大，殘余壓應(yīng)力可部分抵消交變載荷施加的拉應(yīng)力，阻礙和緩和疲勞裂紋的產(chǎn)生或擴(kuò)展，可以提高疲勞強(qiáng)度。但殘余拉應(yīng)力容易使零件在交變載荷下產(chǎn)生裂紋，而使耐疲勞強(qiáng)度降低。5.4.1加工表面質(zhì)量對(duì)零件使用性能的影響3.表面質(zhì)量對(duì)抗腐蝕性能的影響。1)表面粗糙度。零件表面粗糙度越大，與氣體、液體接觸面積越大，潮濕空氣和腐蝕介質(zhì)越容易沉積于表面而發(fā)生化學(xué)腐蝕。2)表面層物理力學(xué)性能。加工表面的冷作硬化和殘余應(yīng)力，使表層材料處于高能位狀態(tài)，有促進(jìn)腐蝕的作用。減小表面粗糙度，控制表面的加工硬化和殘余應(yīng)力，可以提高零件的抗腐蝕性能。當(dāng)零件表面層有殘余壓應(yīng)力時(shí)，能夠阻止表面裂紋的進(jìn)一步擴(kuò)大，有利于提高零件表面抵抗腐蝕的能力。4.表面質(zhì)量對(duì)零件配合質(zhì)量的影響。對(duì)于間隙配合，零件表面越粗糙，初期磨損越大，使配合間隙增大，從而改變?cè)械呐浜闲再|(zhì)，降低配合精度。對(duì)于過(guò)盈配合，表面粗糙度值越大，兩表面相配合時(shí)表面凸峰越易被擠平，會(huì)使有效過(guò)盈量減小，降低了連接強(qiáng)度，因此配合精度要求較高的表面，應(yīng)具有較小的表面粗糙度值。5.4.1加工表面質(zhì)量對(duì)零件使用性能的影響5.4.2影響加工表面質(zhì)量的因素1.影響表面粗糙度的因素在機(jī)械加工中，產(chǎn)生表面粗糙度的主要原因可歸納為兩方面：一是：

幾何因素造成的已加工表面粗糙：由于切削刃的形狀和進(jìn)給量的影響，在加工表面上會(huì)遺留下來(lái)切削層殘留面積，就形成了理論表面粗糙度。但由于切削過(guò)程中材料有塑形變形，切削加工后表面粗糙度的實(shí)際輪廓形狀一般都與純幾何因素所形成的理論輪廓有較大的差別；二是：物理因素造成的表面粗糙：即被加工材料性質(zhì)及切削機(jī)理有關(guān)，主要原因有積屑瘤、鱗刺、振動(dòng)、摩擦、切削刃不平整、切屑劃傷等。不同的加工方法，因切削機(jī)理不同，產(chǎn)生的表面粗糙度也不同，一般磨削加工表面的表面粗糙度值小于切削加工表面粗糙度。5.4.2影響加工表面質(zhì)量的因素1)影響加工表面冷作硬化的因素。已加工表面冷作硬化程度取決于產(chǎn)生塑性變形的力和變形速度以及切削溫度。影響冷作硬化的工藝因素主要考慮以下三個(gè)方面：(1)切削用量;(2)工件材料;(3)刀具2.影響表面物理力學(xué)性能的因素機(jī)械加工中工件表面層物理力學(xué)性能發(fā)生變化，主要表現(xiàn)在表面層金相組織、顯微硬度的變化和出現(xiàn)殘余應(yīng)力。2)影響加工表面殘余應(yīng)力的因素。(1)冷態(tài)塑性變形：會(huì)在表面層產(chǎn)生殘余應(yīng)力。(2)熱塑性變形：表面層在切削熱的作用下產(chǎn)生熱膨脹，受基體的牽制產(chǎn)生壓應(yīng)力。。(3)金相組織的影響。切削加工時(shí)產(chǎn)生的高溫有可能使工件表面層的金相組織發(fā)生變化，從而使次熬成產(chǎn)生殘余應(yīng)力。實(shí)際上，加工表面層殘余應(yīng)力是以上三方面綜合作用的結(jié)果。如切削加工中，切削熱不高時(shí)，以冷塑性變形為主；而如磨削時(shí)溫度較高，熱變形和相變占主導(dǎo)地位。5.4.2影響加工表面質(zhì)量的因素3)影響加工表面金相組織變化的因素機(jī)械加工過(guò)程中，若工件的加工區(qū)域溫度升高到超過(guò)工件材料金相組織變化的臨界點(diǎn)時(shí)，就會(huì)發(fā)生金相組織變化。一般的切削加工，加工表面溫升不高，不會(huì)發(fā)生表面層金相組織的變化。而磨削加工時(shí)，磨削熱中的大部分(約80%)將作用在被加工表面，過(guò)高的溫度往往會(huì)使表層金屬的金相組織產(chǎn)生變化，使表層金屬硬度下降，造成“磨削燒傷”。磨削淬火鋼時(shí)，磨削燒傷可能會(huì)造成表層金屬出現(xiàn)以下三種金相組織變化：①回火燒傷：如果切削區(qū)的溫度未超過(guò)淬火鋼的相變溫度（碳鋼的相變溫度為720℃），但已超過(guò)馬氏體的轉(zhuǎn)變溫度(中碳鋼為300℃)②淬火燒傷：

如果磨削區(qū)溫度超過(guò)了相變溫度，再加上切削液的急冷作用③退火燒傷：如果磨削區(qū)溫度超過(guò)了相變溫度，而磨削過(guò)程又沒(méi)有切削液，表層金屬將產(chǎn)生退火組織，表層金屬的硬度將急劇下降，這稱為退火燒傷。5.4.2影響加工表面質(zhì)量的因素5.4.3改善表面質(zhì)量的途徑