1、第4節(jié)加工表面質(zhì)量，第6章加工表面質(zhì)量，概述，掌握加工中各種工藝因素對表面質(zhì)量的影響規(guī)律，并應(yīng)用這些規(guī)律控制加工過程，從而提高加工表面質(zhì)量和產(chǎn)品性能。實(shí)踐表明，零件的失效通常從表層開始。產(chǎn)品的工作性能，尤其是其可靠性和耐久性，在很大程度上取決于其主要部件的表面質(zhì)量。研究機(jī)械加工表面質(zhì)量的目的，機(jī)械產(chǎn)品的失效模式，以及由于設(shè)計(jì)不良而導(dǎo)致的強(qiáng)度不足；磨損、腐蝕和疲勞損壞。少數(shù)、多數(shù)、2、3、3.1.1加工表面質(zhì)量、表面粗糙度波紋度、紋理方向傷痕(劃痕、裂紋、砂眼等)的概念。)，表面質(zhì)量和加工質(zhì)量的內(nèi)容，1。表面的幾何特征和加工表面形狀總是以“峰”和“谷”的形式偏離其理想的光滑表面。根據(jù)偏離的程度，

2、有宏觀和微觀之分。波浪距離：波峰或波谷之間的距離，表示為l；波高：當(dāng)L/H1000屬于宏觀幾何誤差時(shí)，峰谷之間的高度，用h表示，波距和波高；L/H50是一種微觀形狀誤差，稱為表面粗糙度。L/H=50 1000，稱為表面波度；主要是由加工過程中工藝系統(tǒng)的低頻振動(dòng)引起的。4，5，1，輪廓算術(shù)平均偏差，6，2微粗糙度十點(diǎn)高度r，微粗糙度十點(diǎn)高度Rz示意圖，7，輪廓最大高度Ry示意圖，8，9，10，11，紋理方向指的是表面刀線的方向，取決于表面成形所采用的加工方法。一般運(yùn)動(dòng)副或密封件對紋理方向有要求。疤痕是指加工表面?zhèn)€別位置的缺陷，如沙眼、氣孔、裂紋等。12，2，表面層的物理、機(jī)械和化學(xué)性質(zhì)，表達(dá)方法

3、，(1)表面金屬層的冷硬化是指表面層的金屬在加工過程中產(chǎn)生強(qiáng)烈的塑性變形，從而提高工件加工表面層的強(qiáng)度和硬度的現(xiàn)象。冷硬層深度h硬化度N，13，(2)表層金相組織發(fā)生變化，(3)表層產(chǎn)生殘余應(yīng)力，這是指加工過程中由于切削熱的作用，表層金屬金相組織發(fā)生變化的現(xiàn)象。例如，磨削燒傷經(jīng)常發(fā)生在磨削過程中，這大大降低了表面層的物理和機(jī)械性能。指加工過程中，由于切削變形和切削熱，工件表層與其基體材料之間的界面產(chǎn)生平衡的彈性應(yīng)力的現(xiàn)象。當(dāng)殘余應(yīng)力超過材料強(qiáng)度極限時(shí)，會出現(xiàn)表面裂紋。14，15，2。表面質(zhì)量對零件使用性能的影響。表面質(zhì)量對零件耐磨性的影響。表面粗糙度對零件耐磨性的影響。如圖所示：16、表面粗糙

4、度過大，接觸面的實(shí)際壓力增加，粗糙峰相互咬合、開裂、切斷，磨損加?。蝗绻砻娲植诙忍?，也會導(dǎo)致磨損增加。由于表面過于光滑，無法儲存潤滑油，接觸面之間不易形成油膜，容易發(fā)生分子粘連，加劇磨損。表面粗糙度的最佳值與機(jī)械零件的工作條件有關(guān)。當(dāng)載荷增加時(shí)，磨損曲線向上向右移動(dòng)，表面粗糙度的最佳值也向右移動(dòng)。17，(2)表面織構(gòu)對零件耐磨性的影響。弧形和坑形的表面紋理更耐磨?？棙?gòu)與運(yùn)動(dòng)方向的關(guān)系，18，(3)表面層冷加工硬化對零件耐磨性的影響，加工表面的冷加工硬化一般能提高零件的耐磨性。因?yàn)樗岣吡四Σ粮北韺咏饘俚娘@微硬度，降低了其塑性，所以它降低了摩擦副接觸部分的彈性變形和塑性變形。冷加工硬化程度越

5、高，耐磨性越高。這是因?yàn)檫^度冷加工硬化將導(dǎo)致金屬結(jié)構(gòu)過度“松動(dòng)”，這可能導(dǎo)致金屬在相對運(yùn)動(dòng)中剝落，并在接觸面之間形成小顆粒，這將加速零件的磨損。(1) Inf在交變載荷作用下，表面粗糙度谷容易引起應(yīng)力集中和疲勞裂紋。表面粗糙度值越小，表面缺陷越少，工件的抗疲勞性能越好；相反，加工表面越粗糙，表面上的顆粒痕跡越深，顆粒底部半徑越小，其抗疲勞損傷的能力越差。表層冷加工硬化和殘余應(yīng)力對零件疲勞強(qiáng)度的影響表層適度冷加工硬化可以提高零件的疲勞強(qiáng)度。殘余應(yīng)力可分為拉應(yīng)力和壓應(yīng)力。殘余拉應(yīng)力很容易在加工表面產(chǎn)生裂紋并使其擴(kuò)展，同時(shí)降低疲勞強(qiáng)度。殘余壓應(yīng)力可以部分抵消工作載荷施加的拉應(yīng)力，延緩疲勞裂紋的擴(kuò)展，

6、從而提高零件的疲勞強(qiáng)度。21，(1)表面粗糙度對零件擬合精度的影響表面粗糙度越大，擬合精度越低。(2)表面殘余應(yīng)力對零件加工精度的影響。表層有較大的殘余應(yīng)力，這將影響其精度的穩(wěn)定性。3。表面質(zhì)量對零件加工精度的影響。表面質(zhì)量對零件耐蝕性的影響，殘余壓應(yīng)力使零件表面致密，腐蝕性物質(zhì)不易進(jìn)入，可增強(qiáng)零件的耐蝕性；表面粗糙度的影響，表面粗糙度值越大，越容易積聚腐蝕性物質(zhì)；槽越深，滲透和腐蝕越強(qiáng)。零件的耐腐蝕性在很大程度上取決于表面粗糙度，而拉伸應(yīng)力會降低耐腐蝕性。22、23，表面質(zhì)量對零件使用性能的影響，粗糙度值越小，零件的抗疲勞性能越好。24，機(jī)械制造技術(shù)，第3章，加工表面質(zhì)量及其控制，25，3.

7、2.1加工表面粗糙度的影響因素和改善，車削過程中剩余區(qū)域的高度，直刃車刀(圖a)、(3-1)，圓刃車刀(圖b)、(3-2)，以及影響因素：刀尖圓弧半徑、大偏轉(zhuǎn)角、小偏轉(zhuǎn)角和進(jìn)給速度。6.2影響表面粗糙度的工藝因素及其改進(jìn)措施，表面粗糙度的形成和影響因素，幾何因素和物理因素，1。切削表面粗糙度，切削殘余面積的高度，金相組織：越大，粗糙度越大；切削液的選擇和切削質(zhì)量，26，27，表面粗糙度實(shí)驗(yàn)因素的水平編碼，28，表面粗糙度的正交實(shí)驗(yàn)測量結(jié)果，29，30，31，32，33，切削速度影響最大：v=1050m/min，容易積屑和結(jié)垢，表面粗糙度最差。3.2.1切削表面粗糙度，34，35，其他影響因素：

8、刀具幾何角度的影響，磨削質(zhì)量，切削液的金相組織，幾何原因，塑性變形和加工振動(dòng)，2。磨削過程中表面粗糙度的形成。成形因素、切削參數(shù)、砂輪粒度和砂輪修整，(1)幾何原因，(1)磨削參數(shù)對工件表面粗糙度速度、單位時(shí)間磨削量、粗糙度的影響；砂輪縱向進(jìn)給速度、各部分重復(fù)磨削次數(shù)、粗糙度。36、37，工件表面上的磨損痕跡越細(xì)，表面粗糙度值越小。3.2.2研磨后的表面粗糙度，2。砂輪工作面的幾何形狀是由磨削機(jī)理決定的。砂輪磨料的粒度越細(xì)，單位時(shí)間內(nèi)通過工件單位面積的磨粒越多。但是數(shù)量合適；砂輪硬度適中，ra；常取中軟；砂輪結(jié)構(gòu)適中，ra；經(jīng)常服用培養(yǎng)基組織；采用超硬砂輪材料，ra；砂輪精修整，Ra。3.2.

9、2對于磨削后的表面粗糙度，除了從上述方面采取措施外，還可以從磨削、珩磨、超精加工、拋光等加工方法進(jìn)行改善。切削液溫度高，用砂輪磨削時(shí)，熱量起主導(dǎo)作用。使用切削液可以降低磨削區(qū)域的溫度，減少燒傷，洗掉掉下來的沙子和碎屑，從而避免劃傷工件，提高生產(chǎn)率降低機(jī)械加工表面粗糙度的其他方法，40，41，第3章機(jī)械加工表面質(zhì)量，42，2.3.1機(jī)械加工表面層的冷加工硬化，1)概述，機(jī)械加工過程中的塑性變形會導(dǎo)致晶格畸變、變形、晶粒間滑移和拉長晶粒，所有這些都會增加表面金屬的硬度，統(tǒng)稱為冷加工硬化(強(qiáng)化)。由于金屬的冷加工硬化，金屬處于高勢能的不穩(wěn)定狀態(tài)。只要有條件，金屬的冷硬結(jié)構(gòu)就會本能地轉(zhuǎn)變成相對穩(wěn)定的結(jié)

10、構(gòu)。這些現(xiàn)象被稱為弱化。由于金屬在加工過程中受到機(jī)械和熱因素的影響，加工表面金屬的最終性能取決于強(qiáng)化和弱化過程的結(jié)合。評價(jià)冷加工硬化有三個(gè)指標(biāo)：(1)表面金屬的顯微硬度HV(2)硬化層的深度h(um)(3)硬化度n:(2)影響加工表面冷加工硬化的因素，43，2.3.1加工表面層的冷加工硬化，加工，f，冷加工硬化度；切削參數(shù)影響、刀具影響、r n、冷硬度；其他幾何參數(shù)的影響不明顯，但后刀面磨損的影響明顯。工件材料、材料塑性、冷硬化傾向；切削速度具有復(fù)雜的影響(力和熱的綜合作用的結(jié)果)；切割深度影響不大。44、冷加工硬化的測量方法，用顯微硬度計(jì)測量，45。對于磨削來說，由于單位面積的切削熱比普通切

11、削方法大幾倍，很容易改變工件表層的金相組織，從而降低表層的硬度和強(qiáng)度，并伴有殘余應(yīng)力和彩色氧化膜。這種現(xiàn)象被稱為磨削燒傷。1。表層金相組織的變化及磨削燒傷的原因。在加工生產(chǎn)過剩時(shí)，加工區(qū)及其鄰近區(qū)域的溫度會急劇上升。當(dāng)溫度超過工件材料金相組織變化的臨界點(diǎn)時(shí)，就會發(fā)生金相組織的變化。對于一般切割，溫度不會上升到這樣的程度。磨削燒傷會嚴(yán)重影響零件的使用性能。3.3.2表面金屬的金相組織變化，46.1)如果工件的表層溫度不超過淬火鋼的轉(zhuǎn)變溫度(中碳鋼一般為720，但超過馬氏體的轉(zhuǎn)變溫度(中碳鋼一般為300)，則馬氏體會轉(zhuǎn)變?yōu)橛捕容^低的回火屈氏體或索氏體，稱為回火燒傷。2)當(dāng)工件表層溫度超過相變溫度時(shí)

12、，如果此時(shí)有足夠的切削液，表層將迅速冷卻形成二次淬火馬氏體，其硬度高于回火馬氏體，但非常薄，只有幾微米厚。下面是回火索氏體和屈氏體，硬度較低，導(dǎo)致表層總硬度降低，稱為淬火燒傷。3)當(dāng)工件表層溫度超過相變溫度時(shí)，如果此時(shí)沒有切削液，表面硬度急劇下降，工件表層被退火，這稱為退火燒傷。磨削淬硬鋼時(shí)，工件表層形成的瞬時(shí)高溫會引起以下三種金相組織變化：47。當(dāng)工件表面溫度達(dá)到或超過金屬材料的相變溫度時(shí)，表面金相組織和顯微硬度會發(fā)生變化，并伴有殘余應(yīng)力和彩色氧化膜。磨削燒傷，磨削表面殘余拉應(yīng)力達(dá)到材料強(qiáng)度極限，表層或表層下產(chǎn)生微裂紋。裂紋方向通常垂直于磨削方向或呈網(wǎng)狀，這通常與燒傷同時(shí)出現(xiàn)。3.3.2表面

13、金屬的金相組織變化、48、磨削燒傷和磨削裂紋的控制以及砂輪的合理選擇；研磨參數(shù)的合理選擇；改善冷卻條件；選擇開槽砂輪，49、磨削深度、工件橫向進(jìn)給速度和工件速度，砂輪與工件表面的接觸時(shí)間是相對的，所以熱量和磨削燒傷的作用時(shí)間。為了在保持高生產(chǎn)率的同時(shí)減少燒傷(2)冷卻條件：一般來說，磨削時(shí)冷卻效果差，因?yàn)楦咚傩D(zhuǎn)的砂輪表面會產(chǎn)生強(qiáng)烈的氣流層，實(shí)際上沒有多少切削液能進(jìn)入磨削區(qū)域。增加切削液的流量和壓力使用帶有特殊噴嘴的多孔砂輪是一種有效的冷卻方法。51.軟砂輪更好。對于硬度過高的砂輪，鈍化后的砂粒不易脫落，也不易燃燒。(3)砂輪的選擇，最好使用具有一定彈性的材料，如樹脂和橡膠。3.3.2表面金屬

14、的金相組織變化，52，(1)冷塑性變形引起的殘余應(yīng)力，(2)熱塑性變形引起的殘余應(yīng)力，(3)金相組織變化引起的殘余應(yīng)力，(1)表層殘余應(yīng)力及其原因。表面層的外載荷消除后，工件表面層與基體材料之間的界面仍保持平衡應(yīng)力。3.3.3表面金屬的殘余應(yīng)力，53。(1)冷塑性變形引起的殘余應(yīng)力。當(dāng)?shù)毒邚募庸け砻嫒コ饘贂r(shí)，由于側(cè)面的擠壓、擠壓和摩擦，表層伸長的塑性變形增加，表層的伸長變形受到基體金屬的限制，基體金屬也在表層上產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力。在切削力的作用下，加工表面產(chǎn)生強(qiáng)烈的塑性變形。表層金屬的比容增加，體積膨脹，與之相連的內(nèi)層金屬阻止其體積膨脹；內(nèi)層產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力，表層產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力。結(jié)果：3.3.3表

15、面金屬殘余應(yīng)力，54，(2)熱塑性變形引起的殘余應(yīng)力。磨削溫度越高，熱塑性變形越大，殘余拉應(yīng)力越大，有時(shí)甚至出現(xiàn)裂紋。在切削熱的作用下，發(fā)生熱膨脹，金屬基體溫度低，工件的加工表面和表層產(chǎn)生熱壓應(yīng)力。切割時(shí)，溫度下降，產(chǎn)生熱塑性變形的表層收縮。結(jié)果，表面產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力，3.3.3表面金屬殘余應(yīng)力，55，(3)金相組織變化引起的殘余應(yīng)力，如切削過程中產(chǎn)生的高溫會引起表層金相組織的變化。不同金屬結(jié)構(gòu)和不同密度引起的殘余應(yīng)力。以淬硬鋼的磨削為例，淬硬鋼的原始組織為馬氏體，為7.75 g/cm3。研磨后，表面層可以被回火，馬氏體變成珠光體7.78克/立方厘米，密度增加，體積減小，并且在表面上產(chǎn)生殘余拉伸

16、應(yīng)力，結(jié)果導(dǎo)致3.3.3表面金屬的殘余應(yīng)力56。因此，最終加工過程中加工方法的選擇應(yīng)該是：(4)零件失效形式和最終工序的選擇一般來說，零件表面殘余應(yīng)力的大小和性質(zhì)主要取決于零件最終工序加工方法的選擇。3.3.3表面金屬殘余應(yīng)力、57、1疲勞失效、2滑動(dòng)磨損、3滾動(dòng)磨損、零件失效模式和零件表面金屬殘余應(yīng)力將直接影響機(jī)械零件的使用性能。3.3.3表面金屬的殘余應(yīng)力，58。從提高零件抗疲勞損傷能力的角度出發(fā)，在最后一道工序中應(yīng)選擇能在加工表面產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力的加工方法。1.疲勞損傷、機(jī)械零件表面的局部微裂紋、交變載荷和拉應(yīng)力作用下主裂紋的擴(kuò)展，導(dǎo)致零件損傷、滑動(dòng)摩擦的機(jī)械作用、物理化學(xué)方面的綜合作用?；瑒?dòng)磨損是指兩部分相對滑動(dòng)，滑動(dòng)面逐漸磨損的現(xiàn)象?；瑒?dòng)磨損、粘著磨損、擴(kuò)散磨損、化學(xué)磨損的機(jī)理。為了提高零件抗滑動(dòng)摩擦磨損的能力，在最后一道工序中應(yīng)選擇在加工表面產(chǎn)