机械制造工艺学8(机械加工表面质量).ppt

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1、第五章机械加工表面质量5-1概述一、机械加工表面质量含义包括：微观几何形状表层物理力学性能（一）加工表面的几何形状特征表面几何误差包括：形状误差：波长/波幅>1000表面轮廓曲线经低通滤波获得波纹度：50<波长/波幅<1000表面轮廓曲线经带通滤波获得一般与刃口形状，进给，刀瘤等有关。表面微观不平度误差：波长/波幅<50表面轮廓曲线经高通滤波获得一般与工艺系统的振动有关。（二）加工表面层的物理力学性能变化受加工中力、热等因素的作用，表面金属力学性能将发生变化：1、表层因塑性变形而产生的冷作硬化2、表层因受热而发生金相组织变化3、表层因力

2、，热等作用而产生残余应力表面完整性包括：微观几何不平度、力学性能变化、摩擦反射性能等二、表面质量对零件使用性能的影响（一）表面质量对工作精度及其保持性的影响零件的工作精度主要与微观几何不平度有关精度保持性主要与表面耐磨性有关耐磨性则与表面几何质量、表面力学性能有关一般的磨损过程分为三个阶段：初期磨损阶段、正常磨损阶段、急剧磨损阶段初期磨损阶段结束时的磨损量称为初期磨损量。初期磨损量与表面几何质量有关，一定载荷、润滑条件下初期磨损量与表面粗糙度之间的关系如下图所示：当载荷增大、润滑条件恶化时，曲线向右上方移动，即：载荷增大、润滑条件恶化时，

3、最佳粗糙度增大。（二）表面质量对耐腐蚀性的影响表面质量越差，存在裂纹时，耐腐蚀性降低（三）表面质量对零件疲劳强度的影响表面缺陷会引起应力集中，降低疲劳强度。若表面存在残余压应力，疲劳强度将会提高。（四）表面质量对零件配合性质的影响表面比较粗糙时，轮廓峰在工作中被逐渐磨掉，零件尺寸发生变化，进而影响到配合性质。一般来说，表面粗糙度应与加工精度相适应：5-2表面粗糙度及其降低的工艺措施一、切削加工（一）几何因素1、刀尖半径较小时理论粗糙度的计算平行四边形为切削层理论横截面三角形为残留面积H为理论粗糙度f为进给量κr为主偏角κr’为副偏角则：f

4、=Hctgκr+Hctgκr’得：H=f/(ctgκr+ctgκr’)2、刀尖半径较大时理论粗糙度的计算(二）物理因素加工表面实际廓形与理论廓形差别较大，原因是加工中存在积屑瘤鳞刺，振动等物理现象。1、切削用量的影响（1）进给量f的影响当：f>0.15mm时f↑→Rz↑f<0.15mm时f↑→Rz↗f<0.02mm时f↑→Rz→（2）切削速度的影响加工脆性材料时，切削速度对于粗糙度影响不大加工塑性材料时，积屑瘤对粗糙度影响很大。（3）切削深度ap的影响一般切削深度ap对于粗糙度影响不大，但太小时，有可能吃不住刀，摩擦严重。2、工件材质的影

5、响工件材质韧性、塑性增大，Ra增大工件材质晶粒越均匀，颗粒越细小，Ra减小3、刀具材料的影响刀具越硬，越耐磨，加工Ra越低硬质合金刀具加工后的Ra<高速钢加工后的Ra金刚石刀具的性能：二、磨削加工砂轮上的磨粒因几何角度，位置不同起三种不同的作用锋利、位置靠前的起切削作用较锋利、位置较靠前的起刻划作用较钝、位置靠后的起抛光作用磨削表面粗糙度与砂轮、工件材质、磨削用量有关1、砂轮：砂轮粒度↑→表面粗糙度Ra↑*一般磨料的粒度用粒度号表示，每英寸长度上的网眼个数为粒度号，例80#，60#；微粉用最大颗粒的最大尺寸的微米数表示，例W28、W14。

6、2、磨削用量砂轮速度v砂↑→表面粗糙度Ra↓工件速度v工↑→表面粗糙度Ra↑砂轮相对于工件的进给量f↑→表面粗糙度Ra↑磨削深度ap↑→表面粗糙度Ra↑根据上述实验关系，可以得到经验公式：3、砂轮修整砂轮修整质量越高，磨削表面质量越好。三、超精研、研磨、珩磨、抛光超精研、研磨、珩磨、抛光加工的共同特点是：1、不选择切削用量，只限定压强和加工时间2、无需精密机床3、降低表面粗糙度效果明显，提高精度不明显4、加工余量小（一）超精研1、工作原理：采用细粒度的磨条在一定压力和切削速度下往复运动，对表面进行光整加工。加工运动：A、工件低速回转运动；

7、B、磨条轴向进给运动：C、磨条高速往复振动。2、切削过程：可分为四个阶段（1）强烈切削阶段：少数波峰上压强很大，切削作用剧烈。（2）正常切削阶段：接触面积增大，接触压强减小，切削作用减弱。（3）微弱切削阶段：接触面积进一步增大，接触压强进一步减小，磨条起抛光作用。（4）停止切削阶段：工件被研平，接触压强很小，磨条与工件之间形成油膜，切削停止。（二）研磨研磨可以达到很高的精度和表面质量。基本原理：通过介于工件和硬质研具之间的磨料或研磨液的流动产生机械摩擦和化学作用去除微小加工余量。1、研磨特点：（1）研具较软，以铸铁、塑料、硬木制成。（2）

8、磨料中混有化学物质，机械与化学作用同时进行，磨粒运动轨迹复杂，保证均匀性。（3）加工表面质量高。2、研具：磨具应软硬适当,组织均匀。粗研采用铜、铝，精研采用铸铁。3、研磨剂：研磨剂为磨料与油脂