机械制造工艺学机械加工表面质量及其控制教学

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1、3.13.23.33.4表面质量对产品使用性能的影响影响表面粗糙度的工艺因素及其改进措施影响表面金属力学性能的工艺因素及改进措施机械加工过程中的振动第三章机械加工表面质量及其控制第三章机械加工表面质量及其控制概述掌握机械加工中各种工艺因素对表面质量影响的规律，并应用这些规律控制加工过程，以达到提高加工表面质量、提高产品性能的目的。实践表明，零件的破坏一般总是从表面层开始的。产品的工作性能，尤其是它的可靠性、耐久性等，在很大程度上取决于其主要零件的表面质量。研究机械加工表面质量的目的机械产品的失效形式因设计不周而导致强度不够；磨损、腐蚀和疲劳破坏。少数多数任何机械加工方法获得的

2、加工表面，都不是绝对理想的表面。既存在宏观几何形状误差，又存在微观表面粗糙度、波度一、加工表面质量的概念第一节加工表面质量及其对使用性能的影响表面质量表面粗糙度表面波度表面物理力学性能的变化表面微观几何形状特征表面层冷作硬化表面层残余应力表面层金相组织的变化纹理方向（一）加工表面的几何形貌加工后表面形状，总是以“峰”、“谷”的形式偏离其理想光滑表面。按偏离程度有宏观和微观之分。波距：峰与峰或谷与谷间的距离，以L表示；波高：峰与谷间的高度，以H表示。波距与波高L/H>1000时，属于宏观几何形状误差；L/H<50时，属于微观形状误差，称作表面粗糙度；L/H=50～1000时，称

3、作表面波度；主要是由机械加工过程中工艺系统低频振动所引起。纹理方向是指表面刀纹的方向，取决于表面形成所采用的机械加工方法。一般运动副或密封件对纹理方向有要求。表面缺陷是指在加工表面个别位置出现的缺陷，如沙眼、气孔、裂痕等。（二）、表面层物理力学、化学性能(1)表面金属层的冷作硬化指工件在加工过程中，表面层金属产生强烈的塑性变形，使工件加工表面层的强度和硬度都有所提高的现象。硬化深度为0.05-0.3mm,滚压加工可达几毫米(2)表面层金相组织变化由于切削热的作用引起表层金属金相组织发生变化的现象。如磨削时常发生的磨削烧伤，大大降低表面层的物理机械性能。(3)表面层产生残余应力

4、由于切削力和切削热的作用，表面层晶格发生变形。工件表层及其基体材料的交界处产生相互平衡的弹性应力的现象。残余应力超过材料强度极限就会产生表面裂纹。二、加工表面质量对机器零件使用性能的影晌（二）表面质量对零件耐磨性的影响第一阶段初期磨损阶段第二阶段正常磨损阶段第三阶段急剧磨损阶段零件的磨损可分为三个阶段不是表面粗糙度值越小越耐磨，在一定工作条件下，摩擦副表面总是存在一个最佳表面粗糙度值，表面粗糙度Ra值约为0.32～0.25μm较好。1、表面粗糙度对耐磨性的影响由于表面的微观不平，使零件接触的实际面积小于理论面积2、表面纹理对耐磨性的影响表面纹理的形状和方向影响有效接触面积和润

5、滑油的存留。圆弧状，坑状表面纹理的耐磨性好，尖峰状的纹理由于接触面压强大,耐磨性差。纹理方向与运动方向相同，耐磨性好；纹理方向与运动方向垂直,则耐磨性差。3、表面冷作硬化对耐磨性的影响表面层冷作硬化减少了摩擦副接触部位的弹性变形和塑性变形，因而减少了磨损，提高耐磨性，但并不是硬化程度越高耐磨性越好，在硬化过度时，引起组织疏松磨损会加剧，甚至产生剥落，所以硬化层要控制在一定的范围。4、表面层金相组织变化影响加工过程中，由于切削温度过高，表层金相组织会发生某些变化，如磨淬火零件时，表层的马氏本组织要分解或出现回火组织或出现二次淬火组织，直接影响耐磨性。1）粗糙度:交变载荷作用下，

6、零件表面的粗糙度、划痕、裂纹等缺陷部位容易引起应力集中，产生疲劳裂纹。对受交变载荷的零件，减小表面粗糙度值可使疲劳强度提高30—40%，表面越粗糙，搞疲劳性越差。2）残余应力:残余压应力,能部分抵削工作载荷所施加的拉应力，延缓裂纹的扩展，因而提高零件的疲劳强度。但残余拉应力容易使表面产生裂纹，因而降低疲劳强度。3）冷作硬化:冷作硬化提高零件的疲劳强度。因为硬化层阻碍已有裂纹的扩大和新疲劳裂纹的产生。（二）表面质量对耐疲劳性的影响（三）表面质量对抗腐蚀性能的影响1、表面粗糙度的影响零件在空气中或腐蚀介质中常发生化学腐蚀和电化学腐蚀，表面越粗糙则加工表面与空气和腐蚀性介质的接触面

7、积越大，因而抗腐蚀性能越差。2、金属力学与物理性质的影响加工表面的冷作硬化和残余应力都将金属表面处于高能位的不稳定状态，容易与空气中的物质发生化学反应而被腐蚀。（四）表面质量对配合质量的影响表面粗糙度：无论是间隙配合、过盈配合还是过渡配合，如果表面粗糙度太大，则必然影响实际配合的性质。对间隙配合，如果表面粗糙度太大，则初期磨损量就越大，工作时间一长配合间隙就越大，以致改变原有的配合性质，影响间隙配合的稳定性。初期磨损Δ0与粗糙度的关系Δ0=KRaK为比例系数这是新机器为什么需要经过跑合的原因。对于过盈配