机械制造工艺与机床夹具 第2版 教学课件 作者 吴年美 吴拓_ 第三章　机械加工表面质量.ppt

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1、第三章　机械加工表面质量第三章　机械加工表面质量第一节　概　　述一、机械加工表面质量的含义二、表面质量对零件使用性能的影响第二节　影响表面质量的工艺因素一、影响机械加工表面粗糙度的因素及降低表面粗糙度值的工艺措施二、影响表面物理力学性能的工艺因素第三节　控制表面质量的工艺途径一、减小表面粗糙度值的加工方法二、改善表面物理力学性能的加工方法第四节　机械加工振动对表面质量的影响及其控制第三章　机械加工表面质量一、机械振动现象及分类二、机械加工中的强迫振动及其控制三、机械加工中的自激振动及其控制第一节　概　　述一、机械加工表面质量的含义1.表面层的几何形状

2、特征表面层的几何形状特征如图3⁃1所示，主要由以下几部分组成：一、机械加工表面质量的含义图3-1　表面层几何特征的组成一、机械加工表面质量的含义(2)表面波度　表面波度是介于宏观形状误差与微观表面粗糙度之间的周期性形状误差，它主要是由机械加工过程中低频振动引起的，应作为工艺缺陷设法消除。(3)表面加工纹理　表面加工纹理是指表面切削加工刀纹的形状和方向，取决于表面形成过程中所采用的机加工方法及其切削运动的规律。(4)伤痕　伤痕是指在加工表面个别位置上出现的缺陷，如砂眼、气孔、裂痕、划痕等，它们大多随机分布。2.表面层的物理力学性能一、机械加工表面质量的

3、含义表面层的物理力学性能主要指以下三个方面的内容：1)表面层的加工冷作硬化。2)表面层金相组织的变化。3)表面层的残余应力。二、表面质量对零件使用性能的影响1.表面质量对零件耐磨性的影响零件的耐磨性是零件的一项重要性能指标，当摩擦副的材料、润滑条件和加工精度确定之后，零件的表面质量对耐磨性将起着关键性的作用。2.表面质量对零件疲劳强度的影响表面粗糙度对承受交变载荷的零件的疲劳强度影响很大。3.表面质量对零件耐腐蚀性能的影响表面粗糙度对零件耐腐蚀性能的影响很大。4.表面质量对零件间配合性质的影响相配零件间的配合性质是由过盈量或间隙量来决定的。5.表面质

4、量对零件其他性能的影响表面质量对零件的使用性能还有一些其他影响。一、影响机械加工表面粗糙度的因素及降低表面粗糙度值的工艺措施1.影响切削加工表面粗糙度的因素在切削加工中，影响已加工表面粗糙度的因素主要包括几何因素、物理因素和加工中工艺系统的振动。(1)几何因素　切削加工时，表面粗糙度的值主要取决于切削面积的残留高度。(2)物理因素　在切削加工过程中，刀具对工件的挤压和摩擦使金属材料发生塑性变形，引起原有的残留面积扭曲或沟纹加深，增大表面粗糙度值。(3)动态因素——振动的影响　在加工过程中，工艺系统有时会发生振动，即在刀具与工件间出现的除切削运动之外的

5、另一种周期性的相对运动。2.减小表面粗糙度值的工艺措施一、影响机械加工表面粗糙度的因素及降低表面粗糙度值的工艺措施1)在精加工时，应选择较小的进给量f、较小的主偏角κr和副偏角κ、较大的刀尖圆弧半径rε，以获得较小的表面粗糙度值。2)加工塑性材料时，采用较高的切削速度可防止积屑瘤的产生，减小表面粗糙度值。3)根据工件材料、加工要求，合理选择刀具材料，有利于减小表面粗糙度值。4)适当地增大刀具前角和刃倾角，提高刀具的刃磨质量，降低刀具前面、后面的表面粗糙度值均能降低工件加工表面的粗糙度值。5)对工件材料进行适当的热处理，以细化晶粒，均匀晶粒组织，可减小

6、表面粗糙度值。一、影响机械加工表面粗糙度的因素及降低表面粗糙度值的工艺措施6)选择合适的切削液，减小切削过程中的界面摩擦，降低切削区温度，减小切削变形，抑制鳞刺和积屑瘤的产生，可以大大减小表面粗糙度值。二、影响表面物理力学性能的工艺因素1.表面层残余应力外载荷去除后，仍残存在工件表层与基体材料交界处的相互平衡的应力称为残余应力。(1)冷态塑性变形引起的残余应力　切削加工时，加工表面在切削力的作用下产生强烈的塑性变形，表层金属的比容增大，体积膨胀，但受到与它相连的里层金属的阻止，从而在表层产生了残余压应力，在里层产生了残余拉应力。(2)热态塑性变形引起

7、的残余应力　切削加工时，大量的切削热会使加工表面产生热膨胀，由于基体金属的温度较低，会对表层金属的膨胀产生阻碍作用，因此表层产生热态压应力。二、影响表面物理力学性能的工艺因素(3)金相组织变化引起的残余应力　如果在加工中工件表层温度超过金相组织的转变温度，则工件表层将产生组织转变，表层金属的比容将随之发生变化，而表层金属的这种比容变化必然会受到与之相连的基体金属的阻碍，从而在表层、里层产生互相平衡的残余应力。2.表面层加工硬化(1)加工硬化的产生及衡量指标　机械加工过程中，工件表层金属在切削力的作用下产生强烈的塑性变形，金属的晶格扭曲，晶粒被拉长、纤

8、维化甚至破碎而引起表层金属的强度和硬度增加，塑性降低，这种现象称为加工硬化(或冷作硬化)。1)表面层的显微硬