44+机械加工表面质量.ppt
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1、4.4 机械加工表面质量 surface quality of Machining,内容提要: 表面质量对零件使用性能的影响 影响表面粗糙度的因素 降低表面粗糙度的工艺措施,概述,重要性:机械零件的破坏,一般总是从表面层开始的。产品的性能,尤其是它的可靠性和耐久性,在很大程度上取决于零件表面层的质量。 目的:为了掌握机械加工中各种工艺因素对加工表面质量影响的规律,以便运用这些规律来控制加工过程,最终达到改善表面质量、提高产品使用性能的目的。,概述,零件机加工表面质量的评定: (1)表面几何形状特征 (2)加工表面层的物理机械性能,a、表面粗糙度:表面的微观几何形状误差。,b、波度:介于微观几何
2、形状误差和表面粗糙度之间的周期性的几何形状误差。,a、表面层材料的塑性变形与加工硬化;,b、表面层金相组织的变化(高温)-特别是针对磨削,也称磨削烧伤;,c、表面层产生残余应力。,表面粗糙度与波度 Roughness and Waviness,H表面粗糙度高度,A波度的高度,机加工表面质量对机器使用性能的影响,(一)表面质量对耐磨性的影响 1.表面粗糙度对耐磨性的影响 一个刚加工好的摩擦副的两个接触表面之间,最初阶段只在表面粗糙的的峰部接触,实际接触面积远小于理论接触面积,在相互接触的峰部有非常大的单位应力,使实际接触面积处产生塑性变形、弹性变形和峰部之间的剪切破坏,引起严重磨损(三个阶段?)
3、。 表面粗糙度对零件表面磨损的影响很大。(1)一般说表面粗糙度值愈小,其磨损性愈好。(2)但若表面粗糙度值太小,润滑油不易储存,接触面之间容易发生分子粘接,磨损反而增加。因此,接触面的粗糙度有一个最佳值,其值与零件的工作情况有关,工作载荷加大时,初期磨损量增大,表面粗糙度最佳值也加大。,2.表面冷作硬化对耐磨性的影响 impact of Surface work-harden on the wearability,(1)加工表面的冷作硬化使摩擦副表面层金属的显微硬度提高,故一般可使耐磨性提高。 (2)但也不是冷作硬化程度愈高,耐磨性就愈高,这是因为过分的冷作硬化将引起金属组织过度疏松,甚至出现
4、裂纹和表层金属的剥落,使耐磨性下降。,(二)表面质量对疲劳强度的影响 impact of Machining surface quality on fatigue strength,金属受交变载荷作用后产生的疲劳破坏往往发生在零件表面和表 面冷硬层下面: 1.表面粗糙度对疲劳强度的影响 交变载荷作用下,表面粗糙度的凹谷部位容易引起应力集 中,产生疲劳裂纹。 规律:Ra,表面的纹痕愈深,纹底半径愈小,抗疲劳破坏能力 。 2.残余应力、冷作硬化对疲劳强度的影响 表面层残余拉应力疲劳裂纹 ,疲劳破坏加速; 表面残余压应力阻止疲劳裂纹的扩展,延缓疲劳破坏产生。 一般,表面冷硬伴有残余压应力的产生,可以
5、防止裂纹产生并阻止已有裂纹的扩展,对提高疲劳强度有利。硬化过高,则反之。,(三)表面质量对耐蚀性的影响,1、零件的耐蚀性在很大程度上取决于表面粗糙度。 表面粗糙度值愈大凹谷中聚积腐蚀性物质就愈多,抗蚀 性就愈差。 2、表面层的残余拉应力会产生应力腐蚀开裂,耐磨性 残余压应力 防止应力腐蚀开裂。,(四)表面质量对配合质量的影响 the influence of Surface quality on fit quality,表面粗糙度值的大小将影响配合表面的配合质量: a、间隙配合 Ra,磨损 ,间隙增大,破坏了要求的配合性质。 b、过盈配合 装配过程中一部分表面凸峰被挤平,实际过盈量,降低了配合
6、件间的连接强度。,三、影响表面粗糙度的因素及措施,三个方面的因素: 1、几何因素切削层的残留面积(参数:Ac,hc) 车削为例,切削层残留面积越大,则Ra 措施:(1)降低f或减小kr、kr; (2)增大刀尖圆弧半径r,几何因素,物理因素,工艺系统的振动,H,H,理论粗糙度,影响表面粗糙度的因素,2、物理因素积屑瘤、鳞刺 抑制积屑瘤和鳞刺的措施:关键减少加工时的塑性变形,影响最大的是切削速度与切削材料性质。,具体 措施:,(1)选择合适的切削速度,避开中速区如:精加工钢料时,常用低速(如铰孔、拉孔)或高速(精车、精镗),(2)合理选择加工材料和热处理方法,如低碳钢与低合金钢,常预先做调质或正火
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