機(jī)械加工表面質(zhì)量加工培訓(xùn)講義(已修改)
2025-01-30 03:27 本頁面
【正文】 零件的機(jī)械加工質(zhì)量不僅指加工精度，而且包括加工表面質(zhì)量。 機(jī)械加工后的零件表面實(shí)際上不是理想的光滑表面，它存在著不同程度的表面粗糙度、冷硬、裂紋等表面缺陷。雖然只有極薄的一層（幾微米 ~幾十微米），但都錯(cuò)綜復(fù)雜地影響著機(jī)械零件的精度、耐磨性、配合精度、抗腐蝕性和疲勞強(qiáng)度等，從而影響產(chǎn)品的使用性能和壽命，因此必須加以足夠的重視。 一、 概 述 零件表面質(zhì)量 表面粗糙度 表面波度 表面物理力學(xué)性能的變化 表面微觀幾何形狀特征 表面層冷作硬化 表面層殘余應(yīng)力 表面層金相組織的變化 表面質(zhì)量的含義（內(nèi)容） 二、表面質(zhì)量對零件使用性能的影響 1．表面質(zhì)量對零件耐磨性的影響 圖 4－ 38 表面粗糙度與初期磨損量的關(guān)系 （ 2）表面層的冷作硬化對零件耐磨性的影響 ?加工表面的冷作硬化，一般能提高零件的耐磨性。 因?yàn)樗鼓ゲ粮北砻鎸咏饘俚娘@微硬度提高，塑性降低，減少了摩擦副接觸部分的彈性變形和塑性變形。 ?并非冷作硬化程度越高，耐磨性就越高。 這是因?yàn)檫^分的冷作硬化，將引起金屬組織過度“疏松”，在相對運(yùn)動中可能會產(chǎn)生金屬剝落，在接觸面間形成小顆粒，使零件加速磨損。 2．表面質(zhì)量對零件疲勞強(qiáng)度的影響 （ 1）表面粗糙度對零件疲勞強(qiáng)度的影響 表面粗糙度越大，抗疲勞破壞的能力越差。 對承受交變載荷零件的疲勞強(qiáng)度影響很大。在交變載荷作用下，表面粗糙度的凹谷部位容易引起應(yīng)力集中，產(chǎn)生疲勞裂紋。 表面粗糙度值越小，表面缺陷越少，工件耐疲勞性越好；反之，加工表面越粗糙，表面的紋痕越深，紋底半徑越小，其抗疲勞破壞的能力越差。 4．表面質(zhì)量對零件耐腐蝕性能的影響 （ 1）表面粗糙度對零件耐腐蝕性能的影響 零件表面越粗糙，越容易積聚腐蝕性物質(zhì)，凹谷越深，滲透與腐蝕作用越強(qiáng)烈。 因此 減小零件表面粗糙度，可以提高零件的耐腐蝕性能。 （ 2）表面殘余應(yīng)力對零件耐腐蝕性能的影響 零件表面殘余壓應(yīng)力使零件表面緊密，腐蝕性物質(zhì)不易進(jìn)入，可增強(qiáng)零件的耐腐蝕性，而表面殘余拉應(yīng)力則降低零件耐腐蝕性。 表面質(zhì)量對零件使用性能還有其它方面的影響： 如減小表面粗糙度可提高零件的接觸剛度、密封性和測量精度；對滑動零件，可降低其摩擦系數(shù)，從而減少發(fā)熱和功率損失。 表面質(zhì)量對零件使用性能的影響 零件表面質(zhì)量 粗糙度太大、太小都不耐磨 適度冷硬能提高耐磨性 對疲勞強(qiáng)度的影響 對耐磨性影響 對耐腐蝕性能的影響 對工作精度的影響 粗糙度越大，疲勞強(qiáng)度越差 適度冷硬、殘余壓應(yīng)力能提高疲勞強(qiáng)度 粗糙度越大、工作精度降低 殘余應(yīng)力越大，工作精度降低 粗糙度越大，耐腐蝕性越差 壓應(yīng)力提高耐腐蝕性，拉應(yīng)力反之則降低耐腐蝕性 三、 影響加工表面粗糙度的主要因素及其控制 （一）切削加工表面粗糙度 幾何因素 ?刀尖圓弧半徑 rε ?主偏角 kr、 副偏角 kr′ ?進(jìn)給量 f（ 圖 4－ 40） H=f/(cotκr+cotκr′) (81) H=f 2/(8rε) (82) 圖 4－ 40 車削、刨削時(shí)殘留面積高度 物理力學(xué)因素 （ 1）工件材料的影響 ?韌性材料：工件材料韌性愈好，金屬塑性變形愈大，加工表面愈粗糙。 故對中碳鋼和低碳鋼材料的工件，為改善切削性能，減小表面粗糙度，常在粗加工或精加工前安排正火或調(diào)質(zhì)處理。 ? 脆性材料：加工脆性材料時(shí)，其切削呈碎粒狀，由于切屑的崩碎而在加工表面留下許多麻點(diǎn)，使表面粗糙。 （ 2）切削速度的影響 加工塑性材料時(shí)，切削速度對表面粗糙度的影響（對積屑瘤和鱗刺的影響）見如 圖 441所示。 此外，切削速度越高，塑性變形越不充分，表面粗糙度值越小 選擇低速寬刀精切和高速精切，可以得到較小的表面粗糙度。 （ 4）其它因素的影響 此外，合理使用冷卻潤滑液，適當(dāng)增大刀具的前角，提高刀具的刃磨質(zhì)量等，均能有效地減小表面粗糙度值。 （ 3）進(jìn)給量的影響 減小進(jìn)給量 f固然可以減小表面粗糙度值，但 進(jìn)給量過小，表面粗糙度會有增大的趨勢。 圖 4－ 41 加工塑性材料時(shí)切削速度對表面粗糙度的影響 影響切削加工表面粗糙度的因素 刀具幾何形狀 刀具材料、刃磨質(zhì)量 切削用量 工件材料 ?殘留面積 ↓ →Ra↓ ?前角 ↑→ Ra↓ ?后角 ↑→摩擦 ↓→Ra↓ ?刃傾角會影響實(shí)際工作前角 ? v↑→ Ra↓ ?f↑→ Ra↑ ?ap對 Ra影響不大，太小會打滑，劃傷已加工表面 ?材料塑性 ↑→ Ra↑ ?同樣材料晶粒組織大 ↑→ Ra↑， 常用正火、調(diào)質(zhì)處理 ?刀具材料強(qiáng)度 ↑→ Ra↓ ?刃磨質(zhì)量 ↑→ Ra↓ ?冷卻、潤滑 ↑→ Ra↓
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