【正文】 ? 表面粗糙度的最佳值與機(jī)器零件的工作情況有關(guān) ，載荷加大時(shí)，磨損曲線(xiàn)向上、向右移動(dòng)，最佳表面粗糙度值也隨之右移。 3) 表面層殘余應(yīng)力： 是由于加工過(guò)程中切削變形和切削熱的影響，工件表面層產(chǎn)生殘余應(yīng)力。例如：砂眼、氣孔、裂痕等。 機(jī)械加工表面質(zhì)量的研究?jī)?nèi)容包括加工表面幾何形狀特征和表面層物理、機(jī)械性能的變化。 產(chǎn)品工作性能的可靠性、耐久性，很大程度上取決于其主要零件的表面質(zhì)量。機(jī)械加工表面質(zhì)量是以機(jī)械零件的 加工表面 和 表面層 作為分析和研究對(duì)象的。本章旨在 研究 零件表面層在加工中的變化和發(fā)生變化的機(jī)理， 掌握 機(jī)械加工中各種工藝因素對(duì)表面質(zhì)量的影響規(guī)律， 運(yùn)用 這些規(guī)律來(lái)控制加工中的各種影響因素，以滿(mǎn)足表面質(zhì)量的要求。機(jī)器零件使用性能的耐磨性、疲勞強(qiáng)度、耐蝕性等，除與材料本身的性能和熱處理有關(guān)外，主要取決于加工后的表面質(zhì)量。 概 述 第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量 吸附層 8nm 基體材料 纖維層 壓縮區(qū) 幾十~幾百微米 熱影響區(qū) 顯微硬度 殘余應(yīng)力 加工表面層沿深度變化示意圖 概 述 第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量 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） 概 述 第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量 表面粗糙度： 是指表面 微觀 幾何形狀誤差，其波長(zhǎng)與波高的比值在 L1/H1＜ 40的范圍內(nèi)，波距 1mm。 表面層的幾何形狀 概 述 第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量 L1范圍內(nèi)的凹凸不平 (表面粗糙度 )H1 L2范圍內(nèi)的凹凸不平 (波度 )H2 平面度 H3 表面粗糙度和波度 表面層的幾何形狀 概 述 第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量 參數(shù)及數(shù)值 /um 取樣長(zhǎng)度 /mm 評(píng)定長(zhǎng)度 /mm Ra Rz 、 Ry ≥~ ≥~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ 50~320 表面層的幾何形狀 概 述 第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量 1) 表面層冷作硬化 (簡(jiǎn)稱(chēng)冷硬 )： 在機(jī)械加工中，零件表面層產(chǎn)生強(qiáng)烈的冷態(tài)塑性變形后，引起的強(qiáng)度和硬度都有所提高的現(xiàn)象。 表面層的物理機(jī)械性能 概 述 第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量 表面質(zhì)量對(duì)耐磨性的影響 耐磨性主要取決于摩擦副的材料及潤(rùn)滑條件，還與零件的表面質(zhì)量有關(guān)。 表面質(zhì)量對(duì)耐磨性的影響 概 述 機(jī)械加工表面質(zhì)量對(duì)機(jī)器產(chǎn)品使用性能和使用壽命的影響 第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量 （ 2）表面層的冷作硬化對(duì)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。 表面質(zhì)量對(duì)耐磨性的影響 概 述 機(jī)械加工表面質(zhì)量對(duì)機(jī)器產(chǎn)品使用性能和使用壽命的影響 第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量 （ 1）表面粗糙度對(duì)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。 表面質(zhì)量對(duì)零件疲勞強(qiáng)度的影響 概 述 機(jī)械加工表面質(zhì)量對(duì)機(jī)器產(chǎn)品使用性能和使用壽命的影響 第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量 （ 2）表面層冷作硬化與殘余應(yīng)力對(duì)零件疲勞強(qiáng)度的影響 ? 適度的表面層冷作硬化能提高零件的疲勞強(qiáng)度。 表面質(zhì)量對(duì)零件工作精度的影響 概 述 機(jī)械加工表面質(zhì)量對(duì)機(jī)器產(chǎn)品使用性能和使用壽命的影響 第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量 （ 1）表面粗糙度對(duì)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。 表面質(zhì)量對(duì)零件耐腐蝕性能的影響 概 述 機(jī)械加工表面質(zhì)量對(duì)機(jī)器產(chǎn)品使用性能和使用壽命的影響 第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量 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(duì)疲勞強(qiáng)度的影響 對(duì)耐磨性的影響 對(duì)耐腐蝕性能的影響 對(duì)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 概 述 機(jī)械加工表面質(zhì)量對(duì)機(jī)器產(chǎn)品使用性能和使用壽命的影響 第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量 概 述 機(jī)械加工表面質(zhì)量的研究?jī)?nèi)容 為保證機(jī)器產(chǎn)品的使用性能和使用壽命，機(jī)械加工表面質(zhì)量的研究應(yīng)包括如下內(nèi)容： （ 1）表面粗糙度及其降低的工藝措施； （ 2）表面層物理、力學(xué)性能及其改善的工藝措施； （ 3）機(jī)械加工中的振動(dòng)及其控制。 這些物理因素的影響一般較復(fù)雜 ， 它與切削原理中所敘述的加工表面的形成過(guò)程有關(guān) ， 如在加工過(guò)程中產(chǎn)生的積屑瘤 、 鱗刺和振動(dòng)等對(duì)加工表面粗糙度的形成均有很大影響 。 鱗刺的形成：抹試階段、導(dǎo)裂階段、層積階段、刮成階段 (2)物理力學(xué)因素 切削加工表面粗糙度的形成 表面粗糙度影響的工藝參數(shù)及其改善的工藝措施 切削加工表面粗糙度 第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量 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。 (2)物理力學(xué)因素 切削加工表面粗糙度的形成 表面粗糙度影響的工藝參數(shù)及其改善的工藝措施 切削加工表面粗糙度 第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量 ② 切削速度的影響 加工塑性材料時(shí)， 切削速度 對(duì)表面粗糙度的影響如圖所示。 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(guò)小，表面粗糙度會(huì)有增大的趨勢(shì)。 磨削加工后表面粗糙度的形成 磨削速度比一般切削速度高得多，且磨粒大多數(shù)是負(fù)前角，切削刃又不銳利，大多數(shù)磨粒在磨削過(guò)程中只是對(duì)被加工表面擠壓，沒(méi)有切削作用。 磨削中影響粗糙度的因素 砂輪修整 除了使砂輪具有正確的幾何形狀外，更重要的是使砂輪工作表面形成排列整齊而又銳利的微刃。工件的速度增大，通過(guò)加工表面的磨粒數(shù)減少，因此表面粗糙度值增大。 磨削中影響粗糙度的因素 (4)工件材料 表面粗糙度影響的工藝參數(shù)及其改善的工藝措施 磨削加工表面粗糙度 第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量 影響磨削加工表面粗糙度的因素 ? 粒度 ↓→Ra↓ ? 金剛石筆鋒利 ↑，修正導(dǎo)程、徑向進(jìn)給量 ↓→ Ra↓ ?磨粒等高性 ↑→Ra↓ ?硬度 ↑→鈍化磨粒脫落 ↓→ Ra↑ ?硬度 ↓→磨粒脫落 ↑→Ra↑ ?硬度合適、自勵(lì)性好 ↑→Ra↓ ?太硬、太軟、韌性、導(dǎo)熱性差 ↑→ Ra↓ 砂輪粒度 工件材料性質(zhì) 砂輪修正 磨削用量 砂輪硬度 ?砂輪 V↑→ Ra↓ ?ap、工件 V↑→ 塑變 ↑→ Ra↑ ?粗磨 ap↑→生產(chǎn)率 ↑ ?精磨 ap↓→ Ra↓(ap=0光磨 ) 表面粗糙度影響的工藝參數(shù)及其改善的工藝措施 磨削加工表面粗糙度 第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量 表面粗糙度影響的工藝參數(shù)及其改善的工藝措施 超精研、研磨、珩磨和拋光加工的表面粗糙度 超精研、研磨、珩磨和拋光加工，一般只規(guī)定加工時(shí)的壓強(qiáng)。因此，這些加工方法均被稱(chēng)為零件表面的光整加工技術(shù)。 冷作硬化的概念 影響表層力學(xué)物理性能的工藝因素及其改進(jìn)的工藝措施 加工表面層的冷作硬化 第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量 弱化： 被冷作硬化的金屬處于高能位的不穩(wěn)定狀態(tài) ， 只要一有可能 ， 金屬的不穩(wěn)定狀態(tài)就要向比較穩(wěn)定的狀態(tài)轉(zhuǎn)化 ， 這種現(xiàn)象稱(chēng)為弱化 。 冷作硬化的評(píng)定 影響表層力學(xué)物理性能的工藝因素及其改進(jìn)的工藝措施 加工表面層的冷作硬化 第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量 表面層冷作硬化的程度決定于 產(chǎn)生塑性變形的力 、 變形速度 及 變形時(shí)的溫度 。 淬火鋼在磨削時(shí)，由于磨削條件不同，產(chǎn)生的磨削燒傷有三種形式。這種現(xiàn)象稱(chēng)為 退火燒傷 。其硬度比原來(lái)的回火馬氏體高，但很薄，其下為硬度較低的回火索氏體和屈氏體。用觀色法所能鑒別的燒傷，其溫度多在 500℃ 以上。 第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量 金相組織法 第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量 磨削燒傷檢測(cè)儀 磁彈儀利用巴克豪森效應(yīng)檢測(cè)表面磨削缺陷和熱處理燒傷 第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量 1) 砂輪轉(zhuǎn)速 ↑ → 磨削燒傷 ↑ 2) 徑向進(jìn)給量 fp↑→ 磨削燒傷 ↑ 3) 軸向進(jìn)給量 fa↑→磨削燒傷 ↓ 4) 工件速度 vw ↑→磨削燒傷 ↓ 1)磨削時(shí)，砂輪表面上磨粒的切削刃口鋒利 ↑→ 磨削力 ↓→ 磨削區(qū)的溫度 ↓ 2)磨削導(dǎo)熱性差的材料 (耐熱鋼、軸承鋼、不銹鋼 )↓→ 磨削燒傷 ↑ 3)應(yīng)合理選擇砂輪的硬度、結(jié)合劑和組織 → 磨削燒傷↓ 磨削用量 砂輪與 工件材料 4. 改善加工表面金相組織的工藝途徑 影響表層力學(xué)物理性能的工藝因素及其改進(jìn)的工藝措施 表面層金屬的金相組織變化 第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量 采用內(nèi)冷卻法 → 磨削燒傷 ↓ 改善冷卻條件 內(nèi)冷卻裝置 1－錐形蓋 2－通道孔 3－砂輪中心孔 4－有徑向小孔的薄壁套 4. 改善加工表面金相組織的工藝途徑 影響表層力學(xué)物理性能的工藝因素及其改進(jìn)的工藝措施 表面層金屬的金相組織變化 第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量 間斷磨削 → 受熱 ↓→ 磨削燒傷 ↓ 采用開(kāi)槽砂輪 開(kāi)槽砂輪 4. 改善加工表面金相組織的工藝途徑 影響表層力學(xué)物理性能的工藝因素及其改進(jìn)的工藝措施 表面層金屬的金相組織變化 第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量 1. 殘余應(yīng)力的定義 定義： 機(jī)械加工中工件表面層組織發(fā)生變化時(shí)，在表面層及其與基體材料的交界處會(huì)產(chǎn)生互相平衡的彈性力，這種應(yīng)力即為表面層的 殘余應(yīng)力 。表面層體積膨脹 時(shí)因受到基體的限制產(chǎn)生拉應(yīng)力；反之，產(chǎn)生壓應(yīng)力。 磨削裂紋的產(chǎn)生與材料性質(zhì)及熱處理工序有很大關(guān)系。切削加工時(shí)起主要作用的往往是冷態(tài)塑性變形，表面層常產(chǎn)生殘余壓縮應(yīng)力。 第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量 影響表層力學(xué)物理性能的工藝因素及其改進(jìn)的工藝措施 表面層強(qiáng)化工藝 常用的冷壓強(qiáng)化工藝方法 第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量 影響表層力學(xué)物理性能的工藝因素及其改進(jìn)的工藝措施 表面層強(qiáng)化工藝 典型的滾柱滾壓加工 第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量 對(duì)零件使用性能危害甚大的殘余拉應(yīng)力、磨削燒傷和磨削裂紋均起因于磨削熱，所以如何降低磨削熱并減少其影響是生產(chǎn)上的一項(xiàng)重要問(wèn)題?？刂票砻尜|(zhì)量常會(huì)增加加工成本，影響加工效率，所以對(duì)于一般零件宜采用正常的加工工藝保證表面質(zhì)量，就不必再提出過(guò)高要求。 控制加工工藝參數(shù) 控制加工表面質(zhì)量的途徑 第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量 超精加工 、 珩磨等都是利用磨條以一定的壓力壓在工件的被加工表面上