第五章機(jī)械加工表面質(zhì)量

1、u加工表面質(zhì)量及其對(duì)加工表面質(zhì)量及其對(duì) 使用性能的影響使用性能的影響 u影響表面粗糙度的工影響表面粗糙度的工 藝因素及其改進(jìn)措施藝因素及其改進(jìn)措施 u影響表層金屬力學(xué)物影響表層金屬力學(xué)物 理性能的工藝因素及理性能的工藝因素及 其改進(jìn)措施其改進(jìn)措施 第五章第五章 機(jī)械加工表面質(zhì)量及控制機(jī)械加工表面質(zhì)量及控制 本章要點(diǎn)本章要點(diǎn) 5.1 5.1 加工表面質(zhì)量及其對(duì)使用性能的影響加工表面質(zhì)量及其對(duì)使用性能的影響 已加工表已加工表 面質(zhì)量面質(zhì)量 表面粗糙度表面粗糙度 表面波度表面波度 表面物理力學(xué)表面物理力學(xué) 性能的變化性能的變化 表面微觀幾表面微觀幾 何形狀特征何形狀特征 表面層冷作硬化表面層冷作硬化

2、 表面層殘余應(yīng)力表面層殘余應(yīng)力 表面層金相組織的變化表面層金相組織的變化 a）波度 b）表面粗糙度 零件加工表面的粗糙度與波度 RZ H RZ 表面粗糙度：加工表面的微觀幾何誤差，波長(zhǎng)與波高比表面粗糙度：加工表面的微觀幾何誤差，波長(zhǎng)與波高比 值小于值小于5050。 表面波度：加工表面不平度波長(zhǎng)與波高比值在表面波度：加工表面不平度波長(zhǎng)與波高比值在505010001000 的幾何形狀誤差的幾何形狀誤差 紋理方向：表面刀紋的方向紋理方向：表面刀紋的方向 傷痕：加工表面?zhèn)€別位置出現(xiàn)的缺陷傷痕：加工表面?zhèn)€別位置出現(xiàn)的缺陷 Ra（m） 初始磨損量 重載荷 輕載荷 表面粗糙度與初始 磨損量 表面粗糙度值 耐

3、疲勞性 適當(dāng)硬化可提高耐疲勞性 表面粗糙度值耐蝕性 表面壓應(yīng)力：有利于提高耐蝕性 表面粗糙度值 配合質(zhì)量 表面粗糙度值耐磨性，但有一定限度 紋理形式與方向：圓弧狀、凹坑狀較好 適當(dāng)硬化可提高耐磨性 rr f H ctgctg 2 8 f H r , rr rkkf 刀尖圓弧半徑主偏角副偏角進(jìn)給量 車削時(shí)殘留面積的高度 f r Rmax vf r b） Rmax f a） vf r r 5.25.2影響表面粗糙度的因素及改進(jìn)措施影響表面粗糙度的因素及改進(jìn)措施 切削45鋼時(shí)切削速度與粗糙度關(guān)系 100120 v（m/min） 020406080140 表面粗糙度Rz（m） 4 8 12 16 20

4、 24 28 收縮系數(shù)Ks 1.5 2.0 2.5 3.0 積屑瘤高度 h（m） 0 200 400 600 h Ks Rz v 砂輪速度vs，Ra v 工件速度vw，Ra v 砂輪縱向進(jìn)給f，Ra v 磨削深度ap，Ra 磨削用量對(duì)表面粗糙度的影響 vw = 40(m/min) f = 2.36(m /min) ap = 0.01(mm) vs = 50(m/s) f = 2.36(m /min) ap = 0.01(mm) v s(m/s), vw(m/min) Ra(m) 0 30405060 0.5 1.0 a） ap(mm) 00.01 0.4 0.8 Ra(m) 0 0.2 0.6

5、 0.020.030.04 b） 光磨次數(shù)-Ra關(guān)系 Ra(m) 0 1020 30 0.0 2 0.0 4 0.0 6 光磨次數(shù) 粗粒度砂輪(WA60KV) 細(xì)粒度砂輪(WA/GCW14KB) v光磨次數(shù)，Ra v 砂輪粒度砂輪粒度，R Ra a；但要適量；但要適量 v 砂輪硬度適中，砂輪硬度適中， R Ra a ；常取中軟；常取中軟 v 砂輪組織適中，砂輪組織適中，R Ra a ；常取中等組織；常取中等組織 v 采用超硬砂輪材料，采用超硬砂輪材料，R Ra a v 砂輪精細(xì)修整，砂輪精細(xì)修整， R Ra a 冷卻潤(rùn)滑液冷卻潤(rùn)滑液 5.35.3影響表層材料力學(xué)物理性能的工藝因素影響表層材料力

6、學(xué)物理性能的工藝因素 及改進(jìn)措施及改進(jìn)措施 0 0 100% HVHV N HV 切削用量 工件材料 f 對(duì)冷硬的影響 硬度(HV) 0 f (mm /r) 0.20.40.60.8 v =170(m/min) 135(m/min) 100(m/min ) 50(m/min) 100 200 300 400 工件材料：45 刀具幾何參數(shù) 00.20.40.60.81.0 磨損高度VB(mm) 100 180 260 340 硬度(HV) 50鋼，v = 40(m/min) f = 0.120.2(mm/z) 刀具后刀面磨損對(duì)冷硬影響 r r VB 0 r r 磨削用量 砂輪 工件材料 磨削深度

7、對(duì)冷硬的影響 ap(mm) 硬度(HV) 00.25 300 350 450 500 400 0.500.75 普通磨削 高速磨削 彩色氧化膜彩色氧化膜 殘余應(yīng)力殘余應(yīng)力 微裂紋微裂紋 內(nèi)冷卻砂輪內(nèi)冷卻砂輪 開槽砂輪開槽砂輪 a） 槽均勻分布槽均勻分布 b）90度內(nèi)變距開槽度內(nèi)變距開槽 表層比容增大 表層比容減小 熱生殘余拉應(yīng)力的示意圖熱生殘余拉應(yīng)力的示意圖 切削用量 刀具 工件材料 vc 對(duì)殘余應(yīng)力的影響 0=5,0=5,r=75,r=0.8mm,工件：45切削 條件：ap=0.3mm, f=0.05mm/r, 不加切削液 050100150200 距離表面深度(m) 殘余應(yīng)力(Gpa) -

8、0.20 0 0.20 vc =7.7m/min vc =86m/min vc =213m/min 磨削用量的影響磨削用量的影響 工件材料工件材料 熱變形和塑性變形對(duì)殘余應(yīng)力影響很大熱變形和塑性變形對(duì)殘余應(yīng)力影響很大 熱因素起主導(dǎo)作用殘余拉應(yīng)力 塑性變形起主導(dǎo)作用殘余壓應(yīng)力 淬火燒傷時(shí)，金相組織變 化起主導(dǎo)作用殘余壓應(yīng)力 ap對(duì)殘余應(yīng)力的影響 加工方法加工方法殘余應(yīng)力符號(hào)殘余應(yīng)力符號(hào) /MPa 應(yīng)力層深度應(yīng)力層深度h/mm 車削車削 一般外拉內(nèi)壓一般外拉內(nèi)壓 外壓內(nèi)拉外壓內(nèi)拉 200800 刀具磨損刀具磨損1000 一般外拉內(nèi)壓一般外拉內(nèi)壓0.050.1 高速、負(fù)前角時(shí)高速、負(fù)前角時(shí)0.65 磨削磨削一般外壓內(nèi)拉一般外壓內(nèi)拉20010000.050.30 銑削銑削外壓內(nèi)拉外壓內(nèi)拉6001500 碳鋼淬硬碳鋼淬硬外壓內(nèi)拉外壓內(nèi)拉400750 鋼珠滾壓鋼件鋼珠滾壓鋼件外壓內(nèi)拉外壓內(nèi)拉700800 噴丸強(qiáng)化鋼件噴丸強(qiáng)化鋼件外壓內(nèi)拉外壓內(nèi)拉10001200 滲碳淬火滲碳淬火外壓內(nèi)拉外壓內(nèi)拉10001100 鍍鉻鍍鉻外拉內(nèi)壓外拉內(nèi)壓4