机械零件表面质量

机械零件表面质量

磨损

零件使用中失效形式腐蚀→从表面开始

疲劳

第一节第一节零件的表面质量及其对使用性能的影响

一、一、机械加工表面质量的含义

1、机械加工表面质量的含义：零件加工后的表面层状态或完整性的表征。具体地说：包含两个方面的内容，一是表面的微观几何特征，二是表面的物理力学特性。

2、表面质量的内容：

宏观几何→加工精度范畴

(1)、微观几何特征：

1）、表面粗糙度：指已加工表面的微观几何形状误差。

表面轮廓的算术平均偏差R a

表面粗糙度的三种形式：微观不平均高度R z

轮廓最大高度R y

2)、波度：介于宏观几何形状误差与表面粗糙度的之间的周期性几何形状误

差。

3)、加工纹理

4)、划伤、人为破坏

(2)、表面物理力学特性

1)、1)、冷作硬化：指工件经机械加工后表面层的强度、硬度有提高的现象，也称为冷硬或强化。

2)、2)、表面层的金相组织变化：

3)、3)、加工表面层的残余应力

二、二、表面质量对零件使用性能的影响

耐磨性

使用性能抗疲劳

抗腐蚀、配合性质及其它

1、表面质量对零件耐磨性的影响

磨损机理

磨损曲线（磨损三阶段）

(1)、R n对耐磨性的影响

磨损产生的原因：F↑作用→R a→弹性塑变

磨损曲线：初期磨损，正常磨损、破坏磨损

最佳粗糙度：R a↓↓亲和R a=0.8~0.2μm

R a↑→△↑

R a↓→△↓R a↓↓→△↑

纹理：重载：交叉→△↓

轻载：交叉→△↑为什么？

(2)、冷作硬化

HBS↑→接触刚度↑→变形↓→咬合↓→△↓

HBS↑↑→脆↑脱落↑→△↑

(3)、残余应力、金相变化

残余应力、金相变化→HBS、变形→⊿

2、对疲劳强度的影响——应力集中产生的前提

(1)、R a↑→应力集中→裂纹→σ-1↓

纹理方向与受力方向相顺σ-1↑

相反σ-1↓

(2)、残余应力适当→σ-1↑（疲劳由拉应力引起）

（3）、冷作硬化：

HBS↑→变形↓→裂纹↓→σ-1↑，HBS↑↑→脆、脱落→裂纹↑→σ-1↓3、表面质量对耐蚀配合及其他性能的影响

（1）、R a↑→累积腐蚀介质↑→抗蚀性↓

Ra↓→累积腐蚀介质↓→抗蚀性↑

(2)、残余应力（适当）→防裂扩展→不易腐→↑

(3)、冷作硬化

(4)、配合性质：

其它性能：

密封

接触刚度

磨擦系数

第二节 第二节 影响机械加工表面粗糙度的因素

几何因素

影响因素 物理因素

工艺系统振动

一、 一、 影响机械加工表面粗糙度的几何因素

切削加工过程中，刀具相对于工件进给运动时，

在被加工表面上残留的面

积愈大，所获得表面将愈粗糙。单刃刀切削时，

残留面积只与进给量f 、刀尖圆弧半径r 0及刀具

的主偏角K r 、副偏角K r ′有关。

尖刀切削时：r r ctg ctg f

H κκ'+=

带圆角的刀切削时：02

8r f H ≈

由公式可知：

f↓—→R a ↓ f↓↓—→R a ↑（塑性滑移、振动）

K r 、K r ′↓—→R a ↓ K r 、K r ′↓↓—→R a ↑

r 0↓—→R a ↑ r 0↑—→R a ↓ r 0↑↑—→R a ↑

二、 二、 影响表面粗糙度的物理因素

影响表面粗糙度的物理因素主要是表面层的塑性变形

1、1、影响塑变的物理因素

(1) 切削力与摩擦力

切削过程中刀具刃口钝圆半径及时性后刀面对工件的挤压、摩擦作用使金属材料发生塑性变形，致使表面粗糙。

当切削脆性材料时，切屑呈碎粒状，加工表面留下许多麻点，致使表面粗糙。

(2) 积屑瘤、鳞刺的影响

当低速切削塑性材料时，产生积屑瘤和鳞刺，致使表面粗糙。

背吃刀量、进给量太小

精加工时，因背吃刀量、进给量小。刀刃容易打滑，致使表面粗糙。

2、2、减低表面粗糙度的工艺措施

(1) 减少切削力引起的塑性变形，避免积屑瘤和鳞刺→合理选择切速。

(2) 改善切削性能（材料）→金相组织变化→热处理

3、正确选用切削液

三、三、影响磨削加工表面粗糙度的因素

（一）（一）磨削加工的特点：

1、1、过程复杂

2、2、磨削速度高，温度高，易烧伤，产生裂纹

3、3、线速高，径向切削力大，易弹性变形，生产振动

（二）（二）影响磨削加工表面的因素

1、1、砂轮线速度

V

砂↑--→R

a

↓

(1)、V

砂

↑增加单位面积上的刻痕数

(2)、降低塑性变形

2、2、工件线速度：

V工↓--→a p/粒↓--→残留S↓--→R a↓

V

工↓↓--→Q↑--→微熔--→R

a

↑（烧伤）

3、3、纵向进给量：

纵f--→a

p /粒↓--→R

a

↑纵f↓--→a

p

/粒↑--→R

a

↓

4、4、磨削深度

a P↑--→F、T↑--→R a↑光磨→R a↓

5、5、砂轮性质的影响

（1）（1）粒度

粒度↓→磨粒多→刻痕小→R

a

↓

粒度↓↓--→砂轮易堵塞→T↑→塑变↑→R

a

↑