机械加工表面质量(PPT 51页)_9486
合集下载
机械加工表面质量PPT51页课件
5.2 加工表面质量对零件使用性能的影响
*
3. 表面纹理对耐磨性的影响
表面纹理的形状及刀纹方向对耐磨性的影响，纹理形状及刀纹方向影响有效接触面积与润滑液的存留。
4.表面层产生的金相组织变化对零件耐磨性的影响
金相组织的变化引起基体材料硬度的变化，进而影响零件的耐磨性。
5.2 加工表面质量对零件使用性能的影响
5.2 加工表面质量对零件使用性能的影响
*
2.表面层冷作硬化与残余应力对耐疲劳性的影响 适度的表面层冷作硬化能提高零件的疲劳强度； 残余应力有拉应力和压应力之分， 残余拉应力：易使已加工表面产生裂纹并使其扩展而降低疲劳强度。 残余压应力：能够部分地抵消工作载荷施加的拉应力，延缓疲劳裂纹的扩展，从而提高零件的疲劳强度。
5.4 影响加工表面层物理机械性能的因素
*
衡量表面层加工硬化程度的指标有下列三项： 1）表面层的显微硬度H； 2）硬化层深度h； 3）硬化程度N N=(H-H0)/H0×100％ 式中 H0——工件原表面层的显微硬度。
粗糙度越大，耐腐蚀性越差
压应力提高耐腐蚀性，拉应力反之则降低耐腐蚀性
总结:
*
机械加工中，表面粗糙度形成的原因大致可归纳为几何因素和物理力学因素两个方面。
（一）切削加工时表面粗糙度的影响因素
1. 几何因素
刀尖圆弧半径rε 主偏角kr、副偏角kr′ 进给量f
5.3 影响加工表面粗糙度的因素
（一）表面质量对零件耐磨性的影响
5.2 加工表面质量对零件使用性能的影响
零件磨损三个阶段：初期磨损阶段；正常磨损阶段；剧烈磨损阶段
零件耐磨性的影响因素： 摩擦副的材料；润滑条件；表面质量(接触面积)。
图5-1 磨损过程的基本规律
*
3. 表面纹理对耐磨性的影响
表面纹理的形状及刀纹方向对耐磨性的影响，纹理形状及刀纹方向影响有效接触面积与润滑液的存留。
4.表面层产生的金相组织变化对零件耐磨性的影响
金相组织的变化引起基体材料硬度的变化，进而影响零件的耐磨性。
5.2 加工表面质量对零件使用性能的影响
5.2 加工表面质量对零件使用性能的影响
*
2.表面层冷作硬化与残余应力对耐疲劳性的影响 适度的表面层冷作硬化能提高零件的疲劳强度； 残余应力有拉应力和压应力之分， 残余拉应力：易使已加工表面产生裂纹并使其扩展而降低疲劳强度。 残余压应力：能够部分地抵消工作载荷施加的拉应力，延缓疲劳裂纹的扩展，从而提高零件的疲劳强度。
5.4 影响加工表面层物理机械性能的因素
*
衡量表面层加工硬化程度的指标有下列三项： 1）表面层的显微硬度H； 2）硬化层深度h； 3）硬化程度N N=(H-H0)/H0×100％ 式中 H0——工件原表面层的显微硬度。
粗糙度越大，耐腐蚀性越差
压应力提高耐腐蚀性，拉应力反之则降低耐腐蚀性
总结:
*
机械加工中，表面粗糙度形成的原因大致可归纳为几何因素和物理力学因素两个方面。
（一）切削加工时表面粗糙度的影响因素
1. 几何因素
刀尖圆弧半径rε 主偏角kr、副偏角kr′ 进给量f
5.3 影响加工表面粗糙度的因素
（一）表面质量对零件耐磨性的影响
5.2 加工表面质量对零件使用性能的影响
零件磨损三个阶段：初期磨损阶段；正常磨损阶段；剧烈磨损阶段
零件耐磨性的影响因素： 摩擦副的材料；润滑条件；表面质量(接触面积)。
图5-1 磨损过程的基本规律
机械加工表面质量解析PPT课件
1、 几何因素
刀具相对于工件作进给运动时，在加工表面留下了切削层残留面 积，其形状是刀具几何形状的复映。其理论上的最大粗糙度 Rmax可由刀具形状、进给量f，按几何关系求得。 1) 当刀尖圆弧半径rε一定时： 2) 当背吃刀量ap和进给量f很小时，粗糙度主要由刀尖圆弧构 成： 措施：减小进给量f、主偏角Kr、副偏角Kr'以及增大刀尖圆弧半 径rε，均可减小残留面积的高度。
➢ 3、表面层残余应力：是由于加工过程中切削变形和 切削热的影响，工件表面层产生残余应力。
第4页/共45页
二、表面质量对零件使用性能的影响
1、 表面质量对耐磨性的影响
➢
粗糙度过大或过小都会引起工作时的迅速磨损，
一定工作条件下通常存在一个最佳表面粗糙度。
✓
表面粗糙度值过大—〉实际接触面积↓—〉单位
应力↑—〉峰部之间产生塑性变形、弹性变形和剪
实际机械加工后的表面层残余应力及其分布，是上 述三方面因素综合作用的结果，在一定条件下，其中某 一或二种因素可能起主导作用。
第21页/共45页
2、 磨削裂纹的产生
磨削加工中热态塑性变形和金相组织变化的影响较大， 故大多数磨削零件的表面层往往有残余拉应力。当残余拉 应力超过材料的强度极限时，零件表面就会出现裂纹。有 的磨削裂纹也可能不在工件的外表面，而是在表面层下成 为肉眼难以发现的缺陷。磨削裂纹一般很浅 。
金属冷作硬化的结果，使金属处于高能位不稳定状态， 只要一有条件，金属的冷硬结构本能地向比较稳定的结构转 化。这些现象统称为弱化（回复）。机械加工过程中产生的 切削热，将使金属在塑性变形中产生的冷硬现象得到恢复。
由于金属在机械加工过程中同时受到力因素和热因素的作 用，机械加工后表面层金属的最后性质取决于强化和弱化两 个过程的综合。
刀具相对于工件作进给运动时，在加工表面留下了切削层残留面 积，其形状是刀具几何形状的复映。其理论上的最大粗糙度 Rmax可由刀具形状、进给量f，按几何关系求得。 1) 当刀尖圆弧半径rε一定时： 2) 当背吃刀量ap和进给量f很小时，粗糙度主要由刀尖圆弧构 成： 措施：减小进给量f、主偏角Kr、副偏角Kr'以及增大刀尖圆弧半 径rε，均可减小残留面积的高度。
➢ 3、表面层残余应力：是由于加工过程中切削变形和 切削热的影响，工件表面层产生残余应力。
第4页/共45页
二、表面质量对零件使用性能的影响
1、 表面质量对耐磨性的影响
➢
粗糙度过大或过小都会引起工作时的迅速磨损，
一定工作条件下通常存在一个最佳表面粗糙度。
✓
表面粗糙度值过大—〉实际接触面积↓—〉单位
应力↑—〉峰部之间产生塑性变形、弹性变形和剪
实际机械加工后的表面层残余应力及其分布，是上 述三方面因素综合作用的结果，在一定条件下，其中某 一或二种因素可能起主导作用。
第21页/共45页
2、 磨削裂纹的产生
磨削加工中热态塑性变形和金相组织变化的影响较大， 故大多数磨削零件的表面层往往有残余拉应力。当残余拉 应力超过材料的强度极限时，零件表面就会出现裂纹。有 的磨削裂纹也可能不在工件的外表面，而是在表面层下成 为肉眼难以发现的缺陷。磨削裂纹一般很浅 。
金属冷作硬化的结果，使金属处于高能位不稳定状态， 只要一有条件，金属的冷硬结构本能地向比较稳定的结构转 化。这些现象统称为弱化（回复）。机械加工过程中产生的 切削热，将使金属在塑性变形中产生的冷硬现象得到恢复。
由于金属在机械加工过程中同时受到力因素和热因素的作 用，机械加工后表面层金属的最后性质取决于强化和弱化两 个过程的综合。
机械加工表面质量
华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作
➢ 零件的的加工精度包括：尺寸精度、形状精度和相互位置精 度，三者之间是既有区别又有联系的。
➢ 形状公差应限制在位置公差之内，而位置误差又要限制在尺 寸公差之内。
➢ 例如：为保证轴颈的直径尺寸精度，则轴颈的圆度误差不应 超出直径的尺寸公差。当尺寸精度要求高时，相应的位置、 形状精度也要求高。
➢统计分析法：对工件的几何参数进行测量，用数理统计方 法对测试数据进行分析处理，找出加工误差的规律和性质， 进而控制加工质量。
3
三 获得机械加工精度的方法
华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作
1.获得尺寸精度的方法
（1）试切法：试切-测量-调整-再试切-……
（2）调整法：预先调整好刀具和工件在机床上的相对位置，并 在一批零件的加工过程中保持此位置不变，以保持被加工零件尺 寸的加工方法。
要求尺寸精度的一种加工方法。
4
华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作
调整法 ➢ 定义：先调整好刀具和工件在机床上的相对位置，并在一
批零件的加工过程中保持这个位置不变，以保证被加工尺 寸的方法。 ➢ 应用：广泛用于各类半自动、自动机床和自动线上，适用 于成批、大量的生产。
5
华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作
程的自动循环，即自动完成加工中的切削、度量、补偿调整等 一系列的工作，当工件达到要求的尺寸时，机床自动退刀，停 止加工。
7
2.获得形状精度的方法
华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作
➢成形刀具法: 加工精度主要取决于刀 刃的形状精度。 ➢轨迹法: 加工精度则与机床的精度关系密切。例如，车
削圆柱类零件时，其圆度、圆柱度等形状精度，主要决 定于主轴的回转精度、导轨的导向精度以及主轴回转轴 心线与导轨之间的相互位置精度。 ➢展成法: 常用于各种齿轮加工，其形状精度与刀具精度 以及机床传动精度有关。
第7章机械加工表面质量PPT课件
第24页/共38页
2. 表面层的金相变化
② 影响磨削烧伤的因素：
a) 磨削用量
工件材料对磨削区温度
aP↗ V砂轮↗
工件表层温度↗↗ 工件表层温度↗
的硬热工砂刃力影度系件轮口、、温响数材表尖强。度主料面锐度就要硬上锋烧烧、会取度磨利伤伤韧下决高粒些↗↗性、，降于的↗和强摩，它切导所度削的削
V工件↗ f↗
就零件的耐磨性而言，最 佳 表 面 粗 糙 度 Ra 的 值 在 0.8μm ～ 0.2μm 之 间 为 宜 。
第4页/共38页
二、表面质量对零件使用性能的影响
1. 对零件耐磨性的影响：
① 表面粗糙度对耐磨性的影响 ② 刀纹方向对耐磨性的影响
两重个载表时面，纹摩擦理副方的向两均 与个运表动面方纹向理相垂垂直直时、， 磨且损运最动大方。向平行于下 表面的纹路方向时， 磨轻损载最时小，。摩擦副表面 纹理方向与相对方向 一致时，磨损最小。
1. 磨削用量
第18页/共38页
二、磨削加工中影响表面粗糙度的因素
2. 砂轮的特性
① 粒度：
粒度号↗ ② 砂轮的硬度：
Ra值↙
硬度↗
难脱落
Ra值↗
硬度↙
易脱落
不易保持形状
精度↙
③ 砂轮的修整：
修整砂轮是改善磨削表面粗糙度的
重要因素，砂轮修整得越好，砂轮
磨粒微刃等高性越好，磨出工件的
表面粗糙度值越小。
第15页/共38页
一、切削加工中影响表面粗糙度的因素
2. 物理因素： ①切削速度：
V↗→ Ra↙
②工件材料性质： ③刀具几何形状、材料：
前角↗
Ra值↙
④冷却润滑：
切削液的冷却和润 滑作用能减小切削 过程中的界面摩擦， 降低切削区温度， 使切削区金属表面 的塑性变形程度下 降，抑制鳞刺和积 屑瘤的产生，因此 可大大减小加工表 面粗糙度值。
机械制造工艺课件第四章机械加工表面质量
★★★
机械制造工艺
★★★
第四章
第一节
第二节 第三节 第四节
机械加工表面质量
基本概念
表面粗糙度的形成及其影响因素 加工表面力学物理性能的变化及其影响因素 机械加工中的振动
★★★
机械制造工艺
基本慨念
★★★
第一节
零件机械加工表面质量是指零件在机械加工后 表面层的微观几何形状误差和力学物理性能。零件 机械加工后表面层中存在着表面粗糙度、表面波度、 表面加工纹理等微观几何形状误差以及伤痕等缺陷， 零件表面层在加工过程中还会产生加工硬化、金相 组织变化及残余应力等现象。上述种种因素综合作 用的结果，直接影响了零件的寿命及可靠性，从而 影响产品的质量和使用性能。
★★★
机械制造工艺
★★★
图4-2
初期磨损量与零件表面粗糙度 1—轻载荷 2—重载荷
★★★
机械制造工艺
★★★
2、表面质量对零件疲劳强度的影响
零件在交变载荷的作用下，其表面微观不平的凹谷 处和表面层的缺陷处容易引起应力集中而产生疲劳裂纹， 造成零件的疲劳破坏。试验表明，减小零件表面粗糙度 值可以使零件的疲劳强度有所提高。因此，对于一些承 受交变载荷的重要零件，如曲轴其曲拐与轴颈交接处精 加工后常进行光整加工，以减小零件的表面粗糙度值， 提高其疲劳强度。
★★★
机械制造工艺
★★★
图4-3
表面残留面积
★★★
机械制造工艺
★★★
金属切削过程幻灯片
★★★
机械制造工艺
★★★
2、影响表面粗糙度的工艺因素及改善措施
（1）切削用量的影响 进给量大，切屑变形也大，切屑 与刀具前刀面的摩擦以及后刀面与已加工表面的摩擦加剧， 从而增大工件表面粗糙度值。因此，减小进给量利于减小工 vc 件表面粗糙度值。 切削速度对表面粗糙度的影响因工件材料而异。对于塑 性材料，一般情况下，低速或高速切削时，不会产生积屑瘤， 故加工表面粗糙度值都较小，但在中等切削速度下，塑性材 料的工件容易产生积屑瘤或鳞刺，且塑性变形较大,如图4-4 所示。对于脆性材料，加工表面粗糙度主要是由于脆性挤裂 碎裂而成，与切削速度关系较小。所以精加工塑性材料时往 往选择高速或低速精切，以获得较小的表面粗糙度值。
机械制造工艺
★★★
第四章
第一节
第二节 第三节 第四节
机械加工表面质量
基本概念
表面粗糙度的形成及其影响因素 加工表面力学物理性能的变化及其影响因素 机械加工中的振动
★★★
机械制造工艺
基本慨念
★★★
第一节
零件机械加工表面质量是指零件在机械加工后 表面层的微观几何形状误差和力学物理性能。零件 机械加工后表面层中存在着表面粗糙度、表面波度、 表面加工纹理等微观几何形状误差以及伤痕等缺陷， 零件表面层在加工过程中还会产生加工硬化、金相 组织变化及残余应力等现象。上述种种因素综合作 用的结果，直接影响了零件的寿命及可靠性，从而 影响产品的质量和使用性能。
★★★
机械制造工艺
★★★
图4-2
初期磨损量与零件表面粗糙度 1—轻载荷 2—重载荷
★★★
机械制造工艺
★★★
2、表面质量对零件疲劳强度的影响
零件在交变载荷的作用下，其表面微观不平的凹谷 处和表面层的缺陷处容易引起应力集中而产生疲劳裂纹， 造成零件的疲劳破坏。试验表明，减小零件表面粗糙度 值可以使零件的疲劳强度有所提高。因此，对于一些承 受交变载荷的重要零件，如曲轴其曲拐与轴颈交接处精 加工后常进行光整加工，以减小零件的表面粗糙度值， 提高其疲劳强度。
★★★
机械制造工艺
★★★
图4-3
表面残留面积
★★★
机械制造工艺
★★★
金属切削过程幻灯片
★★★
机械制造工艺
★★★
2、影响表面粗糙度的工艺因素及改善措施
（1）切削用量的影响 进给量大，切屑变形也大，切屑 与刀具前刀面的摩擦以及后刀面与已加工表面的摩擦加剧， 从而增大工件表面粗糙度值。因此，减小进给量利于减小工 vc 件表面粗糙度值。 切削速度对表面粗糙度的影响因工件材料而异。对于塑 性材料，一般情况下，低速或高速切削时，不会产生积屑瘤， 故加工表面粗糙度值都较小，但在中等切削速度下，塑性材 料的工件容易产生积屑瘤或鳞刺，且塑性变形较大,如图4-4 所示。对于脆性材料，加工表面粗糙度主要是由于脆性挤裂 碎裂而成，与切削速度关系较小。所以精加工塑性材料时往 往选择高速或低速精切，以获得较小的表面粗糙度值。
模具机械加工表面质量ppt课件
• 加工表面的几何形状特征：
• 表面粗糙度
指加工表面的微观几何形 状 误 差 。 波 长 与 波 高 (L3/H3) 的比值小于50。
表面粗糙度的现行标准为： GB/T131-93。 表示方法：Ra、Rz、Ry。
• 表面波度
介于形状误差与表面粗糙 度之间的周期性形状误差。 波 长 与 波 高 (L2/H2) 的 比 值 一 般为：50~1000。
此外，切削速度越高，塑性变 形越不充分，表面粗糙度值越小
选择低速宽刀精切和高速精切， 可以得到较小的表面粗糙度。
减小进给量f固然可以减小 表面粗糙度值，但进给量过小， 表面粗糙度会有增大的趋势。
刀具的前角对切削过 程的塑性变形有较大 影响，前角增大塑性 变形减小，能有效地 减小表面粗糙度值。
（4）其它因素的影响
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
2、表面质量对零件使用性能的影响
（1）表面质量对零件耐磨性的影响
表面粗糙度太大和太小都不耐磨。如后图所示。 ❖表面粗糙度太大，接触表面的实际压强增大，粗糙不平 的凸峰相互咬合、挤裂、切断，故磨损加剧； ❖表面粗糙度太小，也会导致磨损加剧。因为表面太光滑， 存不住润滑油，接触面间不易形成油膜，容易发生分子粘 结而加剧磨损。 ❖表面粗糙度的最佳值与机器零件的工作情况有关，载荷 加大时，磨损曲线向上、向右移动，最佳表面粗糙度值也 随之右移。 ❖表面粗糙度的轮廓形状和表面加工纹理对零件的耐磨性 也有影响，影响实际接触面积与润滑油的存留情况。
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
• 表面粗糙度
指加工表面的微观几何形 状 误 差 。 波 长 与 波 高 (L3/H3) 的比值小于50。
表面粗糙度的现行标准为： GB/T131-93。 表示方法：Ra、Rz、Ry。
• 表面波度
介于形状误差与表面粗糙 度之间的周期性形状误差。 波 长 与 波 高 (L2/H2) 的 比 值 一 般为：50~1000。
此外，切削速度越高，塑性变 形越不充分，表面粗糙度值越小
选择低速宽刀精切和高速精切， 可以得到较小的表面粗糙度。
减小进给量f固然可以减小 表面粗糙度值，但进给量过小， 表面粗糙度会有增大的趋势。
刀具的前角对切削过 程的塑性变形有较大 影响，前角增大塑性 变形减小，能有效地 减小表面粗糙度值。
（4）其它因素的影响
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
2、表面质量对零件使用性能的影响
（1）表面质量对零件耐磨性的影响
表面粗糙度太大和太小都不耐磨。如后图所示。 ❖表面粗糙度太大，接触表面的实际压强增大，粗糙不平 的凸峰相互咬合、挤裂、切断，故磨损加剧； ❖表面粗糙度太小，也会导致磨损加剧。因为表面太光滑， 存不住润滑油，接触面间不易形成油膜，容易发生分子粘 结而加剧磨损。 ❖表面粗糙度的最佳值与机器零件的工作情况有关，载荷 加大时，磨损曲线向上、向右移动，最佳表面粗糙度值也 随之右移。 ❖表面粗糙度的轮廓形状和表面加工纹理对零件的耐磨性 也有影响，影响实际接触面积与润滑油的存留情况。
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
第三章机械加工表面质量PPT课件
第18页/共28页
第三节 影响表面物理力学性能的工艺因素
一. 表面残余应力
1. 冷塑性变形的影响 2.热塑性变形的影响
工件受挤压与摩擦，表层塑变伸长，基体 仍处于弹性变形状态。切削后，表层产 生内压应力，里层产生内拉伸应力。
表层温度下降快产生内拉应力， 里层产生产生内压应力
3.金相组织变化的影响
体积收缩，产生拉应力，反之产生压应力。
4.强迫振动的位移总是滞后于激振力。
• （三）减少强迫振动的途径
• 1.减少激振力；
• 2.避免激振力的频率与系统的固有频率接近，防止共振；
• 3.采取隔振措施。
第22页/共28页
第四节 机械加工中的振动
二、自激振动（切削加工）
• 由系统本身引起的交变力作用而产生的振动。
• （一）自激振动的特征
• 1.不衰减的振动； • 2.自激振动的频率等于或接近系统的固有频率； • 3.是否产生及振幅的大小取决于其在每一周期内，输入的能量是
在间隙配合中，表面粗糙度使配合件表面的凸峰被挤平而增大了 配合间隙，降低配合精度；过盈配合中，使配合件之间的有效过 盈量减小甚至消失，影响配合的可靠性。
过盈配合中，表面过于硬化，可造成表层金属与内部金属脱离， 影响配合性质和精度；
表面残余应力过大，引起零件变形，改变零件几何尺寸，影响配 合精度和性质。
⑵表面层金相组织的变化
切削加工中，由于切削热的作用，在工件的加工区及其邻近区域产 生了一定的温升。磨削加工时，表面层有很高的温度，当温度达到 相变临界点时，表层金属就发生金相组织变化，强度和硬度降低、 产生内应力、甚至出现微观裂纹。这种现象称为磨削烧伤。
⑶表面层残余应力
第4页/共28页
第一节 概述
第三节 影响表面物理力学性能的工艺因素
一. 表面残余应力
1. 冷塑性变形的影响 2.热塑性变形的影响
工件受挤压与摩擦，表层塑变伸长，基体 仍处于弹性变形状态。切削后，表层产 生内压应力，里层产生内拉伸应力。
表层温度下降快产生内拉应力， 里层产生产生内压应力
3.金相组织变化的影响
体积收缩，产生拉应力，反之产生压应力。
4.强迫振动的位移总是滞后于激振力。
• （三）减少强迫振动的途径
• 1.减少激振力；
• 2.避免激振力的频率与系统的固有频率接近，防止共振；
• 3.采取隔振措施。
第22页/共28页
第四节 机械加工中的振动
二、自激振动（切削加工）
• 由系统本身引起的交变力作用而产生的振动。
• （一）自激振动的特征
• 1.不衰减的振动； • 2.自激振动的频率等于或接近系统的固有频率； • 3.是否产生及振幅的大小取决于其在每一周期内，输入的能量是
在间隙配合中，表面粗糙度使配合件表面的凸峰被挤平而增大了 配合间隙，降低配合精度；过盈配合中，使配合件之间的有效过 盈量减小甚至消失，影响配合的可靠性。
过盈配合中，表面过于硬化，可造成表层金属与内部金属脱离， 影响配合性质和精度；
表面残余应力过大，引起零件变形，改变零件几何尺寸，影响配 合精度和性质。
⑵表面层金相组织的变化
切削加工中，由于切削热的作用，在工件的加工区及其邻近区域产 生了一定的温升。磨削加工时，表面层有很高的温度，当温度达到 相变临界点时，表层金属就发生金相组织变化，强度和硬度降低、 产生内应力、甚至出现微观裂纹。这种现象称为磨削烧伤。
⑶表面层残余应力
第4页/共28页
第一节 概述
第八章 机械加工表面质量(正式).ppt
a）
0.8
0.6
0.4
0.2
0
0
0.01 0.02 0.03 0.04
b）
ap(mm)
图8-6 磨削用量对表面粗糙度的影响 11
Ra(μm)
8.2.2 磨削加工后的表面粗糙度
砂轮影响
❖ 砂轮粒度↑，Ra↓；但要适量 ❖ 砂轮硬度适中， Ra↓ ；常取中软 ❖ 砂轮组织适中，Ra ↓ ；常取中等组织 ❖ 采用超硬砂轮材料，Ra ↓ ❖ 砂轮精细修整， Ra ↓
硬度(HV)
硬度(HV)
400
v =170(m/min)
300
135(m/min)
100(m/min )
200
50(m/min)
工件材料：45
1000 0.2 0.4 0.6 0.8
对耐疲劳性影响
表面粗糙度值↓ → 耐疲劳性↑ 适当硬化可提高耐疲劳性
对耐蚀性影响
初始磨损量
重载荷 轻载荷
表面粗糙度值↓→耐蚀性↑ 表面压应力：有利于提高耐蚀性
对配合质量影响
Ra（μm）
图8-2表面粗糙度与 初始磨损量
表面粗糙度值↑ →配合质量↓
6
机械制造技术基础
第8章 机械加工表面质量 8.2 机械加工后的表面粗糙度
①磨削的切削刃由无数砂粒组成，分布不均匀； ②大多数砂粒为负前角切削； ③砂粒三种切削状态:
弹性变形不形成切削屑 —— 钝化砂粒 塑性变形形成沟槽不形成切削屑 —— 较钝砂粒 塑性变形强烈形成切屑 —— 锋利的砂粒 ④单位面积上的刻痕数愈多，刻痕的等高性好则粗糙度 也愈小。
影响表面粗糙度的三个因素：
第8章 机械加工表面质量
本章要点
机械加工后的表面质量 机械加工后的表面粗糙度 机械加工后的表面层物理机械性能 控制加工表面质量的途径 机械加工过程中的振动问题
机械制造工程学 课件 第5章 机械加工表面质量
塑性变形越大，冷硬现象越严重。）
2.表面层材料金相组织变化
(1)磨削烧伤 当被磨工件表面层温度达到相变温度以上时， 表层金属发生金相组织的变化，使表层金属强度、 硬度降低，并伴随有残余应力产生，甚至出现微 观裂纹，这种现象称为磨削烧伤。 1)回火烧伤 2)淬火烧伤 3)退火烧伤
2.表面层材料金相组织变化 (2)改善磨削烧伤的途径 磨削热是造成磨削烧伤的根源，故改善 磨削烧伤有两个途径：一是尽可能地减少 磨削热的产生；二是改善冷却条件，尽量 使产生的热量少传入工件。 1)正确选择砂轮 2) 3)改善冷却条件
(1)表面粗糙度对疲劳强度的影响 (2)残余应力、冷作硬化对疲劳强度的影响
3.表面质量对耐蚀性的影响
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，则凹谷中聚积腐蚀性物 表面层的残余拉应力会产生应力腐蚀开裂，降 低零件的耐蚀性，而残余压应力则能防止应力
4.表面质量对配合质量的影响
表面粗糙度值的大小将影响配合表面的配合质 量。对于间隙配合，表面粗糙度值大会使磨损 加大，间隙增大，破坏了要求的配合性质。对于 过盈配合，装配过程中一部分表面凸峰被挤平， 实际过盈量减小，降低了配合件间的联接强度。
1 表面质量对零件耐磨性的影响 零件磨损三个阶段： 初期磨损阶段 正常磨损阶段 剧烈磨损阶段
表面加工硬化使表 表面金相组织的变 一般来说表面粗糙
层硬度增加耐磨性 化会导致表层硬度 度值越小耐磨性越 提高。但硬化过度 发生变化，影响零 好。但太小不易储 会使表层剥落，加 件的耐磨性。 油接触面发生分子 快零件的磨损。 粘接，磨损增加。
（2）表面层金相组织变化
切削加工时，特别是磨削时的高温，常会引起表 层金属发生相变。通常称为磨削烧伤。
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
（一）表面质量对零件耐磨性的影响 1. 表面粗糙度对耐磨性的影响
零件耐磨性的影响因素： 摩擦副的材料；润滑条件；表面质量(接触面积)。
零件磨损三个阶段：初期磨损阶段；正常磨损阶段；剧烈磨损阶段
图5-1 磨损过程的基本规律
11
5.2 加工表面质量对零件使用性能的影响
（一）表面质量对零件耐磨性的影响
1. 表面粗糙度对耐磨性的影响
残余应力有拉应力和压应力之分，
▪残余拉应力：易使已加工表面产生裂纹并使其扩展而
降低疲劳强度。
▪ 残余压应力：能够部分地抵消工作载荷施加的拉应力，
延缓疲劳裂纹的扩展，从而提高零件的疲劳强度。
17
5.2 加工表面质量对零件使用性能的影响 （三）表面质量对耐蚀性的影响
1. 表面粗糙度对耐腐蚀性的影响 零件表面越粗糙，越容易积聚腐蚀性物质，凹谷 越深，渗透与腐蚀作用越强烈。减小零件表面粗糙 度，可以提高零件的耐腐蚀性能。
3
第五章 机械加工表面质量
4
5.1 加工表面质量的概念 5.2 加工表面质量对零件使用性能的影响 5.3 影响加工表面粗糙度的因素 5.4 影响加工表面层物理机械性能的因素 5.5 改善表面粗糙度的方法 5.6 工件表面强化的常见方法
5
5.1 加工表面质量的概念
加工表面质量：工件加工后表面层的状态。
加工 表面质量
表面层几何 形状特征
表面层物理、 力学性能变化
表面粗糙度 表面波度 纹理方向 表面缺陷(伤痕)
微观几 何轮廓
宏观几 何轮廓
表面层冷作硬化 表面层金相组织的变化 表面层残余应力
6
7
8
一般情况下表面硬 化层的深度可达 0.05 — 0.30mm。
9
10
5.2 加工表面质量对零件使用性能的影响
在交变载荷作用下，表面粗糙度的凹谷部位容易 引起应力集中，产生疲劳裂纹。 表面粗糙度值越小，表面缺陷越少，工件耐疲劳性 越好；反之，加工表面越粗糙，表面的纹痕越深， 应力集中越严重，其抗疲劳破坏的能力越差。
16
5.2 加工表面质量对零件使用性能的影响
2.表面层冷作硬化与残余应力对耐疲劳性的影响
▪ 适度的表面层冷作硬化能提高零件的疲劳强度；
机械加工中，表面粗糙度形成的原因大致可归纳为几 何因素和物理力学因素两个方面。
4.表面层产生的金相组织变化对零件耐磨性的影响 金相组织的变化引起基体材料硬度的变化，进而
影响零件的耐磨性。
15
5.2 加工表面质量对零件使用性能的影响 （二）表面质量对零件疲劳强度的影响
1. 表面粗糙度对疲劳强度的影响
表面粗糙度越大，抗疲劳破坏的能力越差。 对承受交变载荷零件的疲劳强度影响很大。
性变形和塑性变形。
▪ 并非冷作硬化程度越高，耐磨性就越高。
过分的冷作硬化，将引 起金属组织过度“疏松”， 在相对运动中可能会产生 金属剥落，在接触面间形 成小颗粒，使零件加速磨 损。
H14B
磨损量 (μm)
5.2 加工表面质量对零件使用性能的影响 3. 表面纹理对耐磨性的影响
表面纹理的形状及刀纹方向对耐磨性的影响，纹 理形状及刀纹方向影响有效接触面积与润滑液的存留。
坏了要求的配合性质。 过盈配合:装配过程中一部分表面凸峰被挤平，产生塑性变
形，实际过盈量减小，降低了配合件间的联接强度。 过渡配合:因多用压力及锤敲装配，表面粗糙度也会使配合
变松。 2.表面残余应力对零件工作精度的影响
表面层有较大的残余应力，就会影响它们精度的稳定性。
19
5.2 加工表面质量对零件使用性能的影响
机械加工表面质量(PPT 51页)
机械加工质量
零件的机械加工质量包括加工精度和加工表面质量。
加工精度
尺寸精度 形状精度 位置精度
（通常形状误差限制在位置公差内，位 置公差限制在尺寸公差内）
表面质量
表面几何形状特征
表面粗糙度 波度 纹理方向 伤痕（划痕、裂纹、砂眼等）
表面缺陷层
表层加工硬化 表层金相组织变化 表层残余应力
图5-1 加工质量包含的内容
2
第五章 机械加工表面质量
机械加工后的零件表面实际上不是理想的光滑 表面，它存在着不同程度的表面粗糙度、冷硬、裂 纹等表面缺陷。虽然只有极薄的一层（几微米~几 十微米），但都错综复杂地影响着机械零件的精度、 耐磨性、配合精度、抗腐蚀性和疲劳强度等，从而 影响产品的使用性能和寿命，因此必须加以足够的 重视。
荷加大时，磨损曲线向上、向右移动，最佳表面粗糙度 值也随之右移。
图5-1 表面粗糙度与初期磨损量的关系 13
5.2 加工表面质量对零件使用性能的影响
2. 冷作硬化对耐磨性的影响
▪ 加工表面的冷作硬化，一般能提高零件的耐磨性。
因为表面的冷作硬化使磨擦副表面层金属的显微
硬度提高，塑性降低，减少了摩擦副接触部分的弹
▪ 表面粗糙度太大和太小都不耐磨 ▪ 表面粗糙度太大，接触表面的实际压强增大，粗
糙不平的凸峰相互咬合、挤裂、切断，故磨损加剧；
▪ 表面粗糙度太小，也会导致磨损加剧。因为表面
太光滑，存不住润滑油，接触面间不易形成油膜， 容易发生分子粘结而加剧磨损。
12
5.2 加工表面质量对零件使用性能的影响
▪表面粗糙度的最佳值与机器零件的工作情况有关，载
零件表面质量
对疲劳强度的 影响
对配合质量的 影响
对耐腐蚀性能 的影响
粗糙度太大、太小都不耐磨
适度冷硬能提高耐磨性
粗糙度越大，疲劳强度越差 适度冷硬、残余压应力能提高疲
劳强度 粗糙度越大、工作精度降低
残余应力越大，工作精度降低
粗糙度越大，耐腐蚀性越差 压应力提高耐腐蚀性，拉应力反
之则降低耐腐蚀性
21
5.3 影响加工表面粗糙度的因素
2.表面残余应力对耐腐蚀性能的影响 零件表面残余压应力使零件表面紧密，腐蚀性物 质不易进入，可增强零件的耐腐蚀性，而表面残余 拉应力则降低零件耐腐蚀性。
18
5.2 加工表面质量对零件使用性能的影响 （四）表面质量对零件配合质量的影响
1.表面粗糙度对零件配合精度的影响 间隙配合:粗糙度值增大会使磨损增大，造成间隙增大，破
表面质量对零件使用性能还有其它方面的影响： 减小表面粗糙度可提高零件的接触刚度、密封性和测量
精度； 对滑动零件，减小表面粗糙度可降低其摩擦系数，从而
减少发热和功率损失。 表面层的残余应力会使零件在使用过程中继续变形，失
去原来的精度，降低机器的工作质量。
20
加工表面质量对零件使用性能的影响
总结:
对耐磨性影响
零件耐磨性的影响因素： 摩擦副的材料；润滑条件；表面质量(接触面积)。
零件磨损三个阶段：初期磨损阶段；正常磨损阶段；剧烈磨损阶段
图5-1 磨损过程的基本规律
11
5.2 加工表面质量对零件使用性能的影响
（一）表面质量对零件耐磨性的影响
1. 表面粗糙度对耐磨性的影响
残余应力有拉应力和压应力之分，
▪残余拉应力：易使已加工表面产生裂纹并使其扩展而
降低疲劳强度。
▪ 残余压应力：能够部分地抵消工作载荷施加的拉应力，
延缓疲劳裂纹的扩展，从而提高零件的疲劳强度。
17
5.2 加工表面质量对零件使用性能的影响 （三）表面质量对耐蚀性的影响
1. 表面粗糙度对耐腐蚀性的影响 零件表面越粗糙，越容易积聚腐蚀性物质，凹谷 越深，渗透与腐蚀作用越强烈。减小零件表面粗糙 度，可以提高零件的耐腐蚀性能。
3
第五章 机械加工表面质量
4
5.1 加工表面质量的概念 5.2 加工表面质量对零件使用性能的影响 5.3 影响加工表面粗糙度的因素 5.4 影响加工表面层物理机械性能的因素 5.5 改善表面粗糙度的方法 5.6 工件表面强化的常见方法
5
5.1 加工表面质量的概念
加工表面质量：工件加工后表面层的状态。
加工 表面质量
表面层几何 形状特征
表面层物理、 力学性能变化
表面粗糙度 表面波度 纹理方向 表面缺陷(伤痕)
微观几 何轮廓
宏观几 何轮廓
表面层冷作硬化 表面层金相组织的变化 表面层残余应力
6
7
8
一般情况下表面硬 化层的深度可达 0.05 — 0.30mm。
9
10
5.2 加工表面质量对零件使用性能的影响
在交变载荷作用下，表面粗糙度的凹谷部位容易 引起应力集中，产生疲劳裂纹。 表面粗糙度值越小，表面缺陷越少，工件耐疲劳性 越好；反之，加工表面越粗糙，表面的纹痕越深， 应力集中越严重，其抗疲劳破坏的能力越差。
16
5.2 加工表面质量对零件使用性能的影响
2.表面层冷作硬化与残余应力对耐疲劳性的影响
▪ 适度的表面层冷作硬化能提高零件的疲劳强度；
机械加工中，表面粗糙度形成的原因大致可归纳为几 何因素和物理力学因素两个方面。
4.表面层产生的金相组织变化对零件耐磨性的影响 金相组织的变化引起基体材料硬度的变化，进而
影响零件的耐磨性。
15
5.2 加工表面质量对零件使用性能的影响 （二）表面质量对零件疲劳强度的影响
1. 表面粗糙度对疲劳强度的影响
表面粗糙度越大，抗疲劳破坏的能力越差。 对承受交变载荷零件的疲劳强度影响很大。
性变形和塑性变形。
▪ 并非冷作硬化程度越高，耐磨性就越高。
过分的冷作硬化，将引 起金属组织过度“疏松”， 在相对运动中可能会产生 金属剥落，在接触面间形 成小颗粒，使零件加速磨 损。
H14B
磨损量 (μm)
5.2 加工表面质量对零件使用性能的影响 3. 表面纹理对耐磨性的影响
表面纹理的形状及刀纹方向对耐磨性的影响，纹 理形状及刀纹方向影响有效接触面积与润滑液的存留。
坏了要求的配合性质。 过盈配合:装配过程中一部分表面凸峰被挤平，产生塑性变
形，实际过盈量减小，降低了配合件间的联接强度。 过渡配合:因多用压力及锤敲装配，表面粗糙度也会使配合
变松。 2.表面残余应力对零件工作精度的影响
表面层有较大的残余应力，就会影响它们精度的稳定性。
19
5.2 加工表面质量对零件使用性能的影响
机械加工表面质量(PPT 51页)
机械加工质量
零件的机械加工质量包括加工精度和加工表面质量。
加工精度
尺寸精度 形状精度 位置精度
（通常形状误差限制在位置公差内，位 置公差限制在尺寸公差内）
表面质量
表面几何形状特征
表面粗糙度 波度 纹理方向 伤痕（划痕、裂纹、砂眼等）
表面缺陷层
表层加工硬化 表层金相组织变化 表层残余应力
图5-1 加工质量包含的内容
2
第五章 机械加工表面质量
机械加工后的零件表面实际上不是理想的光滑 表面，它存在着不同程度的表面粗糙度、冷硬、裂 纹等表面缺陷。虽然只有极薄的一层（几微米~几 十微米），但都错综复杂地影响着机械零件的精度、 耐磨性、配合精度、抗腐蚀性和疲劳强度等，从而 影响产品的使用性能和寿命，因此必须加以足够的 重视。
荷加大时，磨损曲线向上、向右移动，最佳表面粗糙度 值也随之右移。
图5-1 表面粗糙度与初期磨损量的关系 13
5.2 加工表面质量对零件使用性能的影响
2. 冷作硬化对耐磨性的影响
▪ 加工表面的冷作硬化，一般能提高零件的耐磨性。
因为表面的冷作硬化使磨擦副表面层金属的显微
硬度提高，塑性降低，减少了摩擦副接触部分的弹
▪ 表面粗糙度太大和太小都不耐磨 ▪ 表面粗糙度太大，接触表面的实际压强增大，粗
糙不平的凸峰相互咬合、挤裂、切断，故磨损加剧；
▪ 表面粗糙度太小，也会导致磨损加剧。因为表面
太光滑，存不住润滑油，接触面间不易形成油膜， 容易发生分子粘结而加剧磨损。
12
5.2 加工表面质量对零件使用性能的影响
▪表面粗糙度的最佳值与机器零件的工作情况有关，载
零件表面质量
对疲劳强度的 影响
对配合质量的 影响
对耐腐蚀性能 的影响
粗糙度太大、太小都不耐磨
适度冷硬能提高耐磨性
粗糙度越大，疲劳强度越差 适度冷硬、残余压应力能提高疲
劳强度 粗糙度越大、工作精度降低
残余应力越大，工作精度降低
粗糙度越大，耐腐蚀性越差 压应力提高耐腐蚀性，拉应力反
之则降低耐腐蚀性
21
5.3 影响加工表面粗糙度的因素
2.表面残余应力对耐腐蚀性能的影响 零件表面残余压应力使零件表面紧密，腐蚀性物 质不易进入，可增强零件的耐腐蚀性，而表面残余 拉应力则降低零件耐腐蚀性。
18
5.2 加工表面质量对零件使用性能的影响 （四）表面质量对零件配合质量的影响
1.表面粗糙度对零件配合精度的影响 间隙配合:粗糙度值增大会使磨损增大，造成间隙增大，破
表面质量对零件使用性能还有其它方面的影响： 减小表面粗糙度可提高零件的接触刚度、密封性和测量
精度； 对滑动零件，减小表面粗糙度可降低其摩擦系数，从而
减少发热和功率损失。 表面层的残余应力会使零件在使用过程中继续变形，失
去原来的精度，降低机器的工作质量。
20
加工表面质量对零件使用性能的影响
总结:
对耐磨性影响