机械制造技术(上册)-第五章--3-8.pptVIP

第五章 机械加工表面质量 5.1 机械加工表面质量概述 5.2 影响加工表面粗糙度的主要因素及其控制措施 5.3 影响表面层物理、机械性能的主要因素 5.4 机械加工中的振动 5.1 机械加工表面质量概述 5.1.1 表面质量的含义 5.1.2 机械加工表面质量对零件使用性能的影响 5.1.3 表面完整性的概念 5.1.1 表面质量的含义 1．加工表面几何形状特征 2 加工表面层的物理、机械性能的变化 1．加工表面几何形状特征 （1）表面粗糙度 表面粗糙度指已加工表面纹理波距在1mm以下的微观几何形状误差，其大小是以表面轮廓的算术平均偏差Ra或微观不平度的平均高度Rz表示的，它是由于加工过程中的残留面积、塑性变形、积屑瘤、鳞刺以及工艺系统的高频振动等原因造成的。 （2）表面波度 表面波度指已加工表面纹理波距在1～10mm的几何形状误差，它是介于宏观形状误差与表面粗糙度之间的周期性几何形状误差，其大小以波长和波高表示。它是由于加工过程中工艺系统的低频振动引起的。 2 加工表面层的物理、机械性能的变化 主要有以下三方面的内容： （1）表面层因塑性变形产生的加工硬化（亦称冷作硬化）（cold work hardening）； （2）表面层因切削或磨削热引起的金相组织（metallographic organism）变化； （3）表面层因力或热的作用产生的残余应力（remanent stress）。 5.1.2 机械加工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 2表面质量对零件配合性质的影响 3表面质量对疲劳(fatigue)性能的影响 4 表面质量对零件抗腐蚀(corrosion-resisting)性能的影响 5 其它影响 1 表面质量对耐磨性的影响 当零件受到正压力时，两表面的实际接触部分产生很大的压强，两表面相对运动时，实际接触的凸峰处产生弹性变形、塑性变形、剪切等现象，产生较大的摩擦阻力，引起表面的磨损，从而在一定程度上使零件原有精度有所丧失。 实践表明，表面粗糙度对磨损的影响极大，适当的表面粗糙度可以有效减轻零件的磨损，但表面粗糙度值过低，也会导致磨损加剧。因为表面如此光滑，存储润滑油的能力很差，金属分子的吸附力增大，难以获得良好的润滑条件，紧密接触的两表面便会发生分子粘合现象而咬合起来，金属表面发热而产生胶合，导致磨损加剧。 表面加工纹理方向对摩擦也有很大影响，当表面纹理与相对运动方向重合时，摩擦阻力最大；当两者间呈一定角度或表面纹理方向无规则时，摩擦阻力最小。 2表面质量对零件配合性质的影响 对于间隙配合的表面，如果粗糙度值过大，相对运动时摩擦磨损就大，经初期磨损后配合间隙就会增大很多，从而改变了应有的配合性质，甚至使得机器出现漏气、漏油或晃动而不能正常工作。 对于过盈配合的表面，在将轴压入孔内时，配合表面的部分凸峰会被挤平，使实际过盈量减小，若表面粗糙度值过大，即使设计时对过盈量进行一定补偿，并按此进行加工，取得有效的过盈量，但其配合的强度与具有同样有效过盈量的低粗糙度配合表面的过盈配合相比，仍要低得多。 因此，有配合要求的表面一般都要求有适当小的表面粗糙度，配合精度越高，要求配合表面的粗糙度越小。 3表面质量对疲劳(fatigue)性能的影响 一般说来，表面粗糙度值越高，其疲劳强度(fatigue strength)也越低，并且，越是优质钢材，晶粒越细小、组织越致密，则表面粗糙度对疲劳强度的影响也越大。加工表面粗糙度的纹理方向对疲劳强度也有较大影响，当其方向与受力方向垂直时，则疲劳强度将明显下降。 表面层一定程度的加工硬化能阻碍疲劳裂纹(fatigue crack)的产生和已有裂纹的扩展，提高零件的疲劳强度，但加工硬化程度过高时，常产生大量显微裂纹而降低疲劳强度。 表面层的残余应力对疲劳强度也有很大的影响。若表面层的残余应力为压应力，则可部分抵消交变载荷引起的拉应力，延缓疲劳裂纹的产生和扩展，从而提高零件的疲劳强度。若表面层的残余应力为拉应力，则易使零件在交变载荷作用下产生裂纹而降低零件的疲劳强度。 4 表面质量对零件抗腐蚀(corrosion-resisting)性能的影响 当零件在有腐蚀性介质的环境中工作时，腐蚀性介质容易吸附和积聚在粗糙表面的凹谷处，并通过微细裂纹向内渗透。表面粗糙度值越高，凹谷越深、越尖锐，尤其是当表面有裂纹时，对零件的腐蚀作用就越强烈。当表面层存在残余压应力时，有助于表面微细裂纹的封闭，阻碍侵蚀作用的扩展。 5 其它影响 对于滑动零件，恰当的表面粗糙度能提高其运动灵活性，减少发热和功率损失，对于液压油缸和滑阀，较大的表面粗糙度值还会影响其密封性；残余应力可使加工好的零件因应力重新分布而在使用过程中逐渐变形，从而影响其尺寸