機械加工表面质量与振动.ppt

* 机械加工表面质量与振动 1）表面层的加工硬化 2）表面层金相组织的变化 3）表面层的残余应力 （2）表面层的物理力学性能 （1）表面的几何形状特征 1）表面粗糙度 微观误差 波距＜1mm 2）表面波度 微观与宏观之间波距1～10mm 一、概述 1.表面质量的基本概念 2.表面质量对使用性能的影响 （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 一般来说表面粗糙 度值越小耐磨性越 好。但太小不易储 油接触面发生分子 粘接，磨损增加。 表面加工硬化使表 层硬度增加耐磨性 提高。但硬化过度 会使表层剥落，加 快零件的磨损。 表面金相组织的变 化会导致表层硬度 发生变化，影响零 件的耐磨性。 （2）表面质量对疲劳强度的影响 （4）表面质量对配合质量的影响 （3）表面质量对耐腐蚀性的影响 表面粗糙度值越大，抗疲劳破坏能力越差； 表面残余拉应力促使裂纹扩展，压应力阻止裂纹扩展； 表层加工硬化适度会提高疲劳强度，过大易产生裂纹 表面粗糙度值越大，抗腐蚀性越差； 表层加工硬化及金相组织变化易产生内应力，导致应力 腐蚀开裂，降低零件腐蚀性，而压应力有利微裂纹闭合 表面粗糙度值越大，零件配合精度越低。 二、影响加工表面质量的因素 1.影响表面粗糙度的因素 （1）切削加工影响表面粗糙度的因素 1）刀具几何形状的影响 H=f /(cotκr+cotκr′) H=rε(1-cosα)≈ f 2/8 rε 减小f 、κr 、κr′及加大rε ，可减小残留面积的高度 2）工件材料的性质 工件材料塑性越好，塑性变形越大，易产生积屑瘤和 鳞刺，加工表面粗糙。适当增大刀具前角，提高刃磨 质量，合理选择切削液，抑制积屑瘤和鳞刺。 3）切削用量 切削速度对表面粗糙 度影响很大，切削塑 性材料时切削速度处 在产生积屑瘤和鳞刺 范围内，加工表面粗 糙。 （2）磨削加工影响表面粗糙度的因素 1）砂轮的粒度 磨粒越细表面粗糙度值越小 2）砂轮的硬度 硬度适当表面粗糙度值小 6）圆周进给速度和轴向进给量↑粗糙度值增大 5）径向进给量和光磨次数 径向进给量增加， 粗糙度值增大；光磨次数增多，粗糙度值减小 4）磨削速度 提高磨削速度粗糙度值小 3）砂轮的修整 微刃性等高性好粗糙度值小 7）冷却润滑液 降低表面粗糙度值 2.影响表面层物理力学性能的因素 （1）表面层的加工硬化 1）加工硬化产生的原因 表层材料塑性变形剪切滑移晶格畸变晶粒伸长纤维化 加工硬化的评定指标： ① 表层金属的显微硬度 HV ② 硬化层深度 h ③ 硬化程度 N N =（（HV - HV 0）/ HV 0）×100% ２）影响加工硬化的主要因素 ① 刀具 ② 切削用量 ③ 工件材料 （2）表面层材料的金相组织变化 切削加工时切削热大部分被切屑带走对金相组织影响小， 磨削时工件温升高引起金相组织显著变化 磨削淬火钢时可能产生三种烧伤： 1）回火烧伤 马氏体转变成索氏体或屈氏体 2）淬火烧伤 表层二次淬火马氏体下层回火组织 3）退火烧伤 表层产生退火组织表面硬度 改善磨削烧伤的途径： 1）选择硬度较低的砂轮，选有一定弹性的结合剂 2）合理选择磨削用量 3）改善冷却条件 （3）表面层的残余应力 残余应力产生的原因： 1）冷态塑性变形 2）热态塑性变形 3）金相组织的变化 3.机械加工过程中的振动 振动主要来自两方面： 1）机内振源 旋转件的不平衡、传动机构的缺陷、冲 击、惯性力等引起的振动 2）机外振源 其它机床、锻锤等 三、提高表面质量的途径 1.采用精密和光整加工工艺 精密车削、高速精镗、宽刃精刨、精密磨削； 光整加工：研磨、超精研磨、珩磨 2.采用冷压强化工艺 滚压、挤压、喷丸强化 3.减小残余应力、防止磨削烧伤及裂纹 *