第三章 机械加工表面质量及其控制

第3章 机械加工表面质量及其控制学习指南 表面质量是零件加工质量的重要方面，对零件使用性能影响有重 要影响。本章在介绍加工表面质量概念的基础上，重点讨论影响加 工表面粗糙度和表层金属力学物理性能的工艺因素及其改进措施。 在影响机械加工表面质量的诸多因素中，切削用量、刀具几何角 度以及工件、刀具材料等起重要作用，学习者应了解这些因素对加 工表面质量的影响规律，并应注意与切削原理知识相联系。

机械加工中的振动通常是极端有害的。学习者应了解机械加工中 强迫振动和自激振动的特征及其识别方法，了解自激振动产生的机 理，以及消除和减弱振动的方法。 学习本章内容，应注意理论联系实际，在处理实际问题时，应运 用理论分析与实验相结合的方法。有条件应尽量安排实验环节(如 表面粗糙度和表层金属力学物理性能实验，机械加工振动实验等)。 本章建议课上学时4~6。1

第3章 机械加工表面质量及其控制本章要点表面质量及对使用性能影响

影响表面粗糙度工艺因素影响表层物理性能工艺因素 机械加工中的振动

机械制造技术基础第3章 机械加工表面质量及其控制

Analysis and Control of Machining Surface Quality3.1 加工表面质量及其对使用 性能的影响Machining Surface Quality and its Influence to Use Performance3

3.1.1 加工表面质量概念加工表面的几何形貌 表面粗糙度 — 波长/波高<50 波度 — 波长/波高=50~1000;且具有周期特性

宏观几何形状误差(平面度、圆度等)—波长/波高>1000 纹理方向-表面刀纹形式 表面缺陷-如砂眼、气孔、裂纹等Hλλ RZ RZ

a)波度

b)表面粗糙度

零件加工表面的粗糙度与波度4

3.1.1 加工表面质量概念

无氧铜镜面三 维形貌及表面 轮廓曲线

3.1.1 加工表面质量概念

加工纹理方向及其符号标注6

3.1.1 加工表面质量概念表面层金属力学物理性能和化学性能 表面层金属冷作硬化 表面层金属金相组织变化

表面层金属残余应力

加工变质层模型7

3.1.2 表面质量对零件使用性能的影响初始磨损量

对耐磨性影响 表面粗糙度值↓→耐磨性↑,但有限度 纹理形式与方向：圆弧状、凹坑状较好 适当硬化可提高耐磨性

重载荷

轻载荷 Ra(μm)

对耐疲劳性影响 表面粗糙度值↓ → 耐疲劳性↑ 适当硬化(产生表面压应力)可提高耐 疲劳性

表面粗糙度与初始 磨损量关系磨损量

对耐蚀性影响 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 表面粗糙度值↑ →配合质量↓

冷硬

程度

T7A钢冷硬程度与耐 磨性关系

机械制造技术基础第3章 机械加工表面质量及其控制

Analysis and Control of Machining Surface Quality3.2 影响加工表面质量工艺因 素及其改进措施Technology Factors Influencing Machining Surface Quality and its Improving9

3.2.1 切削加工表面粗糙度 残留面积 影响因素：刀尖圆弧半径 rε、主偏角κr、副偏角κ’r 、进给量 fRmax f f κr Ⅱ b) rε Ⅰ vf Rmax

rⅡ a) Ⅰ

rvf

车削时残留面积的高度H

f cot k r cot k r' f2 圆弧刃车刀： H 8 r

直线刃车刀：

3.2.1 切削加工表面粗糙度 切削表面塑性变形和积屑瘤 切削速度影响最大：v = 10~50m/min范围，易产生积屑瘤和鳞 刺，表面粗糙度最差。收缩系数Ks 28 3.0 表面粗糙度Rz/μm 24

积屑瘤高度 h/μm

600

Rz

Real

2016 12 8 4

400

2.5

Ks

200

2.0

h

0

1.5 0 20 40 60 80 100

切削45钢时切削速度与粗糙度关系

120 140 v/(m· -1) min

其他影响因素：刀具几何角度、刃磨质量，切削液等

3.2.2 磨削加工表面粗糙度从几何因素和塑性变形两方面影响 砂轮速度v↑,Ra↓ 工件速度vw↑,Ra ↑ 砂轮纵向进给f↑,Ra ↑ 磨削深度ap↑,Ra ↑ 光磨次数↑,Ra↓Ra/μm0.0 6 0.8 Ra/μm 粗粒度砂轮(WA60KV) Ra/μm

磨削用量

1.0

vw = 40m/min f = 2.36m/min ap = 0.01mm

v = 50m/s f = 2.36m/min ap = 0.01mm

0.5

0

30

40

v/(m·-1),vw/(m· -1) s min a)

50

60

0.0 40.0 2 0 细粒度砂轮(WA/GCW14KB)

0.60.4 0.2 0 0 0.01 0.02 0.03 0.04 ap/mm12

10

20

30 光磨次数

b)

光磨次数-Ra关系

磨削用量对表面粗糙度的影响

3.2.2 磨削加工表面粗糙度 砂轮及修整 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 砂轮材料：与工件材料相适应(如氧化铝适于磨钢，碳化硅适于磨 铸铁，金刚石砂轮适于磨陶瓷材料等)

采用超硬砂轮材料，Ra ↓ 砂轮精细修整， Ra ↓

其他影响因素 工件材料 冷却润滑液等 金刚石砂轮磨削工程陶瓷零件13

3.2.3 表面粗糙度和表面微观形貌测量表面粗糙度测量 比较法 触针法： Ra 0.02~5μm 光切法： Rz 0.5~60μm 干涉法： Rz 0.05~0.8μm触针 驱动箱 工件 传感器 触针法工作原理14

显示器 放大器 处理器 记录器

3.2.3 表面粗糙度和表面微观形貌测量

双管显微镜测量原理1-光源 2-聚光镜 3-窄缝 4-工件表面 5-目镜透镜 6-分划板 7-目镜15

3.2.3 表面粗糙度和表面微观形貌测量

干涉显微镜测量原理1-光源 2、10、15-聚光 …… 此处隐藏：572字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……