第7章 机械加工表面质量

机械工程制造学

机 械 制 造 工 程 学Machine Manufacturing Engineering

2011年 2011年1月5日机械制造工程学

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第七章 机械加工表面质量第一节 表面质量的概念 第二节 影响表面质量的因素 第三节 控制加工表面质量的措施

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第一节 表面质量的概念一、表面质量的含义： 表面质量的含义：机械加工表面质量也称 表面完整性， 表面完整性，它包含两 个方面的内容： 个方面的内容： 表面的几何特征； 表面的几何特征； 表面层力学物理性能。 表面层力学物理性能。

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第一节 表面质量的概念一、表面质量的含义： 表面质量的含义：1. 加工表面的几何形状特征： 加工表面的几何形状特征： ① 表面粗糙度指加工表面的微观几何形 状误差。 波长与波高(L 状误差 。 波长与波高 (L3/H3) 的比值小于50。 的比值小于 。 表面粗糙度的现行标准为： 表面粗糙度的现行标准为 ： GB/T131 93。 131GB/T131-93。 表示方法：Ra、Rz、Ry。 表示方法：Ra、Rz、Ry。

② 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。 度之间的周期性形状误差 。 波长与波高(L 波长与波高 2/H2)的比值一 的比值一 般为： 般为：50~1000。 。

③ 纹理方向指表面刀纹的方向。 指表面刀纹的方向 。 它取 决于表面形成所采用的机械 加工方法。 加工方法。

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一、表面质量的含义2. 加工表面的物理力学性能的变化： 加工表面的物理力学性能的变化： ①表面层因塑性变形引起的加工硬化(冷作硬化); 表面层因塑性变形引起的加工硬化(冷作硬化) ②表面层因力或热的作用产生的残余应力； 表面层因力或热的作用产生的残余应力； ③表面层因切削热或磨削热的作用引起的金相组织 变化。 变化。

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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： 对零件耐磨性的影响：① 表面粗糙度对耐磨性的影响

就零件的耐磨性而言， 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 。

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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： 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

重载时， 重载时，摩擦副的两 两个表面纹理方向均 个表面纹理相垂直、 个表面纹理相垂直 ， 与运动方向垂直时， 与运动方向垂直时、 且运动方向平行于下 磨损最大。 磨损最大。 表面的纹路方向时， 表面的纹路方向时， 磨损最小。 磨损最小。 轻载时， 轻载时 ， 摩擦副表面 纹理方向与相对方向 一致时，磨损最小。 一致时，磨损最小。机械制造工

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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： 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 ③ 冷作硬化对耐磨性的影响

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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： 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 ③ 冷作硬化对耐磨性的影响 ④ 残余应力对耐磨性的影响 表面为压应力时，耐磨性高。 表面为压应力时，耐磨性高。

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二、表面质量对零件使用性能的影响2. 对零件耐疲劳性的影响： 对零件耐疲劳性的影响：① 表面粗糙度对耐疲劳性的影响 ② 残余应力对耐疲劳性的影响 表面为压应力时，耐疲劳性好。 表面为压应力时，耐疲劳性好。 ③ 冷作硬化对耐疲劳性的影响 冷作硬化程度↗ 耐疲劳性↗ 冷作硬化程度↗ → 耐疲劳性↗ ④ 刀纹方向对耐疲劳性的影响

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二、表面质量对零件使用性能的影响3. 对零件耐腐蚀性的影响： 对零件耐腐蚀性的影响：Ra值↗ 表面压应力 耐腐蚀性↙ 耐腐蚀性↙ 表面致密 耐腐蚀性↗ 耐腐蚀性↗

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二、表面质量对零件使用性能的影响4. 对零件配合精度的影响： 对零件配合精度的影响：实验研究表明： 实验研究表明： 零件尺寸大于50mm时，推荐：Ra=(0.1~0.15)T 时 推荐： 零件尺寸大于 零件尺寸在18~50mm时，推荐： Ra=(0.15~0.20)T 时 推荐： 零件尺寸在 零件尺寸小于18mm时，推荐： Ra=(0.20~0.25)T 时 推荐： 零件尺寸小于

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第二节 影响表面质量的因素一、切削加工中影响表面粗糙度的因素 1. 几何因素： 几何因素：R max f = ctgκ r + ctgκ 'r

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第二节 影响表面质量的因素一、切削加工中影响表面粗糙度的因素 1. 几何因素： 几何因素：R max f = ctgκ r + ctgκ 'r

考虑刀尖圆弧角： 考虑刀尖圆弧角：R max f2 =H= 8r

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第二节 影响表面质量的因素一、切削加工中影响表面粗糙度的因素 1. 几何因素： 几何因素：R max f = ctgκ r + ctgκ 'r

考虑刀尖圆弧角： 考虑刀尖圆弧角：R max f2 =H= 8rR a值 ↙

f , κ r , κ 'r ↓机械制造工程学

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一、切削加工中影响表面粗糙度的因素2. 物理因素： 物理因素：多数情况下是在已 加工表面的残留面积上 叠加着一些不规则的金 属生成物、 属生成物、粘附物或刻 痕。 形成它们的原因有 积屑瘤、鳞刺、振动、 积屑瘤、鳞刺、振动、 摩擦、切削刃不平整、 摩擦、切削刃不平整、 切屑划伤等。 切屑划伤等。

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