第四章 机械加工表面质量 2

机械加工表面质量的概念及其对零件使用性能的影响等

机械制造工艺机电工程系 张莉

机械加工表面质量的概念及其对零件使用性能的影响等

第四章 机械加工表面质量4.1机械加工表面质量的概念及其对零件 .1机械加工表面质量的概念及其对零件 使用性能的影响 4.2切削加工后的表面粗糙度 .2切削加工后的表面粗糙度 4.3 磨削加工后的表面粗糙度 4.4加工表面力学物理性能的变化及其影响因素 4.5机械加工工艺系统的振动

机械加工表面质量的概念及其对零件使用性能的影响等

学习要点掌握机械加工质量和加工精度的概念 熟知尺寸精度、 熟知尺寸精度、形状精度和位置精度的获得方法 了解表面质量对零件使用性能的影响

学习目的讨论机械加工表面质量的含义、 讨论机械加工表面质量的含义、表面质量对使用 性能的影响、 性能的影响、表面质量产生的机理等 对生产现场中发生的表面质量问题从理论上作出 解释， 解释，提出提高机械加工表面质量的途径

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4.4 加工表面力学物理性能的变化及其影响因素 4.4.1 表面层的冷作硬化冷作硬化： 冷作硬化： 切削或磨削加工时， 切削或磨削加工时，表面层金属由于塑性变形使晶体 间产生剪切滑移，晶格发生拉长、 间产生剪切滑移，晶格发生拉长、扭曲和破碎而得到强化 的现象。 的现象。 冷作硬化的特点： 冷作硬化的特点： 变形抵抗力提高(屈服点提高),塑性降低( 变形抵抗力提高(屈服点提高),塑性降低(相对延 ),塑性降低 伸率降低)。 伸率降低)。

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冷硬的指标: 冷硬的指标: 通常用冷硬层的深度h 表面层的显微硬度HV以及硬 通常用冷硬层的深度h、表面层的显微硬度HV以及硬 冷硬层的深度 HV以及 化程度N来表示(见图),其中N=HV ),其中N=HV化程度N来表示(见图),其中N=HV-HV0/HV0,HV0为原来 的显微硬度。 的显微硬度。

切削加工后表面层的冷硬

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冷作硬化产生的原因 表面层冷作硬化的程度决定于产生塑性变形 变形速度及变形时的温度。 的力、变形速度及变形时的温度。 力越大，塑性变形越大，则硬化程度越大； 力越大，塑性变形越大，则硬化程度越大； 速度越大，塑性变形越不充分， 速度越大，塑性变形越不充分，则硬化程度 越小； 越小； 变形时的温度不仅影响塑性变形程度， 变形时的温度不仅影响塑性变形程度，还会 影响变形后金相组织的恢复程度。 影响变形后金相组织的恢复程度。

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切削加工时表面层的硬化可能有两种情况： 切削加工时表面层的硬化可能有两种情况：

完全强化此时出现晶格歪扭， 此时出现晶格歪扭，以及纤维结构和变形层物理机 械性质的改变； 械性质的改变；

不完全强化若切削温度在(0.25~0.30)T熔(熔化绝对温度)之 若切削温度在( ) 熔化绝对温度) 则除了强化现象外，同时还有回复现

象， 间，则除了强化现象外，同时还有回复现象，此时歪扭 的晶格局部得到恢复，减低了冷硬作用； 的晶格局部得到恢复，减低了冷硬作用；如果温度超过 0.30T熔，就会发生金属再结晶，此时由于强化而改变了 就会发生金属再结晶， 的表面层物理机械性能几乎可以完全恢复。 的表面层物理机械性能几乎可以完全恢复。

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机械加工时表面层的冷作硬化就是强化作用 的综合结果。 和回复作用的综合结果。 切削温度越高、高温持续时间越长、 切削温度越高、高温持续时间越长、强化程度 越大，则回复作用也就越强。 越大，则回复作用也就越强。 因此对高温下工作的零件， 因此对高温下工作的零件，能保证疲劳强度 的最佳表面层是没有冷硬层或者只有极小(10的最佳表面层是没有冷硬层或者只有极小(1020μm)冷作硬化的表面层。 20μm)冷作硬化的表面层。

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各种机械加工方法加工钢件时表面层加工硬化情况加工方法 车削 精细车削 端铣 圆周铣 钻、扩孔 拉孔 滚、插齿 外圆磨 平面磨 研磨 材料 硬化层深度h/μm 硬化层深度h/μm 平均值 30~ 30~50 20~ 20~60 40~ 40~100 40~ 40~80 低碳钢、 180~ 低碳钢、 180~200 未淬硬 20~ 20~75 中碳钢 120~ 120~150 30~ 30~60 30~ 30~60 16~ 16~35 3 ~7 200 110 250 200 最大值 20~ 20~50 40~ 40~80 40~ 40~60 20~ 20~40 60~ 60~70 50~ 50~100 60~ 60~100 60~ 60~100 40~ 40~60 50 12~ 12~17 150 100 硬化程度N/% 硬化程度N/% 平均值 最大值 100 120 100 80

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影响冷作硬化的主要因素 ①刀具 刀具的切削刃口圆角和后刀面的磨损量对 于冷硬层有很大的影响，此两值增大时， 于冷硬层有很大的影响，此两值增大时，冷硬 层深度和硬度也随之增大。前角减少时， 层深度和硬度也随之增大。前角减少时，冷硬 也增大。 也增大。 ②被加工材料 被加工材料硬度愈低、塑性愈大， 被加工材料硬度愈低、塑性愈大，切削后 的冷硬现象愈严重。 的冷硬现象愈严重。 …… 此处隐藏：2335字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……