1、第九章 已加工表面质量,一、已加工表面质量评价指标,二、已加工表面的形成过程,三、已加工表面粗糙度,四、加工硬化,五、残余应力,重点和难点： 评定已加工表面质量的主要指标（表面粗糙度、表面层的加工硬化及硬化层深度和表面残余应力的性质、大小）,已加工表面质量经过机械加工后，在零件已加工表面上几微米至几百微米表面层所产生的物理机械性能的变化，以及表面层微观几何形状误差。 耐磨性、耐疲劳性、耐腐蚀性、配合质量,一、已加工表面的形成过程,二、已加工表面质量评价指标,已加工表面质量包含两个方面的内容： （1）表面几何学方面指零件最外层表面的几何形状。 表面粗糙度,大：耐磨性差 运动平稳性差，影响工作精度
2、 密封性差 易应力集中，疲劳强度降低 易吸附和积聚腐蚀性物质 小：不利于润滑油的储存，磨损加快 制造成本增加,（2）表面层材质的变化零件加工后在一定深度的表面层内出现变质层。 塑性变形、硬度变化、残余应力、 微观裂纹、晶粒变化,加工硬化工件经过切削加工后，已加工表面的硬度将高于工件材料原来的硬度。 金属晶体内产生剪切滑移，晶格严重扭曲，并产生晶粒的拉长、破碎和纤维化，引起材料的强化，这时金属的强度和硬度都提高。,表面层的硬化程度决定于产生塑性变形的力、变形速度以及变形时的温度。 加工硬化通常以硬化层深度hd及硬化程度N来表示：,Hd表示已加工表面至未硬化处的垂直距离。 N已加工表面的显微硬度增
3、加值对原始显微硬度的百分数。,有利：提高工件的耐磨性和疲劳强度。 不利：各处硬度不均，有大量显微裂纹， 降低疲劳强度和耐磨性； 使后续工序的切削加工增加困难。,残余应力 指在没有外力作用的情况下，在物体内部保持平衡而存留的应力。,产生原因： 机械应力引起的塑性变形； 热塑性变形的影响； 金相组织变化的影响。,减小塑性变形、降低切削温度的因素都能使已加工表面的残余应力减小。,使加工好的零件逐渐变形，从而影响工件的形状和尺寸精度； 容易使表面产生微裂纹，从而降低零件的耐磨性、疲劳强度和耐腐蚀性。,三、已加工表面粗糙度,1. 产生的原因 （1）几何因素所产生的粗糙度。 残留面积的高度 （2）由于切削
4、过程不稳定因素产生的粗糙度。 积屑瘤、鳞刺、切削变形、刀具边界磨损,横向粗糙度垂直于切削速度方向的粗糙度。 纵向粗糙度在切削方向的粗糙度。,刀尖回转半径为零,刀尖回转半径不为零,残留面积,例：用一把尖头车刀（Kr=75，Kr/=10）和一把圆头车刀（r=1mm），以同样的 f=0.2 mm/f 车削外圆，分别求出工件上残留层的高度。,积屑瘤,积屑瘤轮廓很不规则，使得加工表面上出现深浅和宽窄都不断变化的刀痕，增加了表面粗糙度； 部分积屑瘤碎屑嵌在工件表面上，形成硬质点。,鳞刺已加工表面上的鳞片状毛刺,抹拭阶段 导裂阶段 层积阶段 刮成阶段,2、影响因素和相应措施,（1）切削用量,f过小ac过小切
5、不进工件 强烈挤压和摩擦,ap减小加工振动下降 表面粗糙度下降 ap0.02-0.03mm时 强烈挤压和摩擦,（2）被加工材料的性质,韧性较大的塑性材料，加工后粗糙度愈差； 对于同样的材料，晶粒组织愈粗大，加工后的粗糙度愈差。 措施：调质处理，以得到均匀细密的晶粒组 织和适当的硬度。,（3）刀具的几何形状,刀尖圆弧半径大，较小的副偏角 残留面积小 前角增加塑性变形减小粗糙度减小 前角负值塑性变形增加粗糙度增加 后角减小摩擦增加粗糙度增加 主偏角和副偏角小粗糙度减小,表面质量对零件使用性能的影响,零件表面质量,粗糙度太大、太小都不耐磨,适度冷硬能提高耐磨性,对疲劳强度的影响,对耐磨性影响,对耐腐蚀性能的影响,对工作精度的影响,粗糙度越大，疲劳强度越差,适度冷硬、残余压应力能提高疲劳强度,粗糙度越大、工作精度降低,残余应力越大，工作精度降低,粗糙度越大，耐腐蚀性越差,压应力提高耐腐蚀性，拉应力反之则降低耐腐蚀性,
