1、1,第九章 已加工表面质量,2,已加工表面质量,包括两方面： 1、表面几何学方面 主要指零件外表面的几何形状方面质量 2、表面层材质变化 零件外表面一定深度的组织、力学、物化性能,3,表面几何学方面,评定标志：1、表面粗糙度； （主要指标）（微观方面：以微米单位计量）2. 表面波度：（介于微观方面与宏观方面：宏观方面误差通常是指几何误差，如形状精度、位置精度等）3. 加工纹理方向；4. 加工后表面伤痕。,4,表面材质的变化,评定标志：1、表面层的加工硬化程度及硬化层深度；（主要指标） 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的原来的硬度的现象称为加工硬化2. 表面残余应力的
2、性质、大小； （主要指标） 表面残余应力：工件经过切削加工后，没有外力作用的情况下，已加工表面内部保持的平衡而存留的不同应力称为表面残余应力。3. 表面层的金相组织,5,已加工表面质量对零件使用性能的影响,表面粗糙度对零件使用性能影响： 耐磨性； 接触性能； 抗疲劳强度； 抗腐蚀能力； 润滑性能。 注意表面粗糙度合理选用问题 （加工成本与正常使用要求关系）,6,已加工表面质量对零件使用性能的影响,加工硬化对零件使用性能影响： 耐磨性；（会出现硬度不均） 抗疲劳强度； 加速刀具的磨损； 残余应力对零件使用性能影响： 零件变形； 抗疲劳能力； 耐腐蚀能力。,7,已加工表面的形成过程,刀刃钝圆部分O
3、B、 VB、及CD三部 分 构成后刀面上的总 接触长度，它的接 触情况对已加工表 面质量有很大影响。,8,前刀面应力分布,用光弹法测得的 应力分布,9,加工变质层概念,被切金属进入第一变形区时，晶粒因压缩而变长； 接近刀刃，晶粒更为伸长成为纤维层； 已加工表面的金属纤维被拉伸得更细，其纤维方向平行于已加工表面， 已加工表面表层的金属具有和基体组织不同的性质，所以称为加工变质层。,10,加工变质层概念,11,已加工表面粗糙度,表面粗糙度产生原因：1、几何因素所产生的粗糙度，决定于残留面积高度；2、由于切削过程不稳定因素所产生的粗糙度。,12,表面粗糙度产生原因,1.残留面积：切削时，由于刀具与工
4、件的相对运动及刀具 几何形状的关系，有一小部分金属未被切下来而残留在已加工表面上，称为残留面积。,13,刀尖圆弧半径不等于零时：刀尖圆弧半径等于零时：,14,表面粗糙度产生原因,2.积屑瘤； 形成过切： 形成鳞片状毛刺,15,表面粗糙度产生原因,3、鳞刺；,16,表面粗糙度产生原因,鳞刺产生原因 中低速度切中碳钢、铬钢、不锈钢、铝合金、铜合金； 各种工序（车、刨、钻、拉、滚齿、螺纹切削）均会产生； 切削塑性材料是主要原因。,17,表面粗糙度产生原因,鳞刺产生过程： 1.抹拭 2.导裂 3.层积 4.切顶,18,表面粗糙度产生原因,4切削过程中变形；挤裂切屑形成时单元切屑形成时,19,表面粗糙度
5、产生原因,5.刀具的边界磨损；6、刀刃与工件相对位置变动；,20,影响表面粗糙度因素,1.刀具方面 几何参数 刀面及刀刃粗糙度 刀具材料 刀具的磨损,21,影响表面粗糙度因素,2.工件方面： 材料塑性影响； 金相组织影响；3.切削条件： 速度影响； 进给量影响； 切削液影响；,22,表面层加工硬化,加工硬化形成 塑性变形使晶格扭曲、畸变； 晶粒间产生剪切滑移，甚至破碎； 晶粒被拉长和纤维化， 结果：增大金属变形的阻力减小金属的塑性金属的物理性质发生变化 表面层金属的硬度和强度提高这种现象称为加工硬化(或称为强化),23,加工后表层金属性质,取决于强化和弱化综合作用的结果。 弱化：被冷作硬化的金
6、属处于高能位的不稳定状态，金属的不稳定状态向比较稳定的状态转化， 弱化作用的大小取决于温度的高低、时间的长短和强化程度的大小。,24,评定冷作硬化指标，,三项 表层金属的显微硬度HV； 硬化层深度h； 硬化程度N。,25,影响加工硬化的因素：,1.刀具方面 1、前角愈大， 硬化层深度愈小；,26,影响加工硬化的因素：,2、钝圆半径越大，加工硬化也越大,27,影响加工硬化的因素：,3.刀具磨损越大，加工硬化也越大；,28,影响加工硬化的因素：,2.工件方面 工件材料塑性越大，硬化越严重 3.切削条件方面 切削速度影响,29,影响加工硬化的因素：,3.切削条件方面 进给量影响,30,影响加工硬化的
7、因素：,3.切削条件方面 背吃刀量影响,31,影响加工硬化的因素：,3.切削条件方面 进给量影响,32,残余应力,表面残余应力的性质、大小是已加工表面 质量的主要指标之一 表面残余应力概念：工件经过切削加工后，没有外力作用的情况 下，已加工表面内部保持的平衡而存留的不同应力称为表面残余应力。分类：表面残余应力又分为表面残余拉应力表面残余压应力,33,产生残余应力的原因,1.机械应力引起塑性变形；形式较多，但一般产生表面残余拉应力 2.热应力引起塑性变形发生；一般产生表面层残余拉应力 3.相变引起体积变化；一般表面金属产生残余拉应力,34,影响残余应力的因素（刀具方面）,1、刀具前角越小，残余拉
8、应力越小,35,影响残余应力的因素（刀具方面）,2、刀具磨损量增大，残余拉应力越大,36,影响残余应力的因素（工件方面）,3、工件材料塑性越大，残余拉应力越大；,37,影响残余应力的因素（加工条件方面）,4、切削速度越高， 残余拉应力越大， 残余应力层却减少；,38,影响残余应力的因素（加工条件方面）,5、进给量增大， 残余拉应力也增大；,39,影响残余应力的因素（加工条件方面）,6、背吃刀量对残余 应力的影响不太显著,40,零件工作表面最终加工方法选择,最终工序留下的残余应力将直接影响机器 零件使用性能。 选择最终工序加工方法时，须考虑该零件 主要工作表面的具体工作条件和可能的破坏形式。在交变载荷作用下，从提高抗疲劳角度考 虑，终工序应选择能在该表面产生残余压应力的加工方法,41,精密加工的表面质量,精密加工的概念：Ra1.25-0.63微米的加工，又分精密切削和超精密切削。 措施： 刀具方面： 刀刃的锋利性和平整形； 刀刃的钝圆半径； 刀具材料的有选择； 切削条件方面： 切削用量；（高速度、小进给量） 工艺系统刚性； 切削液方面：,
