1、第五章第五章 機械加工表面質量機械加工表面質量5 5.1 .1 機械加工表面質量的概念機械加工表面質量的概念5 5.1.1.1.1機械加工表面質量的含義機械加工表面質量的含義（1 1）表面層幾何形狀誤差）表面層幾何形狀誤差（2 2）表面層物理機械性能）表面層物理機械性能1 1）表面層硬化深度和程度）表面層硬化深度和程度2 2）表面層內殘余應力的大小、方向及分布情況）表面層內殘余應力的大小、方向及分布情況3 3）表面層金相組織的改變）表面層金相組織的改變）表面層內其他物理機械性能的變化）表面層內其他物理機械性能的變化5 5.1.2.1.2表面質量對使用性能的影響表面質量對使用性能的影響（1 1）

2、耐磨性）耐磨性1 1）表面粗糙度值的影響）表面粗糙度值的影響5 5.1 .1 機械加工表面質量的概念機械加工表面質量的概念2 2）表面粗糙度紋路方向的影響）表面粗糙度紋路方向的影響3 3）表面層物理機械性能的影響）表面層物理機械性能的影響5 5.1 .1 機械加工表面質量的概念機械加工表面質量的概念5 5.1.2.1.2表面質量對使用性能的影響表面質量對使用性能的影響（2 2）耐疲勞性）耐疲勞性（3 3）耐腐蝕性）耐腐蝕性（4 4）配合質量）配合質量5 5.2 .2 表面粗糙度及其影響因素表面粗糙度及其影響因素（1 1）切削加工后的表面粗糙度）切削加工后的表面粗糙度5 5.2 .2 表面粗糙度

3、及其影響因素表面粗糙度及其影響因素（1 1）切削加工后的表面粗糙度）切削加工后的表面粗糙度1 1）鱗刺的形成）鱗刺的形成5 5.2 .2 表面粗糙度及其影響因素表面粗糙度及其影響因素（1 1）切削加工后的表面粗糙度）切削加工后的表面粗糙度2 2）影響表面粗糙度的因素）影響表面粗糙度的因素切削速度切削速度被加工材料性質被加工材料性質刀具的幾何形狀、材料、刃磨質量刀具的幾何形狀、材料、刃磨質量5 5.2 .2 表面粗糙度及其影響因素表面粗糙度及其影響因素（2 2）磨削加工后的表面粗糙度）磨削加工后的表面粗糙度主要影響因素主要影響因素1 1）砂輪的粒度）砂輪的粒度2 2）砂輪的修整）砂輪的修整3 3

4、）砂輪速度）砂輪速度4 4）磨削切深與工件速度）磨削切深與工件速度5 5.3 .3 機械加工后表面物理機械性能的變化機械加工后表面物理機械性能的變化5 5.3.1.3.1加工表面的冷作硬化加工表面的冷作硬化5.4.2 5.4.2 加工表面的金相組織變化（磨削燒傷）加工表面的金相組織變化（磨削燒傷）1 1形成表面金相組織的變化的原因形成表面金相組織的變化的原因當切削溫度超過工件加工表面材料的相變溫度時，使表面當切削溫度超過工件加工表面材料的相變溫度時，使表面材料的金相組織發生變化。材料的金相組織發生變化。2 2磨削燒傷的類型磨削燒傷的類型1)1)回火燒傷回火燒傷: :若磨削區溫度未超過淬火鋼的相

5、變溫度若磨削區溫度未超過淬火鋼的相變溫度, ,但已超過馬氏體轉變溫但已超過馬氏體轉變溫度度, ,則工件表層中的回火馬氏體組織將發生回火現象則工件表層中的回火馬氏體組織將發生回火現象, ,而轉變為硬而轉變為硬度較低的回火組織度較低的回火組織( (索氏體或托氏體索氏體或托氏體),),此現象稱為回火燒傷此現象稱為回火燒傷. .磨削燒傷表面變質層的深度由磨削燒傷表面變質層的深度由0.4mm0.4mm增大到增大到1.8mm1.8mm時，工件表面會出現黃，時，工件表面會出現黃，褐，紫，青等不同的燒傷顏色，表明不同的燒傷程度褐，紫，青等不同的燒傷顏色，表明不同的燒傷程度2)2)退火燒傷退火燒傷 如果磨削區溫

6、度超過了相變溫度如果磨削區溫度超過了相變溫度, ,而磨削區域又無冷卻液進而磨削區域又無冷卻液進入入, ,表層金屬將產生退火組織表層金屬將產生退火組織, ,表面硬度將急劇下降表面硬度將急劇下降, ,這種燒傷稱這種燒傷稱為退火燒傷為退火燒傷. .3)3)淬火燒傷淬火燒傷 如果磨削區溫度超過了相變溫度如果磨削區溫度超過了相變溫度, ,再加上冷卻液的急冷作用再加上冷卻液的急冷作用, ,表層金屬發生二次淬火表層金屬發生二次淬火, ,使表層金屬出現二次淬火馬氏體組織使表層金屬出現二次淬火馬氏體組織, ,其硬度比原來的回火馬氏體的高其硬度比原來的回火馬氏體的高, ,在它的下層在它的下層, ,因冷卻較慢因冷卻

7、較慢, ,出現出現了硬度比原先的回火馬氏體低的回火組織了硬度比原先的回火馬氏體低的回火組織( (索氏體或托氏體索氏體或托氏體),),這這種燒傷稱為淬火燒傷種燒傷稱為淬火燒傷. .3 3影響表面金相組織變化的主要因素影響表面金相組織變化的主要因素磨削用量、砂輪參數和冷卻條件磨削用量、砂輪參數和冷卻條件5 5.3 .3 機械加工后表面物理機械性能的變化機械加工后表面物理機械性能的變化5 5.3.2.3.2加工表面的金相組織變化加工表面的金相組織變化- -磨削燒傷磨削燒傷5 5.3 .3 機械加工后表面物理機械性能的變化機械加工后表面物理機械性能的變化5 5.3.3.3.3加工表面層的殘余應力加工表

8、面層的殘余應力（1 1）表面層殘余應力的產生原因）表面層殘余應力的產生原因冷塑性變化熱塑性變形金相組織變化金屬金屬融化融化溫度溫度高塑性高塑性時溫度時溫度室溫室溫殘余拉殘余拉應力應力從完全塑性從完全塑性狀態轉變為狀態轉變為不完全塑性不完全塑性狀態狀態,金屬金屬層層1收縮收縮金屬層金屬層1繼續收縮繼續收縮, 拉應力繼續加大拉應力繼續加大壓應力繼續加大壓應力繼續加大,并并擴展到擴展到2,3層內部層內部5 5.3 .3 機械加工后表面物理機械性能的變化機械加工后表面物理機械性能的變化5 5.3.3.3.3加工表面層的殘余應力加工表面層的殘余應力（2 2）磨削裂紋及避免產生裂紋的措施）磨削裂紋及避免產

9、生裂紋的措施1）提高冷卻效果5 5.3 .3 機械加工后表面物理機械性能的變化機械加工后表面物理機械性能的變化2）選擇合理的磨削用量5 5.3 .3 機械加工后表面物理機械性能的變化機械加工后表面物理機械性能的變化2）選擇合理的磨削用量5 5.3 .3 機械加工后表面物理機械性能的變化機械加工后表面物理機械性能的變化3）改善砂輪的磨削性能5 5.4 .4 控制加工表面質量的途徑控制加工表面質量的途徑（1 1）控制磨削參數）控制磨削參數（2 2）采用超精加工、珩磨等光整加工方法作為最終加工工序）采用超精加工、珩磨等光整加工方法作為最終加工工序（3 3）采用噴丸、滾壓、輾光等強化工藝）采用噴丸、滾

10、壓、輾光等強化工藝噴丸噴丸滾壓滾壓5 5.5 .5 振動對表面質量的影響及其控制振動對表面質量的影響及其控制5.5.15.5.1振動對表面質量的影響振動對表面質量的影響（1）表面粗糙度（2）生產率（3）刀具壽命（4）機床、夾具5 5.5 .5 振動對表面質量的影響及其控制振動對表面質量的影響及其控制5.5.2 5.5.2 自由振動自由振動5 5.5.3 .5.3 強迫振動強迫振動（1）切削加工中產生強迫振動的原因（2）強迫振動的特點（3）消除強迫振動的途徑5.5.4 5.5.4 自激振動自激振動（1）自激振動的原理（2）自激振動的特點產生交變力切削過程產生振動工藝系統能量反饋激振PY圖5-23 機床自激振動系統5 5.5 .5 振