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1、第五章 机械加工表面质量5-1 概述一、机械加工表面质量含义 包括：微观几何形状表层物理力学性能（一）加工表面的几何形状特征 表面几何误差包括： 形状误差： 波长/波幅1000 表面轮廓曲线经低通滤波获得波纹度： 500.15mm时 f Rz f（0.250.3）倍的金属熔化温度时 ，变形金相组织会有所恢复，冷作硬化。（一）影响表面层冷作硬化的因素1、刀具：刀刃钝圆半径，冷作硬化；后刀面磨损，冷作硬化。 2、切削用量：切削速度，切削温度，则冷作硬化；进给量，冷作硬化。 3、被加工材料：硬度，冷作硬化；塑性，冷作硬化。（二）减少表面层冷作硬化的措施1、合理选择刀具几何参数前角，冷作硬化；后角，冷
2、作硬化；钝圆半径 ，冷作硬化。 2、限制后刀面磨损 3、合理选择切削用量切削速度，冷作硬化；进给量 ，冷作硬化 。二、表面层的金相组织变化 切削一般不会导致金相组织变化，磨削因单位 切削截面消耗的功率较大，常常导致金相组织 变化。磨削淬火钢时容易出现的烧伤： 回火烧伤：磨削区温度超过马氏体转变温度，而未达相变温度，产生回火组织（索氏体或屈氏体）。 淬火烧伤：磨削区温度超过相变温度，由于冷却液急冷，表层出现二次淬火马 氏体。 退火烧伤：磨削区温度超过相变温度，不用冷却液，工件缓慢冷却，发生退火 。表面颜色与烧伤之间的关系：黑青淡青米黄淡黄三、表面层残余应力 定义：去除外力和热源作用后,零件内部自
3、身平衡的应力，称残余应力。 残余应力的成因： （一）局部温升过高引起的热应力 *材料在高温下，处于塑性状态，因温度升高体积膨胀而发生塑性流动； *材料在低温下，处于弹性状态，因温度降低 体积减小而发生收缩，受下层材料的限制，发生弹性变形，形成残余应力。设材料从20C升至800C，然后回到20C，这 层 金属长度l的相对伸长量为：所产生的残余拉应力为：（二）局部金相组织变化引起的相变应力 残余奥氏体回火马氏体：体积膨胀，表层为残余压应力； 马氏体屈（索）氏体：体积收缩，表层为残余拉应力。 （三）表面局部冷塑变形引起的塑变应力 在切削方向上存在 拉应力，与其垂直 的方向上存在压应 力。（四）金属冷
4、塑变形，比容积增大导致的表面残余应力 金属发生冷塑变形，比重下降，体积增大， 使：表层存在压应力下层存在拉应力四、减小残余拉应力、防止表面烧伤和裂纹的工艺措施 （一）合理选择磨削用量磨削传热分析模型：*磨削区温度与磨削用量之间的关系为： 磨削深度，磨削温度 ； 砂轮速度，磨削温度 ； 工件速度，磨削温度 ； 进给量，磨削温度。*磨削区温度剃度分布规律： 工件速度，温度剃度 ，高温层厚度；可以同时提高砂轮和工件速度，既减小高温层厚度， 又控制表面粗糙度。较薄的烧伤层可在清磨时去掉。磨削18CrNiWA钢时的无烧伤临界比值曲线：（二）提高冷却效果 1、采用高压大流量冷却，冲刷砂轮，加强冷却 ； 2、在砂轮上安装空气挡板，消除附着气流； 3、利用砂轮孔隙实现内冷却。（三）提高砂轮磨削性能 1、锐化磨粒，减小摩擦； 2、砂轮硬度不宜过高，保持自锐性； 3、砂轮应具一定弹性，避免过载； 4、使用开槽砂轮； 5、使用螺旋槽砂轮。五、表面强化工艺 主要指冷压工艺，使表面层发生冷塑变形，硬 度提高，产生残余压应力。 常用冷压工艺有： （一）喷丸强化 （二）滚柱滚压强化
