第一篇：淺談?dòng)绊憴C(jī)械加工表面質(zhì)量的因素及改進(jìn)措施

江西冶金職業(yè)技術(shù)學(xué)院

機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）

題 目: 淺談?dòng)绊憴C(jī)械加工表面質(zhì)量的因素及改進(jìn)措施

系

(部)：

機(jī)電工程系

專業(yè)名稱：

機(jī)電一體化

姓

名：

張

麗

準(zhǔn)考證號(hào)： 057010700806 班

級(jí)：

09機(jī)電自考本科班（?？疲?/p>

指導(dǎo)老師：

肖 業(yè) 文

提交時(shí)間：

2012年4月3日

摘 要

部分的機(jī)械設(shè)備零件的破壞，總是從零件表面開始的。產(chǎn)品的性能，特別是它的可靠性和耐久度，在很大程度上決定于零件表面層的質(zhì)量。研究機(jī)械加工表面質(zhì)量，其目的就是為了掌握機(jī)械加工中各個(gè)工藝對(duì)加工表面質(zhì)量影響的規(guī)律，以便利用這些規(guī)律來控制加工過程，最終達(dá)到改善產(chǎn)品質(zhì)量、增強(qiáng)產(chǎn)品使用性能的目的。隨著工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展,機(jī)器的使用要求越來越高,一些重要零件在高壓力、高速、高溫等高要求條件下工作,表面層的任何缺陷,不僅直接影響零件的工作性能,而且還可能引起應(yīng)力集中、應(yīng)力腐蝕等現(xiàn)象,將進(jìn)一步加速零件的失效,這一切都與加工表面質(zhì)量有很大關(guān)系。因而表面質(zhì)量問題越來越受到各方面的重視。一臺(tái)機(jī)器在正常的使用過程中,由于其零件的工作性能逐漸變壞,以致不能繼續(xù)使用,有時(shí)甚至?xí)蝗粨p壞。其原因除少數(shù)是因?yàn)樵O(shè)計(jì)不周而強(qiáng)度不夠,或偶然事故引起了超負(fù)荷以外,大多數(shù)是由于磨損、受到外界介質(zhì)的腐蝕或疲勞破壞。磨損、腐蝕和疲勞損壞都是發(fā)生在零件的表面,或是從零件表面開始的。因此,加工表面質(zhì)量將直接影響到零件的工作性能,尤其是它的可靠性和壽命。本文對(duì)機(jī)械加工表面質(zhì)量進(jìn)行了分析，指出了影響機(jī)械加工表面質(zhì)量的因素，并提出了提高機(jī)械加工表面質(zhì)量的措施，對(duì)工程實(shí)踐有一定的指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：機(jī)械加工 表面質(zhì)量 改進(jìn)措施

目 錄

前言………………………………………………… …........一、機(jī)械加工表面質(zhì)量對(duì)產(chǎn)品性能的影響..................1.1面質(zhì)量對(duì)耐磨性的影響...............................1.2表面質(zhì)量對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響...........................1.3表面質(zhì)量對(duì)耐蝕性的影響...........................1.4表面質(zhì)量對(duì)配合質(zhì)量的影響.........................二、影響機(jī)械加工表面質(zhì)量的因素..........................2.1切削加工..............................................2.2 表面層冷作硬化.........................................2.3表面層材料金相組織變化...............................2.4表面層殘余應(yīng)力..........................................三、提高加工表面質(zhì)量的措施....................................3.1 刀具方面...........................................3.2 工件材料方面.........................................3.3切削條件方面...............................................3.4 加工方法方面...............................................3.5減少加工表面層變形強(qiáng)化和殘余應(yīng)力提高加工表面質(zhì)量.....結(jié)語..............................................................致謝............................................................參考文獻(xiàn).......................................................淺談?dòng)绊憴C(jī)械加工表面質(zhì)量的因素及改進(jìn)措施 前言

機(jī)械加工表面質(zhì)量，是指零件在機(jī)械加工后被加工面的微觀不平度，也叫粗糙度，其加工后的表面質(zhì)量直接影響被加工件的物理、化學(xué)及力學(xué)性能。產(chǎn)品的工作性能、可靠性、壽命在很大程度上取決于主要零件的表面質(zhì)量。機(jī)械零件的破壞，一般總是從表面層開始的。一般而言，重要或關(guān)鍵零件的表面質(zhì)量要求都比普通零件要高。這是因?yàn)楸砻尜|(zhì)量好的零件會(huì)在很大程度上提高其耐磨性、耐蝕性和抗疲勞破損能力。研究機(jī)械加工表面質(zhì)量的目的就是為了掌握機(jī)械加工中各種工藝因素對(duì)加工表面質(zhì)量影響的規(guī)律，以便運(yùn)用這些規(guī)律來控制加工過程，最終達(dá)到改善表面質(zhì)量、提高產(chǎn)品使用性能的目的。

1．機(jī)械加工表面質(zhì)量對(duì)產(chǎn)品性能的影響 1.1 表面質(zhì)量對(duì)耐磨性的影響

零件磨損一般可分為三個(gè)階段，初期磨損階段、正常磨損階段和劇烈磨損階段。表面粗糙度對(duì)零件表面磨損的影響很大。一般說表面粗糙度值愈小，其磨損性愈好。但表面粗糙度值太小，潤(rùn)滑油不易儲(chǔ)存，接觸面之間容易發(fā)生分子粘接，磨損反而增加。因此，接觸面的粗糙度有一個(gè)最佳值，其值與零件的工作情況有關(guān)，工作載荷加大時(shí)，初期磨損量增大，表面粗糙度最佳值也加大。

1.2表面質(zhì)量對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響

金屬受交變載荷作用后產(chǎn)生的疲勞破壞往往發(fā)生在零件表面和表面冷硬層下面，因此，零件的表面質(zhì)量對(duì)疲勞強(qiáng)度影響很大。表面粗糙度值愈大，在交變載荷作用下，表面粗糙度的凹谷部位容易引起應(yīng)力集中，產(chǎn)生裂痕。表面粗糙度越大，表面的紋就越深，紋底半徑越小，抗疲勞破壞底能力就越差。

1.3表面質(zhì)量對(duì)耐蝕性的影響

零件在潮濕的空氣或有腐蝕性的介質(zhì)中工作時(shí)，常會(huì)發(fā)生化學(xué)腐蝕或電化學(xué)腐蝕?；瘜W(xué)腐蝕，是由于在粗糙表面的凹谷處容易積聚腐蝕性介質(zhì)而發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；電化學(xué)腐蝕，是由于不同金屬材料的零件表面相接觸時(shí)，在表面的波峰處產(chǎn)生電化學(xué)作用而被腐蝕掉。因此，減小表面粗糙度值可以提高零件的耐腐蝕性。

零件在應(yīng)力狀態(tài)下工作時(shí)．會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕。表面冷作硬化或產(chǎn)生金相組織變化時(shí)，往往都會(huì)引起表面殘余應(yīng)力，因而會(huì)降低沙子烘干機(jī)設(shè)備零件的耐腐蝕性。

1.4表面質(zhì)量對(duì)配合質(zhì)量的影響

表面粗糙度值的大小將影響配合表面的配合質(zhì)量。對(duì)于間隙配合，粗糙度值大會(huì)使磨損加大，間隙增大，破壞了要求的配合性質(zhì)。對(duì)于過盈配合，裝配過程中一部分表面凸峰被擠平，實(shí)際過盈量減小，降低了配合件間的連接強(qiáng)度。因此，有配合要求的表面，必須規(guī)定較小的表面粗糙度。

2．影響機(jī)械加工表面質(zhì)量的因素 2.1切削加工

刀具幾何形狀的復(fù)映刀具相對(duì)于工件作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)時(shí)，在加工表面留下了切削層殘留面積，其形狀是刀具幾何形狀的復(fù)映。減小進(jìn)給量、主偏角、副偏角以及增大刀尖圓弧半徑，均可減小殘留面積的高度。此外，適當(dāng)增大刀具的前角以減小切削時(shí)的塑性變形程度，合理選擇潤(rùn)滑液和提高刀具刃磨質(zhì)量以減小切削時(shí)的塑性變形和抑制刀瘤、鱗刺的生成，也是減小表面粗糙度值的有效措施。

工件材料的性質(zhì)。加工塑性材料時(shí)，由刀具對(duì)金屬的擠壓產(chǎn)生了塑性變形，加之刀具迫使切屑與工件分離的撕裂作用，使表面粗糙度值加大。工件材料韌性愈好，金屬的塑性變形愈大，加工表面就愈粗糙。加工脆性材料時(shí)，其切屑呈碎粒狀，由于切屑的崩碎而在加工表面留下許多麻點(diǎn)，使表面粗糙。

磨削加工影響表面粗糙度的因素。正像切削加工時(shí)表面粗糙度的形成過程一樣，磨削加工表面粗糙度的形成也是由幾何因素和表面金屬的塑性變形來決定的。影響磨削表面粗糙的主要因素有：砂輪的粒度、砂輪的硬度、砂輪的修整磨削速度、磨削徑向進(jìn)給量與光磨次數(shù)工件圓周進(jìn)給速度與軸向進(jìn)給量冷卻潤(rùn)滑液。

影響加工表面層物理機(jī)械性能的因素。在切削加工中，工件由于受到切削力和切削熱的作用，使表面層金屬的物理機(jī)械性能產(chǎn)生變化，最主要的變化是表面層金屬顯微硬度的變化、金相組織的變化和殘余應(yīng)力的產(chǎn)生。由于磨削加工時(shí)所產(chǎn)生的塑性變形和切削熱比刀刃切削時(shí)更嚴(yán)重，因而磨削加工后加工表面層上述三項(xiàng)物理機(jī)械性能的變化會(huì)很大。

2.2表面層冷作硬化

冷作硬化及其評(píng)定參數(shù)。機(jī)械加工過程中因切削力作用產(chǎn)生的塑性變形，使品格扭曲、畸變，晶粒間產(chǎn)生剪切滑移，品粒被拉長(zhǎng)和纖維化，甚至破碎，這些都會(huì)使表面層金屬的硬度和強(qiáng)度提高，這種現(xiàn)象稱為冷作硬化（或稱為強(qiáng)化）。表面層金屬強(qiáng)化的結(jié)果，會(huì)增大金屬變形的阻力，減小金屬的塑性，金屬的物理性質(zhì)也會(huì)發(fā)生變化。被冷作硬化的金屬處于高能位的不穩(wěn)定狀態(tài)，只要一有可能，金屬的不穩(wěn)定狀態(tài)就要向比較穩(wěn)定的狀態(tài)轉(zhuǎn)化，這種現(xiàn)象稱為弱化。弱化作用的大小取決于溫度的高低、溫度持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短和強(qiáng)化程度的大小。由于金屬在機(jī)械加工過程中同時(shí)受到力和熱的作用，因此，加工后表層金屬的最后性質(zhì)取決于強(qiáng)化和弱化綜合作用的結(jié)果。評(píng)定冷作硬化的指標(biāo)有三項(xiàng)，即表層金屬的顯微硬度HV、硬化層深度h和硬化程度N。

式中H——加工后工件表面層顯微硬度

H0——加工前工件材料顯微硬度

影響冷作硬化的主要因素。切削刃鈍圓半徑增大，對(duì)表層金屬的擠壓作用增強(qiáng)，塑性變形加劇，導(dǎo)致冷硬增強(qiáng)。刀具后刀面磨損增大，后刀面與被加工表面的摩擦加劇，塑性變形增大，導(dǎo)致冷硬增強(qiáng)。切削速度增大，刀具與工件的作用時(shí)間縮短，使塑性變形擴(kuò)展深度減小，冷硬層深度減小。切削速度增大后，切削熱在工件表面層上的作用時(shí)間也縮短，將使冷硬程度增加。進(jìn)給量增大，切削力也增大，表層金屬的塑性變形加劇，冷硬作用加強(qiáng)。工件材料的塑性愈大，冷硬現(xiàn)象就愈嚴(yán)重。

2.3表面層材料金相組織變化

當(dāng)被磨工件表面層溫度達(dá)到相變溫度以上時(shí),表層金屬發(fā)生金相組織的變化,使表層金屬強(qiáng)度和硬度降低,并伴有殘余應(yīng)力產(chǎn)生,甚至出現(xiàn)微觀裂紋,這種現(xiàn)象稱為磨削燒傷。在磨削淬火鋼時(shí),可能產(chǎn)生以下三種燒傷:

回火燒傷:如果磨削區(qū)的溫度未超過淬火鋼的相變溫度,但已超過馬氏體的轉(zhuǎn)變溫度,工件表層金屬的回火馬氏體組織將轉(zhuǎn)變成硬度較低的回火組織(索氏體或托氏體),這種燒傷稱為回火燒傷。

淬火燒傷:如果磨削區(qū)溫度超過了相變溫度,再加上冷卻液的急冷作用,表層金屬發(fā)生二次淬火,使表層金屬出現(xiàn)二次淬火馬氏體組織,其硬度比原來的回火馬氏體的高,在它的下層,因冷卻較慢,出現(xiàn)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),這種燒傷稱為淬火燒傷。

退火燒傷:如果磨削區(qū)溫度超過了相變溫度,而磨削區(qū)域又無冷卻液進(jìn)入,表層金屬將產(chǎn)生退火組織,表面硬度將急劇下降,這種燒傷稱為退火燒傷。

改善磨削燒傷的途徑 :磨削熱是造成磨削燒傷的根源,故改善磨削燒傷由兩個(gè)途徑:一是盡可能地減少磨削熱地產(chǎn)生;二是改善冷卻條件,盡量使產(chǎn)生地?zé)崃可賯魅牍ぜ?/p>

正確選擇砂輪;合理選擇切削用量;改善冷卻條件。

2.4表面層殘余應(yīng)力

產(chǎn)生殘余應(yīng)力的原因：

（1）切削時(shí)在加工表面金屬層內(nèi)有塑性變形發(fā)生，使表面金屬的比容加大。由于塑性變形只在表層金屬中產(chǎn)生，而表層金屬的比容增大，體積膨脹，不可避免地要受到與它相連的里層金屬的阻止，因此就在表面金屬層產(chǎn)生了殘余應(yīng)力，而在里層金屬中產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力。

（2）切削加工中，切削區(qū)會(huì)有大量的切削熱產(chǎn)生。

（3）不同金相組織具有不同的密度，亦具有不同的比容。如果表面層金屬產(chǎn)生了金相組織的變化，表層金屬比容的變化必然要受到與之相連的基體金屬的阻礙，因而就有殘余應(yīng)力產(chǎn)生。

零件主要工作表面最終工序加工方法的選擇：

零件主要工作表面最終工序加工方法的選擇至關(guān)重要，因?yàn)樽罱K工序在該工作表面留下的殘余應(yīng)力將直接影響機(jī)器零件的使用性能。選擇零件主要工作表面最終工序加工方法，須考慮該零件主要工作表面的具體工作條件和可能的破壞形式。在交變載荷作用下，機(jī)器零件表面上的局部微觀裂紋，會(huì)因拉應(yīng)力的作用使原生裂紋擴(kuò)大，最后導(dǎo)致零件斷裂。從提高零件抵抗疲勞破壞的角度考慮，該表面最終工序應(yīng)選擇能在該表面產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力的加工方法。

3．提高加工表面質(zhì)量的措施

通過前面的分析，我們知道影響表面粗糙度的因素有切削條件（切削速度、進(jìn)給量、切削液）、刀具（幾何參數(shù)、切削刃形狀、刀具材料、磨損情況）、工件材料及熱處理、工藝系統(tǒng)剛度和機(jī)床精度等幾個(gè)方面。在了解了影響表面粗糙度的因素之后，我們必須根據(jù)需要降低加工表面的粗糙度，改善機(jī)械加工的表面質(zhì)量。

3.1 刀具方面

在切削加工中,工件由于受到切削力和切削熱的作用,使表面層金屬的物理機(jī)械性能產(chǎn)生變化,最主要的變化是表面層金屬顯微硬度的變化、金相組織的變化和殘余應(yīng)力的產(chǎn)生。由于磨削加工時(shí)所產(chǎn)生的塑性變形和切削熱比刀刃切削時(shí)更嚴(yán)重,因而磨削加工后加工表面層上述三項(xiàng)物理機(jī)械性能的變化會(huì)很大。為了減少殘留面積，刀具應(yīng)采用較大的刀尖圓弧半徑、較小的副偏角或合適(=0)的修光刃或?qū)捜芯俚?、精車刀等。選用與工件材料適應(yīng)性好的刀具材料，避免使用磨損嚴(yán)重的刀具，這些均有利于減小表面粗糙度。

3.2工件材料方面

工件材料性質(zhì)中，對(duì)加工表面粗糙度影響較大的是材料的塑性和金相組織。對(duì)于塑性大的低碳鋼、低合金鋼材料，預(yù)先進(jìn)行正火處理以降低塑性，切削加工后能得到較小的粗糙度。工件材料應(yīng)有適宜的金相組織（包括狀態(tài)、晶粒度大小及分布）。加工塑性材料時(shí),由刀具對(duì)金屬的擠壓產(chǎn)生了塑性變形,加之刀具迫使切屑與工件分離的撕裂作用,使表面粗糙度值加大。工件材料韌性愈好,金屬的塑性變形愈大,加工表面就愈粗糙。加工脆性材料時(shí),其切屑呈碎粒狀,由于切屑的崩碎而在加工表面留下許多麻點(diǎn),使表面粗糙。

3.3切削條件方面

切削用量：切削塑性材料時(shí)，采用高速切削，可減小切削變形，且可以抑制積屑瘤的產(chǎn)生，有利于減小表面粗糙度；切削脆性材料時(shí)，切削速度對(duì)表面粗糙度影響不大。減小進(jìn)給量f可降低殘留面積高度，減小表面粗糙度。但是，進(jìn)給量f不能過小，否則刀刃由于切削厚度過小而無法切入工作，與工件發(fā)生強(qiáng)烈的擠壓和摩擦，反而使粗糙度值增大。以較高的切削速度切削塑性材料可抑制積屑瘤出現(xiàn)，減小進(jìn)給量，采用高效切削液，增強(qiáng)工藝系統(tǒng)剛度，提高機(jī)床的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性，都可獲得好的表面質(zhì)量。

3.4加工方法方面

1）、選擇合理的磨削參數(shù)：

在生產(chǎn)中比較可行的辦法是通過實(shí)驗(yàn)來確定磨削參數(shù)。先按初步先定的磨削參數(shù)試磨，檢查工件表面熱損傷情況，據(jù)此調(diào)整磨削參數(shù)直至最后確定下來。另一種方法是在磨削過程中連續(xù)測(cè)量磨削區(qū)的溫度，然后控制磨削參數(shù)。

2）、選擇有效的冷卻方法：

選擇適宜的磨削液和有效的冷卻方法，如采用高壓大流量冷卻、內(nèi)冷卻或?yàn)闇p輕高速旋轉(zhuǎn)的砂輪表面的高壓附著氣流的作用，有利于冷卻液能順利地噴注到磨削區(qū)。

主要是采用精密、超精密和光整加工。選用較小的徑向進(jìn)給量，選用較大的砂輪速度和較小的軸向進(jìn)給速度，工件速度應(yīng)該低些，采用細(xì)粒度砂輪；精細(xì)修整砂輪工作表面，使砂輪上磨粒鋒利，也可達(dá)到較好的磨削效果。選擇適宜的磨削液能獲得低粗糙度表面。

3.5減少加工表面層變形強(qiáng)化和殘余應(yīng)力提高加工表面質(zhì)量

合理選擇刀具的幾何形狀，采用較大的前角和后角，并在刃磨時(shí)盡量減小其切削刃刃口半徑；使用刀具時(shí)，應(yīng)合理限制其后刀面的磨損寬度；合理選擇切削用量，采用較高的切削速度和較小的進(jìn)給量；加工時(shí)采用有效的切削液等，可減少加工表面層變形強(qiáng)化。

結(jié) 語

當(dāng)零件表面存在殘余應(yīng)力時(shí)，其疲勞強(qiáng)度會(huì)明顯下降，特別是對(duì)有應(yīng)力集中或在有腐蝕性介質(zhì)中工作的零件，影響更為突出。為此，應(yīng)盡可能在機(jī)械加T中減小或避免產(chǎn)生殘余應(yīng)力。但是，影響殘余應(yīng)力產(chǎn)生的因素較為復(fù)雜?？偟恼f來，凡能減小塑性變形和降低切削溫度的因素都能使已加工表面的殘余應(yīng)力減小。

此外，生產(chǎn)中常采用滾壓、擠（脹）孔、噴丸強(qiáng)化、金剛石壓光等冷壓加工方法來改善表面層材質(zhì)的變化。通過這些措施在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用，大大的提高了機(jī)械加工零件的表面質(zhì)量，提高了產(chǎn)品的工作性能、可靠性、壽命。

致 謝

本論文設(shè)計(jì)在肖業(yè)文老師的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下已完成，從課題選擇到具體的寫作過程，論文初稿與定稿無不凝聚著李老師的心血和汗水，在我的畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，肖老師為我提供了種種專業(yè)知識(shí)上的指導(dǎo)和一些富于創(chuàng)造性的建議，肖老師一絲不茍的作風(fēng)，嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度使我深受感動(dòng)，沒有這樣的幫助和關(guān)懷和熏陶，我不會(huì)這么順利的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。在此向老師表示深深的感謝和崇高的敬意！

在臨近畢業(yè)之際，我還要借此機(jī)會(huì)向在這四年中給予我諸多教誨和幫助的各位老師表示由衷的謝意，感謝他們?nèi)陙淼男燎谠耘?。不積跬步何以至千里，各位任課老師認(rèn)真負(fù)責(zé)，在他們的悉心幫助和支持下，我能夠很好的掌握和運(yùn)用專業(yè)知識(shí)，并在設(shè)計(jì)中得以體現(xiàn)，順利完成畢業(yè)論文。

同時(shí)，在論文寫作過程中，我還參考了有關(guān)的書籍和論文，在這里一并向有關(guān)的作者表示謝意。

我還要感謝同組的各位同學(xué)以及我的各位室友，在畢業(yè)設(shè)計(jì)的這段時(shí)間里，你們給了我很多的啟發(fā)，提出了很多寶貴的意見，對(duì)于你們幫助和支持，在此我表示深深地感謝！

參考文獻(xiàn)

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第二篇：影響機(jī)械加工表面質(zhì)量的因素及改進(jìn)措施（定稿）

影響機(jī)械加工表面質(zhì)量的因素及改進(jìn)措施

摘 要：機(jī)械加工制造的主要檢測(cè)指標(biāo)就是加工精度的要求，對(duì)于機(jī)械加工表面質(zhì)量水平直接決定了機(jī)械部件的使用方式和使用方法。為了有效保障機(jī)械加工表面性能滿足客戶的使用要求，保障設(shè)備順利運(yùn)轉(zhuǎn)，需要加強(qiáng)加工表面影響因素分析，積極采取相對(duì)的解決策略。本文的分析思路主要分為三個(gè)步驟，首先是充分了解零件使用性能有影響的因素，然后對(duì)相關(guān)的情況進(jìn)行總結(jié)，針對(duì)存在的問題，提出了有效的改進(jìn)措施和對(duì)策，對(duì)于機(jī)械加工精準(zhǔn)提升方面具有很大的現(xiàn)實(shí)借鑒意義。

關(guān)鍵詞：機(jī)械制造；表面性能；解決措施；加工部件

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.09.015

機(jī)械加工表面方式對(duì)于零件加工性能的相關(guān)影響

1.1 表面質(zhì)量對(duì)疲勞度的影響

（1）加工表面層硬化時(shí)間對(duì)機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度測(cè)試的影響。對(duì)零件進(jìn)行硬化加工可以遏制現(xiàn)存裂紋的擴(kuò)展以及形成新的裂紋。（2）部件加工表面施加壓力對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響。其表面的參與壓力能夠使得零件具有相對(duì)穩(wěn)定的疲勞強(qiáng)度，這主要是因?yàn)槔瓚?yīng)力會(huì)讓零件表面原有的裂紋逐漸變大，這樣就可以大大降低零件表面的疲勞程度，同時(shí)拉應(yīng)力還能夠有效的減小疲勞裂紋產(chǎn)生的速度，所以才能夠在一定程度上控制零件表面的疲勞強(qiáng)度。（3）零件表面的加工平滑性能對(duì)其疲勞程度測(cè)試的影響。在一定狀態(tài)下，疲勞裂紋的出現(xiàn)一般都集中在表面粗糙的最低點(diǎn)處。

1.2 表面加工程度對(duì)耐磨性的影響

機(jī)械部件表面加工精度的高低影響分為三個(gè)級(jí)別：（1）零件表面淬火硬化流程對(duì)其耐磨性的影響程度。之所以在零件加工過程中經(jīng)常會(huì)在表面做淬火硬化的處理方式是因?yàn)檫@樣可以有效增大零件表面的硬度，最終使得其耐磨性得到提高。（2）零件加工面粗糙度有利于提升耐磨性能。任何零件表面都是有一定的粗糙性的，正因?yàn)槿绱?，我們很容易得知，零件的兩個(gè)表面在接觸過程中，耐磨性能好的加工部件，對(duì)于不同器件之間的接觸面積越小，說明耐磨性能越好。

1.3 零件表面的質(zhì)量對(duì)其耐腐蝕性的影響

對(duì)零件的耐腐蝕性有影響的因素非常多，其中表面的質(zhì)量的影響程度非常大。零件表面的粗糙程度對(duì)于具有腐蝕性物質(zhì)的聚集能力也是有影響的，比如在粗糙表面的低洼處更容易聚集這些腐蝕物，長(zhǎng)期積累，腐蝕現(xiàn)象明顯，就會(huì)降低零件的耐腐蝕性。另外，之前提到的施壓壓力對(duì)零件耐腐蝕性也會(huì)有負(fù)面的影響，主要的影響過程是把原有腐蝕開裂處面積變大，使得化學(xué)腐蝕速率急劇增加。機(jī)械部件表面加工精度的影響因素分析

2.1 切削力以及切削熱對(duì)零件表面質(zhì)量影響

由于切削零件的時(shí)候會(huì)受到相關(guān)作用的影響，零件表面的形態(tài)會(huì)發(fā)生很大的變化，這樣就使得零件出現(xiàn)冷卻硬化的現(xiàn)象了，這樣零件變形的概率會(huì)變小，也就是說抵抗零件變形的阻力增大了，零件整體的機(jī)械性能收到了改變。切削熱的產(chǎn)生在加工機(jī)械的過程中是不可避免的，如果產(chǎn)生的熱量過多并且超過了它本身能夠承受的程度，那么零件表面質(zhì)量就會(huì)受到很大的影響，從而使得零件表面的硬度發(fā)生變化，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生參與拉應(yīng)力，使得零件的表面質(zhì)量受到很大的改變。

2.2 原始誤差對(duì)零件表面質(zhì)量影響的程度

原始誤差對(duì)零件表面質(zhì)量的影響還是非常大的，一般來說原始誤差存在的原因有兩個(gè)方面，首先是制造零件的機(jī)械設(shè)備本身存在誤差，另一個(gè)方面的原因是機(jī)械設(shè)備之間的相對(duì)位置擺放過程中產(chǎn)生一定的誤差，這樣就導(dǎo)致了最終零件具有誤差。，所以在今后的生產(chǎn)過程中，一定要注意這兩個(gè)方面對(duì)零件帶來的誤差，通過機(jī)械設(shè)備質(zhì)量的提高以及操作人員技術(shù)水平的提高來減小零件的原始誤差，機(jī)械部件加工精度越高，整體質(zhì)量越好，使用壽命越長(zhǎng)。

2.3 零件表面質(zhì)量與施壓壓力以及溫度的影響

切削是零件加工中必不可少的一道工序，但是切削過程會(huì)使得零件出現(xiàn)塑性變形的現(xiàn)象，具體來說就是零件表面與內(nèi)部脫離，這樣的現(xiàn)象對(duì)導(dǎo)致零件表層的出現(xiàn)相對(duì)作用，同時(shí)還可能導(dǎo)致參與拉應(yīng)力的產(chǎn)生，影響零件的整體質(zhì)量。在機(jī)械加工時(shí)零件的表面層由于受切削熱的影響，零件基體溫度和表面層溫度間的溫度差變大，由于整體材料的熱縮系數(shù)不同，就會(huì)熱縮分離，產(chǎn)生變形、開裂的現(xiàn)象，進(jìn)而嚴(yán)重影響零件的機(jī)械加工表面質(zhì)量。提升機(jī)械工件表面加工水準(zhǔn)的解決措施

3.1 優(yōu)化的工藝流程，改善切削條件

選擇合理的切削條件以及制定科學(xué)的工藝流程是保證零件加工表面質(zhì)量的關(guān)鍵與基礎(chǔ)。流程要滿足定位基準(zhǔn)、設(shè)計(jì)基準(zhǔn)統(tǒng)一重合的原則，便于裝夾定位，確保零件加工方法具有合理性的前提是制定科學(xué)準(zhǔn)確的工藝流程，只有制定更加合理的工藝流程才能夠提高零件的整體質(zhì)量。所以科學(xué)的切削速度、切削刀具角度以及適當(dāng)?shù)倪M(jìn)給量等切削加工條件，才能有效地確保零件的表面機(jī)加工質(zhì)量。

3.2 運(yùn)用更加先進(jìn)加工工藝來降低原始誤差

在加工機(jī)械零件時(shí)可以對(duì)先進(jìn)的加工技術(shù)進(jìn)行積極的引進(jìn)，利用誤差預(yù)防技術(shù)以及補(bǔ)償技術(shù)來使得零件加工品質(zhì)得以有效的，提升加工精準(zhǔn)性，降低加工誤差引發(fā)的表面質(zhì)量問題。利用更加先進(jìn)的設(shè)備，與此同時(shí)，引進(jìn)更加科學(xué)的工藝，只有做到這兩點(diǎn)才能夠提高零件的制造能力，還能夠改善原有加工工藝帶來的不足之處，通過均始化原始誤差和原始誤差轉(zhuǎn)移方式來減少主要原始誤差的影響，誤差雖然是不可避免的，但是可以通過更換加工設(shè)備，使用先進(jìn)的加工技術(shù)來不斷改善傳統(tǒng)加工誤差的影響。

3.3 降低機(jī)械零件的殘余應(yīng)力和表面層熱變形對(duì)質(zhì)量的影響

加工零部件時(shí)，要結(jié)合設(shè)備的性能要求，建立加工指標(biāo)規(guī)劃設(shè)計(jì)，在提升表面性能方面，可以純化機(jī)械部件材料組成，減少熱縮現(xiàn)象對(duì)于材料性能的影響，改善切削液的加入方式和使用流程，降低殘余應(yīng)力產(chǎn)生的裂痕。除此之外，在制造零件的過程中，還可以利用相關(guān)的制造工藝零件來使得自身表面質(zhì)量得以有效的改善，增強(qiáng)工件表面材料性能的穩(wěn)定性，進(jìn)而減小在加工零件時(shí)產(chǎn)生的表面層熱變形與殘余應(yīng)力。結(jié)語

要想保證機(jī)械設(shè)備能進(jìn)行正常運(yùn)轉(zhuǎn)，必須使機(jī)械零件具有良好的工作性能。所以，在加工機(jī)械的過程中對(duì)影響其表面質(zhì)量的關(guān)鍵性因素要進(jìn)行重點(diǎn)分析，并且要采取行之有效的措施，從而提高我國的機(jī)械加工表面的技術(shù)水平，使得我國生產(chǎn)零件的整體質(zhì)量得到進(jìn)一步的提高，推動(dòng)我國制造業(yè)在全球化的競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出，最終促進(jìn)我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和綜合國力的提高。

參考文獻(xiàn)：

[1]肖英軍.影響機(jī)械加工表面質(zhì)量的因素及改進(jìn)措施[J].科技創(chuàng)業(yè)家，2014（03）：72.

第三篇：機(jī)械加工的表面質(zhì)量

題目部分，(卷面共有57題,90.0分,各大題標(biāo)有題量和總分)

一、單項(xiàng)選擇題(30小題,共30.0分)1．(1分)通常用（）系數(shù)表示加工方法和加工設(shè)備，勝任零件所要求加工精度的程度。A、工藝能力

B、誤差復(fù)映

C、誤差傳遞

2．(1分)下述刀具中,（）的制造誤差會(huì)直接影響加工精度。A、內(nèi)孔車刀

B、端面銑刀

C、鉸刀

D、浮動(dòng)鏜刀塊 3．(1分)零件的加工精度包括:（）A、尺寸公差、形狀公差、位置公差 B、尺寸精度、形狀精度、位置精度

4．(1分)磨削淬火鋼時(shí)在下列工作條件下可能產(chǎn)生哪種形式的磨削燒傷：（1）在磨削條件（用切削液)（）;（2）重磨削條件（不用切削液）（）;（3）中等磨削條件（）；（4）（）輕磨削條件（）。

A、淬火燒傷

B、回火燒傷

C、退火燒傷

D、不燒傷。

5．(1分)為保證小粗糙度磨削表面的質(zhì)量及生產(chǎn)率，在下列各種影響因素中對(duì)磨削過程起支配作用的主要是（）: A、具有精密加工的設(shè)備及環(huán)境 B、合理選用磨削用量

C、合理選用砂輪并精細(xì)修正砂輪 D、良好的冷卻和潤(rùn)滑

6．(1分)光整加工方法的工藝特點(diǎn)主要是（）

A、不用砂輪磨削，采用細(xì)粒度磨料或磨具進(jìn)行微量切削和擠壓、拋光，主要是提高加工表面質(zhì)量

B、磨具和工件間有一定的壓力和復(fù)雜的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因此對(duì)機(jī)床的成形運(yùn)動(dòng)和工具精度有一定的要求

C、余量很小但能糾正前工序加工表面的形狀誤差及相互位置誤差 D、生產(chǎn)效率較高，加工成本較低，各種生產(chǎn)批量均可使用 7．(1分)表面冷壓強(qiáng)化工藝屬于下列何種加工方法（）: A、精密加工工藝

B、無屑光整加工工藝

C、少切屑光整加工工藝

8．(1分)加工過程中若表面層以冷塑性變形為主，則表面層產(chǎn)生（）應(yīng)力；若以熱塑性變形為主，則表面層產(chǎn)生（）應(yīng)力；若以局部高溫和相變?yōu)橹鳎瑒t加工后表面層產(chǎn)生（）應(yīng)力

A、拉應(yīng)力

B、壓應(yīng)力

C、無應(yīng)力層。9．(1分)機(jī)械加工中的振動(dòng)，按其產(chǎn)生的原因可分為三種，試指出各種振動(dòng)類型的能量特性：（1）自由振動(dòng)（）；（2）受迫振動(dòng)（）；（3）自激振動(dòng)（）； A、在外界周期性干擾力待續(xù)作用下的持續(xù)振動(dòng)

B、只有初始干擾力的作用、振動(dòng)中再也沒有能量輸入，故為衰減振動(dòng)

C、維持振動(dòng)的交變力是振動(dòng)系統(tǒng)在自身運(yùn)動(dòng)中激發(fā)出來的，從而引起系統(tǒng)的持續(xù)振動(dòng) 10．(1分)動(dòng)剛度是衡量系統(tǒng)抗振性的重要指標(biāo)，一般應(yīng)以哪項(xiàng)參數(shù)作為系統(tǒng)動(dòng)剛度指標(biāo)（）? A、不同阻尼下產(chǎn)生單位振幅的振動(dòng)時(shí)．所需的激振力大小 B、不同頻率下產(chǎn)生單位振幅的振動(dòng)時(shí)，所需的激振力大小 C、諧振時(shí)的最小剛度值

D、固有頻率、阻尼率、等效靜剛度k 11．(1分)受迫振動(dòng)系統(tǒng)在共振區(qū)消振最有效的措施是（）A、增大系統(tǒng)剛度

B、增大系統(tǒng)阻尼

C、增大系統(tǒng)質(zhì)量

12．(1分)在接觸零件間施加預(yù)緊力，是提高工藝系統(tǒng)（）的重要措施。A、精度

B、強(qiáng)度 C、剛度

D、柔度

13．(1分)在一般磨削加工過程中，若熱因素起主導(dǎo)作用，工件表面將產(chǎn)生（）。A、拉伸殘余應(yīng)力 B、壓縮殘余應(yīng)力

14．(1分)尺寸精度、形狀精度、位置精度之間的聯(lián)系是（）A、形狀公差<尺寸公差<位置公差 B、位置公差<形狀公差<尺寸公差

C、尺寸公差<形狀公差<位置公差 D、形狀公差<位置公差<尺寸公差

15．(1分)一個(gè)完整的工藝系統(tǒng)由（）A、機(jī)床、夾具、刀具和量具構(gòu)成 B、機(jī)床、夾具、刀具和工件構(gòu)成 C、機(jī)床、量具、刀具和工件構(gòu)成

16．(1分)傳動(dòng)比小，特別是傳動(dòng)鏈末端地傳動(dòng)副的傳動(dòng)比小，則傳動(dòng)鏈中其余各傳動(dòng)元件誤差對(duì)傳動(dòng)精度的影響就（）A、越小 B、越大

17．(1分)夾具誤差對(duì)加工表面的位置誤差影響最大，精加工夾具一般可取工件上相應(yīng)尺寸或位置公差的（）A、1/2~1/3 B、1/5~1/10 18．(1分)車削加工時(shí)主軸的三種回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)誤差中（）會(huì)造成工件的圓度誤差。A、純徑向跳動(dòng)

B、純軸向跳動(dòng)

C、傾角擺動(dòng)

19．(1分)磨削光軸時(shí)，若切削條件相同，哪種工件材料磨削后表面粗糙度?。ǎ?？ A、20鋼

B、45鋼

C、鑄鐵

D、銅

20．(1分)在臥式鏜床上，精鏜車床尾架長(zhǎng)孔時(shí)，為減小粗糙度一般應(yīng)先考慮采用哪種工藝措施較有效（）? A、對(duì)工件材料先進(jìn)行正火，調(diào)質(zhì)等熱處理 B、增大刀尖圓弧半徑和減少付偏角 C、使用潤(rùn)滑性能良好的切削液

D、采用很高的切削速度并配合較小的進(jìn)給量 21．(1分)機(jī)械加工過程中，無周期性外力作用下，由系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生的周期性振動(dòng)稱為（）。A、強(qiáng)迫振動(dòng)

B、負(fù)摩擦振動(dòng)

C、自激振動(dòng)

22．(1分)為避免磨削燒傷，又要使表面粗糙度降低，可以（）。A、同時(shí)提高V工和V砂

B、采用較大磨削深度

23．(1分)那一種加工方法是一種典型的易產(chǎn)生加工表面金相組織變化的加工方法?（）。A、車削

B、銑削

C、鉆削

D、磨削 24．(1分)機(jī)械加工表面質(zhì)量的內(nèi)容是:（）。

A、幾何形狀誤差、表層金屬力學(xué)物理性能和化學(xué)性能 B、波度、紋理方向、傷痕、表面粗糙度、金屬物理性能 C、表面粗糙度、表層金屬力學(xué)物理性能和化學(xué)性能 D、波度、紋理方向、表面粗糙度、表層金屬力學(xué)物理性能 25．(1分)機(jī)械零件的破壞一般總是（）。A、從表面層開始的 B、從里層開始的

26．(1分)對(duì)于同樣的材料,金相組織越是粗大,切削加工后的表面粗糙度的值越是（）。A、越大 B、越小

27．(1分)在相同的磨削條件下，砂輪的粒度號(hào)越大表面粗糙毒就（）。A、越大 B、越小

28．(1分)砂輪的速度越高，就有可能使表層金屬塑性變形的傳播速度大于切削速度，磨削表面的粗糙度值將明顯（）。A、增大 B、減小

29．(1分)工件速度增加，磨削表面的粗糙度值將（）。A、增大 B、減小

30．(1分)在車床靜剛度曲線中,加載曲線與卸載曲線（）A、重合B、不重合

二、填空題(22小題,共35.0分)1．(2分)在順序加工一批工件中，其加工誤差的大小和方向都保持不變，稱為（）；或者加工誤差按一定規(guī)律變化，稱為（）。

2．(1分)在刨削加工時(shí)，加工誤差的敏感方向?yàn)椋ǎ┓较颉?．(2分)零件的加工質(zhì)量包含零件的（）和（）。

4．(1分)加工盤類工件端面時(shí)出現(xiàn)近似螺旋表面是由于（）造成的。

5．(1分)在車床上加工細(xì)長(zhǎng)軸，一端用三爪卡盤裝夾，另一端用固定頂尖，工件出現(xiàn)彎曲變形的原因一是細(xì)長(zhǎng)工件剛度較差，在切削力作用下產(chǎn)生彎曲；二是由于（）。6．(2分)在車床上加工細(xì)長(zhǎng)軸，一端用三爪卡盤裝夾，另一端用固定頂尖，試分析采取克服彎曲變形的措施是（）、（）。7．(3分)機(jī)床導(dǎo)軌導(dǎo)向誤差可分為：水平直線度、（）、（）、（）。8．(1分)在車削加工時(shí)，加工誤差的敏感方向?yàn)椋ǎ┓较?9．(2分)分析影響機(jī)械加工因素的方法有（）、（）。

10．(2分)在順序加工加工一批工件中，其加工誤差的大小和方向都保持不變，稱為（）；或者加工誤差按一定規(guī)律變化，稱為（）。11．(2分)零件的加工質(zhì)量包含零件的（）和（）。12．(3分)機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)軸線的運(yùn)動(dòng)誤差可分解為（）、（）、（）。13．(1分)工件表層殘余應(yīng)力的數(shù)值及性質(zhì)主要取決于工件的（）（最終、最初）工序的加工方法。

14．(1分)（）加工是一種典型的易產(chǎn)生，金相組織變化的加工方法。15．(3分)加工表面質(zhì)量中，表面層金屬的物理性能和化學(xué)性能包含：（）、（）、（）。

16．(1分)機(jī)械加工過程中，在周期性外力作用下，產(chǎn)生的周期性振動(dòng)稱為（）。17．(2分)機(jī)械加工中的振動(dòng)有（）振動(dòng)和（）振動(dòng)。

18．(1分)為減少切削加工后的表面的粗糙度值,常在精加工前進(jìn)行調(diào)質(zhì)等處理,目的在于（）。19．(1分)磨削碳素工具鋼時(shí)，熱因素的作用比磨削工業(yè)鐵明顯,表層金屬產(chǎn)生的（）殘余應(yīng)力的傾向比磨削工業(yè)鐵大。

20．(1分)在機(jī)械加工過程中，當(dāng)表面層金屬發(fā)生形態(tài)變化、體積變化或金相組織變化時(shí)，將在表面層的金屬與其基體間產(chǎn)生相互平衡的（）。

21．(1分)磨削時(shí)磨削液若能直接進(jìn)入磨削區(qū)，對(duì)磨削區(qū)進(jìn)行充分冷卻，能有效的防止（）現(xiàn)象產(chǎn)生。

22．(1分)在一般磨削加工過程中，若塑性變形起主導(dǎo)作用，工件表面將產(chǎn)生（）拉伸、壓縮）殘余應(yīng)力

三、簡(jiǎn)答題(5小題,共25.0分)1．(5分)表面質(zhì)量的含義包括那些主要內(nèi)容？為什么機(jī)械零件的表面質(zhì)量與加工精度有同等重要的意義？

2．(5分)表面粗糙度與加工精度有什么關(guān)系？ 3．(5分)為什么有色金屬用磨削加工得不到低表面粗糙度？通常為獲得低表面粗糙度的加工表面應(yīng)采用哪些加工方法？若需要磨削有色金屬，為提高表面質(zhì)量應(yīng)采取什么措施？ 4．(5分)為什么會(huì)產(chǎn)生磨削燒傷及裂紋？它們對(duì)零件的使用性能有何影響？減少磨削燒傷及裂紋的方法有哪些？ 5．(5分)機(jī)械加工過程中為什么會(huì)造成被加工零件表面層物理力學(xué)性能的改變？這些變化對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量有何影響？

====================答案==================== 答案部分，(卷面共有57題,90.0分,各大題標(biāo)有題量和總分)

一、單項(xiàng)選擇題(30小題,共30.0分)1．(1分)[答案] A 2．(1分)[答案] C 3．(1分)[答案] B 4．(1分)[答案]（1）A（2）C（3）B（4）D 5．(1分)[答案] C 6．(1分)[答案] A 7．(1分)[答案] B 8．(1分)[答案] BAA 9．(1分)[答案]（1）B（2）A（3）C 10．(1分)[答案] C 11．(1分)[答案] B 12．(1分)[答案] C 13．(1分)[答案] A 14．(1分)[答案] D 15．(1分)[答案] B 16．(1分)[答案] A 17．(1分)[答案] A 18．(1分)[答案] A 19．(1分)[答案] B 20．(1分)[答案] B 21．(1分)[答案] C 22．(1分)[答案] A 23．(1分)[答案] D 24．(1分)[答案] B 25．(1分)[答案] A 26．(1分)[答案] A 27．(1分)[答案] B 28．(1分)[答案] B 29．(1分)[答案] A 30．(1分)[答案] B

二、填空題(22小題,共35.0分)1．(2分)[答案] 常值系統(tǒng)誤差

變值系統(tǒng)誤差 2．(1分)[答案] 垂直方向（z方向）3．(2分)[答案] 加工精度

表面質(zhì)量 4．(1分)[答案] 主軸端面圓跳動(dòng) 5．(1分)[答案] 采用死頂尖，工件在切削熱作用下的熱伸長(zhǎng)受阻而產(chǎn)生的彎曲。6．(2分)[答案] 采用浮動(dòng)頂尖

大進(jìn)給量反向切削 7．(3分)[答案] 垂直直線度

扭曲（前后導(dǎo)軌平行度）

導(dǎo)軌與主軸軸線平行度 8．(1分)[答案] 水平

9．(2分)[答案] 單因素法

統(tǒng)計(jì)分析法

10．(2分)[答案] 常值系統(tǒng)誤差

變值系統(tǒng)誤差 11．(2分)[答案] 機(jī)械加工精度

表面質(zhì)量 12．(3分)[答案] 徑向圓跳動(dòng)

端面圓跳動(dòng)

傾角擺動(dòng) 13．(1分)[答案] 最終

14．(1分)[答案] 磨削

15．(3分)[答案] 冷作硬化

金相組織

殘余應(yīng)力 16．(1分)[答案] 強(qiáng)迫振動(dòng)

17．(2分)[答案] 強(qiáng)迫振動(dòng)

自激（顫振）18．(1分)[答案] 得到均勻細(xì)密的晶粒組織和較高的硬度 19．(1分)[答案] 拉伸

20．(1分)[答案] 殘余應(yīng)力

21．(1分)[答案] 燒傷

22．(1分)[答案] 壓縮

三、簡(jiǎn)答題(5小題,共25.0分)1．(5分)[答案] 加工表面質(zhì)量包括：表面的幾何形狀(主要為表面粗糙度和表面波度)；表面層的物理機(jī)械性能(主要為加工硬化，殘余應(yīng)力和金相組織)。機(jī)器零件加工后表面層的狀態(tài)會(huì)影響零件的使用性能，使用壽命及工作可靠性，從而影響產(chǎn)品質(zhì)量。因此要根據(jù)產(chǎn)品的工作要求，訂出合適的表面質(zhì)量與加工精度。2．(5分)[答案] 零件的精度與表面粗糙度有密切的關(guān)系。一定的精度應(yīng)有相應(yīng)的粗糙度，如果表面粗糙度值太大，則尺寸難于準(zhǔn)確測(cè)量，尺寸精度將無法保證。因此要進(jìn)行有效的尺寸控制。3．(5分)[答案] 由于有色金屬材料塑性大，導(dǎo)熱好，故磨削時(shí)工件表面層的塑性變形大，溫升高，且磨屑易堵塞砂輪，因此加工表面經(jīng)常磨不光。

通常采用高速警車或金剛鏜的方法來加工低粗糙度的有色金屬零件。

若需要磨削有色金屬，可利用合金元素使有色金屬的韌性下降，以減小磨削表面的粗糙度。4．(5分)[答案] 磨削加工時(shí)，磨削熱使表面溫升過高，對(duì)已淬火的鋼件會(huì)引起金相組織的變化，使表層的硬度、強(qiáng)度比加工前明顯降低，同時(shí)在表層產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力超過材料的屈服極限會(huì)產(chǎn)生裂紋，嚴(yán)重影響零件的使用性能。磨削燒傷與表層溫升有十分密切關(guān)系，因此減輕燒傷的根本途徑是減少磨削熱和改善散熱條件，如合理選擇砂輪，正確選擇磨削用量，并有效利用冷卻系統(tǒng)。5．(5分)[答案] 機(jī)械加工過程中由于切削力、切削熱的作用，是加工表面層產(chǎn)生塑性變形，加工中表面層產(chǎn)生的高溫或大的溫度梯度，以及在已加工表面上發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)等，使表面層的顯微硬度，金相組織及殘余應(yīng)力分布都會(huì)發(fā)生變化，如冷硬、磨削燒傷、裂紋等，都會(huì)造成加工表面層物理機(jī)械性能的改變，從而影響零件的耐磨性，抗疲勞強(qiáng)度，抗腐蝕能力及精度穩(wěn)定性等產(chǎn)品質(zhì)量。

第四篇：影響機(jī)械加工表面粗糙度的幾個(gè)因素及措施[定稿]

職教類

影響機(jī)械加工表面粗糙度的幾個(gè)因素及措施

摘要：表面粗糙度是零件表面所具有的微小峰谷的不平程度，它是評(píng)價(jià)零件的一項(xiàng)重要指標(biāo)。一般說來，它的波距和波高都比較小，是一種微觀的幾何形狀誤差。對(duì)機(jī)械加工表面，表面粗糙度是由切削時(shí)的刀痕，刀具和加工表面之間的摩擦，切削時(shí)的塑性變形，以及工藝系統(tǒng)中的高頻振動(dòng)等原因所造成的。表面粗糙度是檢驗(yàn)零件質(zhì)量的主要依據(jù)，它的選擇直接關(guān)系到生產(chǎn)成本、產(chǎn)品的質(zhì)量、使用壽命。

關(guān)鍵詞：機(jī)械加工

表面粗糙度

提高措施

隨著工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展，機(jī)器的使用要求越來越高，一些重要零件在高壓力、高速、高溫等高要求條件下工作，表面層的任何缺陷，不僅直接影響零件的工作性能，而且還可能引起應(yīng)力集中、應(yīng)力腐蝕等現(xiàn)象，將進(jìn)一步加速零件的失效，這一切都與加工表面質(zhì)量有很大關(guān)系。因而表面質(zhì)量問題越來越受到各方面的重視。

一、機(jī)械加工表面粗糙度對(duì)零件使用性能的影響

表面粗糙度對(duì)零件的配合精度，疲勞強(qiáng)度、抗腐蝕性，摩擦磨損等使用性能都有很大的影響。

1、表面質(zhì)量對(duì)零件配合精度的影響

（1）對(duì)間隙配合的影響

由于零件表面的凹凸不平，兩接觸表面總有一些凸峰相接觸。表面粗糙度

過大，則零件相對(duì)運(yùn)動(dòng)過程中，接觸表面會(huì)很快磨損，從而使間隙增大，引起配合性質(zhì)改變，影響配合的穩(wěn)定性。特別是在零件尺寸和公差小的情況下，此影響更為明顯。

(2)對(duì)過盈配合的影響

粗糙表面在裝配壓入過程中，會(huì)將相接觸的峰頂擠平，減少實(shí)際有效過盈量，降低了配合的連接強(qiáng)度。

2、表面質(zhì)量對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響

零件表面越粗糙，則表面上的凹痕就越深明，產(chǎn)生的應(yīng)力集中現(xiàn)象就越嚴(yán)重。當(dāng)零件受到交變載荷的作用時(shí)，疲勞強(qiáng)度會(huì)降低，零件疲勞損壞的可能性增大。

3、表面質(zhì)量對(duì)零件抗腐蝕性的影響

零件表面越粗糙，則積聚在零件表面的腐蝕氣體或液體也越多，且通過表面的微觀凹谷向零件表層滲透，形成表面銹蝕。

4、表面質(zhì)量對(duì)零件摩擦磨損的影響

兩接觸表面作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，表面越粗糙，摩擦系數(shù)越大，摩擦阻力越大，因摩擦消耗的能量也越大，并且還影響零件相對(duì)運(yùn)動(dòng)的靈活性。此外，表面越粗糙，兩配合表面的實(shí)際有效接觸面積越小，單位面積壓力越大，更易磨損。

此外，表面粗糙度還影響零件的接觸剛度、密封性能、產(chǎn)品的美觀和表面涂層的質(zhì)量等。因此，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和壽命應(yīng)選取合理的表面粗糙度。

二、影響表面粗糙度的因素及措施

1、切削加工影響表面粗糙度的因素

在加工表面留下了切削層殘留面積，其形狀是刀具幾何形狀的復(fù)映。減小

進(jìn)給量vf、主偏角、副偏角以及增大刀尖圓弧半徑，均可減小殘留面積的高度。此外，適當(dāng)增大刀具的前角以減小切削時(shí)的塑性變形程度。合理選擇潤(rùn)滑液和提高刀具刃磨質(zhì)量以減小切削時(shí)的塑性變形和抑制刀瘤、鱗刺的生成，也是減小表面粗糙度值的有效措施。

2、工件材料的性質(zhì)

加工塑性材料時(shí)，由于刀具對(duì)金屬的擠壓產(chǎn)生了塑性變形，加之刀具迫使切屑與工件分離的撕裂作用，使表面粗糙度值加大。加工脆性材料時(shí)，其切屑呈碎粒狀，由于切屑的崩碎而在加工表面留下許多麻點(diǎn)，使表面粗糙度值加大。

3、切削用量

（1）進(jìn)給量?影響

采用較小的進(jìn)給量?，加工表面殘留面積高度較小，對(duì)減小粗糙度Ra值有利。

（2）切削速度υ的影響

切削塑性材料，當(dāng)切削速度υ小于5 m／min或大于100 m／min時(shí)，不易產(chǎn)生積屑瘤，對(duì)減小粗糙度Ra值有利。當(dāng)切削速度υ在20--25 m／min，且切削溫度約為300oC時(shí)，切屑與刀具前刀面摩擦系數(shù)最大，此時(shí)積屑瘤高度最大，使粗糙度Ra值增加。

（3）切削深度αp影響

切削深度αp比進(jìn)給量?和切削速度υ對(duì)粗糙度Ra值的影響要小。當(dāng)αp減小時(shí)，切削力減小，不易產(chǎn)生振動(dòng)，對(duì)減小粗糙度Ra值有利。

4、磨削加工影響表面粗糙度的因素

像切削加工時(shí)表面粗糙度的形成過程一樣，磨削加工表面粗糙度的形成也

是由幾何因素和表面金屬的塑性變形來決定的。影響磨削表面粗糙的主要因素有：(1)砂輪的粒度；(2)砂輪的硬度；(3)砂輪的修整；(4)磨削速度；(5)磨削徑向進(jìn)給量與光磨次數(shù)；(6)工件圓周進(jìn)給速度與軸向進(jìn)給量；(7)冷卻潤(rùn)滑液。

三、提高表面粗糙度的措施

1、減小切削加工表面粗糙度的措施

(1)刀具方面：在工藝系統(tǒng)剛度足夠時(shí)，采用較大的刀尖圓弧半徑re，較小副偏角k＇r，使用長(zhǎng)度比進(jìn)給量稍大一些的k＇r=0的修光刃；采用較大的前角r。加工塑性的材料，提高刀具的刃磨質(zhì)量，減小刀具前、后刀面的粗糙度數(shù)值，使其不大于Ra1.25μm；選用與工件親和力小的刀具材料；對(duì)刀具進(jìn)行氧、氮化處理；限制副刀刃上的磨損量；選用細(xì)顆粒的硬質(zhì)合金做刀具等。

(2)工件方面：應(yīng)有適宜的金相組織(低碳鋼、低合金鋼中應(yīng)有鐵素體加低碳馬氏體、索氏體或片狀珠光體，高碳鋼、高合金鋼中應(yīng)有粒狀珠光體)；加工中碳鋼及中碳合金鋼時(shí)若采用較高切削速度，應(yīng)為粒狀珠光體；若采用較低切削速度，應(yīng)為片狀珠光體組織。合金元素中碳化物的分布要細(xì)勻；易切鋼中應(yīng)含有硫鉛等元素；對(duì)工件進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，提高硬度，降低塑性；減小鑄鐵中石墨的顆粒尺寸等。

(3)切削條件方面：以較高的切削速度切削塑性材料；減小進(jìn)給量；采用高效切削液；提高機(jī)床的運(yùn)動(dòng)精度，增強(qiáng)工藝系統(tǒng)剛度；采用超聲波振動(dòng)切削加工等。

2、減小磨削加工表面粗糙度參數(shù)值的措施

(1)砂輪特性方面：采用細(xì)粒度砂輪；提高磨粒切削刃的等高性；根據(jù)工件材料、磨料等選擇適宜的砂輪硬度；選擇與工件材料親和力小的磨料；采用適宜的彈性結(jié)合劑的砂輪，采用直徑較大的砂輪；增大砂輪的寬度等。

(2)砂輪修整方面：金剛石的耐磨性、刃口形狀、安裝角度應(yīng)滿足一定要求；選擇適當(dāng)?shù)男拚昧俊?/p>

(3)磨削條件方面：提高砂輪速度或降低工作速度，使V砂/V工的比值增大；采用較小的縱向進(jìn)給量、磨削深度，最后進(jìn)行無進(jìn)給光磨。正確選用切削液的種類、濃度比、壓力、流量和清潔度等；提高砂輪的平衡精度；提高主軸的回轉(zhuǎn)精度、工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)的平衡性及整個(gè)工藝系統(tǒng)的剛度。

四、結(jié) 論

由于機(jī)械加工表面對(duì)機(jī)器零件的使用性能如耐磨性、接觸剛度、疲勞強(qiáng)度、配合性質(zhì)、抗腐蝕性能及精度的穩(wěn)定性等有很大的影響，因此對(duì)機(jī)器零件的重要表面應(yīng)提出一定的表面粗糙度要求。由于影響表面粗糙度的因素是多方面的，因此應(yīng)該綜合考慮各方面的因素，對(duì)表面粗糙度根據(jù)需要提出比較經(jīng)濟(jì)適用的要求。

第五篇：影響模具零件表面質(zhì)量的因素及改善措施

重慶工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院

影響模具零件表面質(zhì)量的因素及改善措施

彭

磊

摘要： 模具零件的表面質(zhì)量對(duì)模具的使用性能有很大影響, 如何使工件的表面質(zhì)量達(dá)到要求, 如何減小各因素對(duì)工件表面質(zhì)量的影響,就成為必須考慮的問題, 本文通過對(duì)影響模具零件表面質(zhì)量的因素進(jìn)行分析,并提出提高工件表面質(zhì)量的措施。

關(guān)鍵詞： 模具零件

表面質(zhì)量

影響因素

模具零件的表面質(zhì)量, 是指模具零件經(jīng)過加工后的表面層狀態(tài), 它包括表面粗糙度, 表面層的加工硬化, 表面層的金相組織狀態(tài)及表面層的殘余應(yīng)力等;而模具的失效是個(gè)別的零件的失效造成的, 其根本原因是零件喪失了其應(yīng)具備的使用性能, 而研究與生產(chǎn)實(shí)踐表明, 零件的失效大都從表面開始, 零件表面質(zhì)量的高低是決定其使用性能的重要因素, 因此,正確地理解零件表面質(zhì)量?jī)?nèi)涵, 改善表面質(zhì)量,提高產(chǎn)品使用性能 有重要意義。.影響表面粗糙度的因素及改進(jìn)措施

(1).切削加工中的影響

切削加工后的表面粗糙度主要取決于切削殘留面積的高度。根據(jù)切削原理,影響切削殘留面積高度H的因素,主要包括刀尖圓弧半徑rε、主偏角kr副偏角kr＇及進(jìn)給量f。此外,切削過程中的塑性變形,摩擦,積屑瘤,鱗刺,振動(dòng)對(duì)加工表面粗糙度的影響也很大。

為減小切削加工后的表面粗糙度值,可采取如下措施: 1)合理選擇切削速度, 因?yàn)樵谝欢ǖ那邢魉俣确秶鷥?nèi)容易產(chǎn)積屑瘤或鱗刺;減小進(jìn)給量, 可降低殘留面積高度。

2)合理選擇刀具材料, 適當(dāng)增大刀具前角, 可抑制積屑瘤和鱗刺生長(zhǎng);選擇較大刀尖圓弧半徑, 減小主副偏角,均可減少殘留面積。

3)合理選擇切削液, 切削液在加工過程中能降低切削區(qū)的溫度, 減少刀刃與工件的摩擦, 從而減少了切削過程中的塑性變形, 對(duì)降低表面粗糙度值有很大作用。

4)必要時(shí), 在加工前驪零件進(jìn)行正火, 調(diào)質(zhì)熱處理, 以提高硬度, 降低塑性和韌性。

(2).磨削加工中的影響

磨削加工表面是由砂輪表面上的磨?？坛龅臒o數(shù)細(xì)小的刻痕或溝槽所組成的。磨削加工的表面粗糙度是由刻痕幾何因素和表面層金屬的塑性變形決定的。若單位面積上的刻痕越多,即通過單位面積的磨粒越多,且刻痕細(xì)密均勻,則表面粗糙度數(shù)值越小。此外,砂輪的磨削速度比一般切削加工的速度高,磨粒在工件表面滑擦,磨削區(qū)溫度很高,工件表層金屬的金相組織發(fā)生變化形成表面燒傷,出現(xiàn)較大的塑性變形,使表面粗糙度值增大。

減少磨削加工后的表面粗糙度值, 可采取以下措施: 1)提高砂輪線速度, 因?yàn)樗俣雀呔陀锌赡苁贡韺咏饘賮聿患白冃危率贡韺咏饘俚乃苄宰冃螠p小，磨削表面的粗糙度值也明顯減小。2)磨削深度對(duì)表層金屬塑性變形的影響很大。減少磨削深度, 能降抵表面粗糙度值。

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3)合理選擇砂輪, 通常, 砂輪粒度取46# ~ 60#為宜。選擇中軟砂輪, 磨鈍了的磨粒能及時(shí)脫露出新的磨粒繼續(xù)切削, 工件表面能獲得較小的表面粗糙度值。4)經(jīng)常仔細(xì)修整砂輪, 適當(dāng)增加光磨次數(shù)。

5)檢查并保持切削液的清潔, 對(duì)磨削加工來說, 切削液的作用十分重要, 對(duì)降低磨削力, 溫度及砂輪磨損都有良好的效果, 有利于減少表面粗糙度值。

2.影響表層金屬力學(xué)物理性能的因素及改進(jìn)措施

(1)加工表面層的冷作硬化

硬化程度取決于產(chǎn)生塑性變形的力和變形速度以及切削溫度。切削速度和進(jìn)給量對(duì)硬化影響較大, 刀具刃中磨損也會(huì)對(duì)硬化產(chǎn)生很大影響。此外, 工件材料的塑性越大, 冷作硬化程度也越嚴(yán)重。

減小冷作硬化, 可采用如下方法和措施: 1)減小進(jìn)給量和切削深度, 提高切削速度, 可降低切削力, 使塑性變形減小, 從而輕冷作硬化的程度。

2)適當(dāng)增大刀具前角和后角, 減小刃口圓弧半徑, 使切削刃保持鋒利, 硬化程度也會(huì)減輕。

3)工件選用含碳量稍高的材料, 含碳量越高, 強(qiáng)度越高, 其塑性變形越小, 冷作硬化程度越小。

4)磨削時(shí), 減慢工件轉(zhuǎn)速, 增加對(duì)工件熱作用時(shí)間, 可弱化塑性變形, 使冷作硬化程度減小。

(2)表層金屬的金相組織變化

磨削加工表面金相組織的變化。機(jī)械加工過程中，在工件的加工區(qū)及其鄰近的區(qū)域，溫度會(huì)急劇升高。當(dāng)溫度升高到超過工件材料金相組織變化的臨界點(diǎn)時(shí)，就會(huì)發(fā)生金相組織變化。對(duì)于一般的切削加工方法，通常不會(huì)上升到如此高的程度。但在磨削加工時(shí)，不僅磨削比壓特別大，且磨削速度也特別高，切除金屬的功率消耗遠(yuǎn)大于其他加工方法。加工所消耗能量的絕大部分都要轉(zhuǎn)化為熱量，這些熱量中的大部分(約80%)將傳給被加工表面，使工件表面具有很高的溫度。對(duì)于已淬火的鋼件，很高的磨削溫度往往會(huì)使表層金屬的金相組織產(chǎn)生變化，使表層金屬硬度下降，使工件表面呈現(xiàn)氧化膜顏色，這種現(xiàn)象稱為磨削燒傷。磨削加工是一種典型的容易產(chǎn)生加工表面金相組織變化的加工方法，在磨削加工中的燒傷現(xiàn)象，會(huì)嚴(yán)重影響零件的使用性能。

改善磨削燒傷的措施: 1)合理選用磨削用量。以平磨為例來分析磨削用量對(duì)燒傷的影響。磨削深度對(duì)磨削溫度影響極大;加大橫向進(jìn)給量對(duì)減輕燒傷有利，但增大橫向進(jìn)給量會(huì)導(dǎo)致工件表面粗糙度值變大，因而，可采用較寬的砂輪來彌補(bǔ);加大工件的回轉(zhuǎn)速度，磨削表面的溫度升高，但其增長(zhǎng)速度與磨削深度的影響相比小得多。從減輕燒傷而同時(shí)又盡可能地保持較高的生產(chǎn)率考慮，在選擇磨削用量時(shí)，應(yīng)選用較大的工件回轉(zhuǎn)速度和較小的磨削深度。

2)正確選擇砂輪, 根據(jù)所加工工件材料, 合理選擇砂輪粒度, 硬度, 組織, 結(jié)合劑。若砂輪粒度太細(xì), 硬度高, 組織太密, 結(jié)合劑無彈性, 易出現(xiàn)燒傷。此外, 為降低磨削區(qū)溫度, 在砂輪的孔隙內(nèi)可浸入像石蠟類潤(rùn)滑物質(zhì)。

3）改善冷卻措施, 切削液直接進(jìn)入磨削區(qū)可帶走大量的熱量, 避免產(chǎn)生燒傷。

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(3)表層金屬的殘余應(yīng)力

表層金屬產(chǎn)生殘余應(yīng)力的原因是：機(jī)械加工時(shí)，在加工表面的金屬層內(nèi)有塑性變形產(chǎn)生，使表層金屬的比體積增大。由于塑性變形只在表面層中產(chǎn)生，而表面層金屬的比體積增大和體積膨脹，不可避免地要受到與它相連的里層金屬的阻礙，這樣就在表面層內(nèi)產(chǎn)生了壓縮殘余應(yīng)力，而在里層金屬中產(chǎn)生拉伸殘余應(yīng)力。當(dāng)?shù)毒邚谋患庸け砻嫔锨谐饘贂r(shí)，表層金屬的纖維被拉長(zhǎng)，刀具后刀面與已加工表面的摩擦又加大了這種拉伸作用。刀具切離之后，拉伸彈性變形將逐漸恢復(fù)。而拉伸塑性變形則不能恢復(fù)。表面層金屬的拉伸塑性變形，受到與它相連的里層未發(fā)生塑性變形的金屬的阻礙，因此就在表層產(chǎn)生壓縮殘余應(yīng)力，而在里層金屬中產(chǎn)生拉伸殘余應(yīng)力。

減小殘余應(yīng)力的措施:

如適當(dāng)提高切削速度, 增大刀具前角, 減小刃口圓弧半徑, 合理選擇冷卻液, 從而使殘余應(yīng)力減小。提高表面質(zhì)量的其他方法:

1)滾壓加工

滾壓加工是在常溫狀態(tài)下, 通過滾珠或滾輪對(duì)金屬表面進(jìn)行滾壓, 從而改善工件表面的微觀幾何形狀的方法。

2）擠壓加工 擠壓加工是利用經(jīng)過研磨的、具有一定形狀的超硬材料(金剛石或立方氮化硼)作為擠壓頭，安裝在專用的彈性刀架上，在常溫狀態(tài)下對(duì)金屬表面進(jìn)行擠壓。擠壓后的金屬表面粗糙度值下降，硬度提高，表面形成壓縮殘余應(yīng)力，從而提高了表面抗疲勞強(qiáng)度。

3)噴丸強(qiáng)化 噴丸強(qiáng)化是利用大量高速運(yùn)動(dòng)的珠丸打擊被加工工件表面，使工件表面產(chǎn)生冷硬層和壓縮殘余應(yīng)力，可顯著提高零件的疲勞強(qiáng)度和使用壽命。

總結(jié) : 模具零件的表面質(zhì)量與其使用性能密切相關(guān), 因此, 在模具制造中, 要注重細(xì)節(jié), 盡可能地減小誤差: 還要從經(jīng)濟(jì)效益等方面考慮, 在保證質(zhì)量的同時(shí)又不造成不必要的浪費(fèi)。

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參

考

文

獻(xiàn) 湯忠義主編.模具制造工藝.北京: 中國勞動(dòng)社會(huì)保障出版社出版, 2005 2 張錚主編.模具設(shè)計(jì)與制造實(shí)訓(xùn)指導(dǎo).北京: 電子工業(yè)出版社, 2000 3 程培源主編.模具壽命與材料.北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 1999 4 張魯陽主編.模具失效與防護(hù).北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 1998 5 許發(fā)樾主編.模具標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊(cè).北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 1994

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