影响机械表面加工质量的因素及采取的措施.doc

1、任务书设计题目： 影响机械加工表面质量的因素及采取的措施 1 设计的主要任务及目标 在机械加工中，有很多因素影响工件表面质量，如何使工件的表面质量达到要求，如何减小各因素对工件表面质量的影响，通过对影响机械加工表面质量的各因素进行分析，分析机械加工过程中影响加工表面质量的各种工艺，并提出提高工件表面质量的措施。2 设计的基本要求和内容分析课题要求，查阅相关知识方面的论文，拟定开题报告；查找设计题目相关的资料，分析影响机械加工表面质量的各种因素，提出改善工件表面质量的最佳措施并严格论证。编写设计说明书一份（约40页 18000字左右）。3 主要参考文献1冯丽.影响机械加工表面质量的若干因素和改进

2、方法J.中国科技信息，2014.2杨叔子，李斌，张福润等.特种加工M. 北京：机械工业出版社，20123李传强.45号钢激光表面改性技术的研究D.广东：汕头大学，2011.4陆剑中，孙家宁.金属切削原理与刀具M.北京：机械工业出版社，2011.4进度安排设计各阶段名称起 止 日 期1分析课题要求，拟定开题报告；2013.122014.3.142查找设计题目相关的资料；2014.3.152014.4.243翻译英文文献，总结国际先进方法；2014.4.244对先进加工方法总结并调查国内外发展状况；2014.4.252014.5.255整理毕业论文2014.5.262014.6.10影响机械表面加

3、工质量的因素及采取的措施摘要：本文对机械加工表面质量进行了分析，指出了影响机械加工表面质量的因素，总结了目前传统机械加工领域提高机械表面质量的措施并提出了目前国际前沿上针对高强度、高硬度材料提高表面加工质量的措施，尤其对于非传统加工的特种加工做出了比较详细的介绍并引用相关实验对比普通加工的数据，比较后总结出特种加工在提高机械加工表面质量的先进性，对工程实践有一定的指导作用。关键词：机械加工，表面质量，改进措施，特种加工Factors affecting the mechanical surface quality and the measures takenAbstract：In this p

4、aper, the quality of the machined surface were analyzed, pointing out the factors that influence the quality of the machined surface, summed up the current traditional mechanical machining areas to improve the surface quality of the measures currently proposed for high-strength, high hardness materi

5、als to improve the surface finish on the international frontier quality measures, especially for non-traditional machining of special processing to make a more detailed description and references relevant experimental comparison of ordinary processing data comparing the summed special processing to

6、improve the surface quality of advanced machining, engineering practice has some guiding role.Keywords: machining, surface quality improvement measures, special processing目 录1 前言12 机械加工表面质量的影响因素及其对产品性能的影响32.1 表面质量对产品性能的影响32.1.1 表面质量对产品耐磨性的影响32.1.2 表面质量对耐腐蚀的影响32.1.3 表面质量对产品配合性质的影响42.1.4 表面质量对产品疲劳度强度的

7、影响42.2 影响机械加工表面质量的因素42.2.1切削加工42.2.2 切削液的影响62.2.3积屑瘤的影响62.2.4 工艺系统的精度和刚度62.2.5 磨削加工72.2.6 砂轮的粒度与硬度72.2.7 砂轮的修整72.2.8 磨削速度、径向进给量、光磨次数、工件圆周进给速度与轴向进给量72.2.9影响机械表面层物理机械性能的因素82.2.10 表面层冷作硬化82.2.11 表面层材料金相组织的变化82.2.12 表面层残余应力93 提高机械加工表面质量的措施103.1.传统加工领域提高加工表面质量的措施103.1.1刀具角度方面13103.1.2 合理选用切削用量103.1.3 工件材

8、料方面113.1.4 加工方法113.1.5 减小残余应力提高工件质量113.1.6 采用喷丸、滚压、碾光等表面强化工艺113.1.7 减少加工中的震动现象123.2 非传统加工领域提高表面质量的加工方法之特种加工123.2.1电火花加工133.2.2激光表面强化193.2.3超声加工233.2.4电解加工323.2.5复合加工383.3非传统加工领域的其它加工方法413.3.1超高速加工413.2.2精密和超精密切削42结论44参考文献45I I1 前言 十八世纪的工业革命使人类对机器的依赖达到了前所未有的程度，机器零件的加工精度由此得到了人们的重视，而随着现在计算机技术的迅猛发展，CAD、

9、CAE和CAM等广泛的应用到了机械加工当中，伴随着高精度的数控加工机床的出现，如电火花数控加工机床和五轴联动数控加工中心的出现，零件的精度已经得到了大幅的提升。但是，人们在实践中发现，即使是精度很高，完全能满足零件使用性能的零件还是会出现被破坏的现象。经过人们对这一现象深入的研究，逐渐认识到零件的使用性能不仅和精度有关，和表面质量之间也有着深刻的联系，机械零件的腐蚀、磨损以及疲劳破坏都是从零件的表面开始然后再向内部扩展的，由此人们开始对表面质量加大了研究的力度并且持续到现在仍是很多学者研究的主要方向。由于现代工业生产的机器向着多功能、高精度和高速化方向发展，致使它们经常要在高温高压或是高速和腐

10、蚀性的环境下工作，表面的任何缺陷都将极大的加速零件的破坏。 表面质量（Surface quality），也称做表面完整性（Surface integrity），是对该表面工作性能影响和加工表面层内可能产生的各种变化的技术指标。它是由表面层物理、化学变化以及加工表面微观几何特征组成。表面的外部加工效应包括表面微观形貌、表面粗糙度等表面微观几何特征；而内部加工效应包括表面层内的加工硬化、残余应力、成分变化以及金相组织结构变化等物理和化学变化。由于机器是由各个零件组成的，因此表面质量对整个机器的使用性能及其使用寿命有着很深的影响。 零件的表面质量与加工质量加工工艺、加工方法和加工参数有关。零件的微观

11、几何误差几乎是不可避免的，因为无论采取哪种加工工艺、加工方法和加工参数，都会有一定的缺陷和偏差，而且表面的物理、化学和力学性能也有很大的不同。所以，总的来讲，表面形貌、表面缺陷、表面层的冶金性能和微观组织和表面层物理性能等都属于表面质量的内容。表面形貌主要包括表面波度、表面粗糙度和纹理，主要是描述的加工后零件的几何特征。而因为加工参数的选择不合适而形成的加工痕迹如毛边、擦伤等表面缺陷，对零件的使用性能具有直接的影响。而且不同的加工方法也会造成不同的表面质量，如磨削加工中产生的毛刺、刀痕等；电解加工中零件的条纹和点蚀等。晶间腐蚀、微观裂纹和表面层的金相组织等也属于微观组织和表面层的冶金化学性能，

12、而加工硬化、表面层残余应力的大小等都属于表面层物理力学性能。 表面粗糙度、表面变质层、表面形貌和机械物理化学性能会由于不同的加工工艺和表面处理方法而不同。而在表面质量中，表面物理层和表面粗糙度以及材料的化学特性的变化都对零件的抗疲劳特性起着重要的作用。 由于表面质量对于机械产品的使用具有重要的意义，国内外对此都进行了大量的研究。世界上首先对表面光洁度进行系统、深入研究的学者是俄国的切比雪夫教授，他在研究之后开创性特的提出了在圆柱铣中计算表明光洁度的公式。在20世纪20年代，T.Finsh提出了表面形貌的质量决定了机器零件表面表面功能特性，但是当时因为条件困难，只能进行目测而无法量化。在20世纪

13、40年代以后，随着更多的专著和专题报告的出现以及测量技术的整体进步，表面质量的评定参数被建立了起来。由此人们对表面质量的研究开始了量化的研究。经过人们不断的研究和探索，已经总结出切削和磨削等一系列影响表面质量的因素并给出了相应提高表面质量的措施，但是随着现代工业的发展，零件更多的工作在恶劣的环境中，人们对于机器寿命和使用性能的要求也越来越高，传统加工领域已经很难达到表面质量的要求，因而人们不得不去探索新的方法来提高表面加工质量。主要的方法包括特种加工以及精密和超精密加工。在这些领域，我国的起步都相对较晚，加工精度和表面质量都与国外有着较为明显的差距，但是随着电子技术和计算机技术的发展，我国的各

14、项技术也得到了较快的发展并大量的运用到汽车、航空航天和船舶等比较重要的领域。 2 机械加工表面质量的影响因素及其对产品性能的影响 机械加工表面质量对产品的性能和寿命有着很大的影响，因而人们对机械加工表面质量进行了长时间的研究并对传统加工领域影响机械表面质量的各种因素进行了详细的总结。2.1 表面质量对产品性能的影响2.1.1 表面质量对产品耐磨性的影响对于一个刚加工好的摩擦副而言，最初的两个接触表面间的接触只是微观上的峰部接触，理论上的接触面积会远远的大于实际的接触面积，这就导致在相互接触的峰部之间会产生很大的接触应力，在接触表面之间发生一些列的变形和破坏，包括弹性变形、塑性变形和峰部之间的剪

15、切破坏，这样会引起严重的磨损。零件磨损一般可分初期磨损阶段、正常磨损阶段和剧烈磨损阶段三个阶段。表面粗糙度对表面质量的好坏起着举足轻重的作用。容易想到，表面质量随着表面粗糙度的减小而变好，但如果表面粗糙值太小，润滑油的储存将变成困难，润滑油的减小会导致分子粘结大量的发生在接触面之间，这样磨损反而增加。因此，接触面的粗糙值存在着一个最佳值，零件的工作情况直接决定着最佳值的大小，表面粗糙度的最佳值随着工作载荷和初期磨损量的增大而增大。2.1.2 表面质量对耐腐蚀的影响对于表面比较粗糙的工件，在腐蚀性介质的条件下工作的时候，容易在表面吸附介质，而这些介质将顺着表面的裂纹渗入到零件表面内部。表面粗糙度越低就越不容易吸附这些介质，反之表面粗糙度越高就越容易被腐蚀。此外，表面的残余压应力也有助于耐腐蚀性的提高，因为表面残余应力会使工件表面得到压紧，从而使腐蚀性介质无法进入；当然