机械制造工艺学 第四节 机械加工表面质量
机械加工表面质量控制详述
机械加工表面质量控制详述引言机械加工是一种常见的工艺，用于制造各种零部件和产品。
而表面质量是衡量机械加工品质好坏的关键指标之一。
本文将详述机械加工表面质量控制的方法和技术。
表面质量的定义表面质量是指零件或产品外表面的物理特征和性能。
它包括表面的粗糙度、平面度、圆度、直线度、平行度、垂直度等参数。
高质量的表面质量对于提高零件的性能、延长使用寿命和确保装配质量至关重要。
表面质量的评价指标常见的表面质量评价指标包括：1.粗糙度：表面的起伏程度，通常用Ra值（平均粗糙度）或Rz值（最大峰值与最小谷值之差）来表示。
2.平面度：表面在一个平面上的偏差程度。
3.圆度：表面的偏差程度，使其成为一个理想的圆形。
4.直线度：表面在一条直线上的偏差程度。
5.平行度：表面与参考面平行的程度。
6.垂直度：表面与参考面垂直的程度。
表面质量控制的方法预加工表面处理在进行机械加工前，通常需要对工件的表面进行预加工处理。
常见的预加工表面处理方法包括去除氧化层、清除污垢和毛刺、进行平整和硬化处理等。
这些表面处理的目的是为了提前解决一些表面质量问题，使机械加工过程更加顺利。
机床和刀具的选择机械加工过程中，选择适当的机床和刀具也对表面质量的控制起着很大的作用。
不同的机床和刀具具有不同的切削精度和稳定性，因此在选择时需要根据具体的加工要求进行选择。
同时，机床和刀具的定期维护和保养也是保证表面质量的重要环节。
加工参数的优化机械加工过程中的参数选择对表面质量有着直接影响。
例如，切削速度、进给速度、切削深度等参数的选择都会对表面质量产生影响。
根据不同的材料和加工方式，需要进行参数的优化选择，以实现最佳的表面质量。
加工过程的监控与调整在机械加工过程中，通过实时监测切削力、振动和温度等参数，可以及时发现并调整加工中的问题，以确保表面质量的稳定性和一致性。
表面质量的检测方法为了评估机械加工的表面质量，需要使用相应的检测方法。
常见的表面质量检测方法包括：1.视觉检测：通过肉眼观察表面是否有缺陷或异常。
2、机械加工表面质量及影响因素
机械加工表面质量及影响因素一、表面质量定义任何机械加工所得的表面，实际上不可能是理想的光滑表面，总是存在一定的微观几何形状误差。
另外，表面材料在加工时受切削力、切削热的影响，也会使原有的物理—机械性能发生变化。
因此，加工表面质量应包括：1、加工表面粗糙度。
是指加工表面的较小间距和微小峰谷的微观几何形状误差。
它主要是由于切削加工过程中的刀痕、切削分离时的塑性变形、刀具与被加工表面的摩擦、工艺系统的高频振动等原因造成的。
2、表面层的物理———机械性能变化。
表面层的材料在加工时，物理—机械性能变化主要有以下三个方面的内容：1）表面层的冷作硬化。
工件在机械加工过程中，表面层金属产生强烈的塑性变化，使表层的强度和硬度都有所提高，这种现象称表面冷作硬化。
2）表面层残余应力。
在切削加工过程中，由于切削变形和切削热的影响，在加工表面会产生残余应力，如果残余应力超过材料的屈服强度，就会产生表面裂纹，表面的微观裂将给零件带来严重的隐患。
3）表面层金相组织的变化。
工件表面经磨削精加工时，磨削产生的高温，一般可达800～1000 ℃,高的磨削温度会烧坏工作表面，使淬火钢件表面退火，引起表层金属发生相变,将大大降低表面层的物理—机械性能。
二、影响表面粗糙度的因素1、切削加工影响表面粗糙度的因素刀具几何形状及切削运动的影响刀具相对于工件作进给运动时，在加工表面留下了切削层残留面积，从而产生了表面粗糙度，残留面积的形状是刀具几何形状的复映，其高度H受刀具的几何角度和切削用量大小的影响。
减小进给量vf、主偏角、副偏角以及增大刀尖圆弧半径，均可减小残留面积的高度。
此外，适当增大刀具的前角，以减小切削时的塑性变形的程度，合理选择润滑液和提高刀具刃磨质量，以减小切削时的塑性变形和抑制刀瘤、鳞刺的生成，也是减小表面粗糙度值的有效措施。
2、工件材料的性质加工塑性材料时，由于刀具对金属的挤压，产生了塑性变形，加之刀具迫使切屑与工件分离的撕裂作用，使表面粗糙度值加大。
机械加工表面质量及其控制
机械加工表面质量及其控制概述机械加工表面质量是指工件表面的平整度、光洁度和形状精度等方面的指标。
良好的机械加工表面质量是保证工件性能和使用寿命的重要因素之一。
因此，控制机械加工表面质量是机械加工过程中必须重视和解决的问题。
机械加工表面质量的评价指标机械加工表面质量的评价指标包括粗糙度、平整度、光洁度和形状精度等。
粗糙度是指工件表面的不规则程度，也是表面形态的度量。
常用的粗糙度评价参数有Ra、Rz、Rq等。
粗糙度越小，表面越光滑。
粗糙度对工件的强度、耐磨性、润滑等性能有重要影响。
平整度平整度是指工件表面的平整程度。
平整度的好坏影响着工件的配合质量和密封性能。
平整度可以通过测量工件表面的平坦度、平行度等参数来评价。
光洁度光洁度是工件表面反光性和光滑度的度量。
通过测量表面的反射率、光泽度等参数来评价。
高光洁度的表面不仅具有美观性，还能改善工件的耐腐蚀性能。
形状精度是指工件形状与标准形状之间的偏差程度。
形状精度可以通过测量工件的直线度、圆度、同轴度等参数来评价。
形状精度的好坏影响着工件的装配性能和运动精度。
机械加工表面质量的控制方法为了获得满足要求的机械加工表面质量，需要采用合适的工艺方法和控制技术。
机械加工工艺的选择在机械加工过程中，选择合适的切削参数和切削工具是保证表面质量的关键。
切削速度、进给量、切削深度等参数的合理选择可以减小表面粗糙度，改善表面质量。
加工设备的调整和维护机械加工设备的调整和维护对保证表面质量同样重要。
调整设备的刀具位置、工艺参数的精确控制，以及对设备的定期维护和保养，都能提高机械加工表面质量。
刀具的选择和磨削选择合适的刀具材料和刀具几何参数，以及刀具的定期磨削和修复，可以保证机械加工表面的精度和光洁度。
表面处理技术对于特殊要求的机械加工表面质量，可以采用表面处理技术来改善表面的光洁度和形状精度。
常用的表面处理方法包括抛光、喷砂、阳极氧化等。
总结机械加工表面质量对工件的性能和使用寿命具有重要影响。
机械加工精度与加工表面质量
机械加工精度与加工表面质量机械加工精度和加工表面质量是衡量机械加工工艺质量的两个重要指标。
机械加工精度是指加工件在尺寸、形状、位置和几何特征等方面的精确度，而加工表面质量则是指加工件表面的光洁度、粗糙度以及表面缺陷等特征。
这两个指标在现代制造业中具有重要的意义，直接关系到产品的质量和性能。
1. 机械加工精度机械加工精度通常表示加工件与其设计尺寸之间的误差。
机械加工精度的高低直接影响着加工件的装配性能和使用寿命。
常见的机械加工精度包括以下几个方面：1.1 尺寸精度尺寸精度是指加工件的几何尺寸与其设计尺寸之间的偏差。
尺寸精度可以通过测量加工件的长度、直径、角度等几何参数来评估。
通常，尺寸精度可以分为直线度、平行度、圆度、圆柱度、角度度等几个方面。
1.2 形状精度形状精度是指加工件的形状与设计形状之间的误差。
形状精度通常包括圆度、平面度、圆锥度、曲率半径等方面。
1.3 位置精度位置精度是指加工件上各个特征点的位置与设计位置之间的误差。
位置精度可以通过测量加工件上的特征点坐标来评估。
常见的位置精度指标有平行度、垂直度、位置误差等。
2. 加工表面质量加工表面质量是指加工件表面的光洁度、粗糙度以及表面缺陷等特征。
加工表面质量直接影响着摩擦、磨损、润滑等性能，同时也会影响产品的外观质量。
常见的加工表面质量指标包括以下几个方面：2.1 光洁度光洁度是指加工件表面的光亮程度。
光洁度往往是使用表面粗糙度指标来评估的，一般可通过光学显微镜、表面形貌仪等设备进行测量。
2.2 粗糙度粗糙度是指加工件表面的不规则程度。
表面粗糙度通常用Ra值表示，Ra值越小代表表面越光滑。
可以通过表面粗糙度仪进行测量，也可以使用触摸法、光学法等方法。
2.3 表面缺陷表面缺陷是指加工件表面的瑕疵、裂纹、划痕等缺陷。
表面缺陷会降低产品的整体质量和可靠性，因此正常加工过程中要尽量避免表面缺陷的产生。
3. 如何提高机械加工精度和加工表面质量为了提高机械加工精度和加工表面质量，可以从以下几个方面入手：3.1 选择合适的机床和刀具机床和刀具是机械加工的基础设备，选择合适的机床和刀具对于提高加工精度和表面质量非常重要。
表面质量概念机械加工表面质量是指零件在机械加工后表面层
２．加工表面质量对零件使用性能的影响
（１）表面质量对零件耐磨性的影响 （２）表面质量对零件疲劳强度的影响 （３）表面质量对零件耐腐蚀性的影响 （４）表面质量对配合性质的影响 （５）表面质量对零件的使用性能其他
方面的影响
（１）表面质量对零件耐磨性的影响
磨损过程的基本规律： 零件的磨损可分为三个阶段，如图1-17所示。 第Ⅰ阶段：（初期磨损阶段）由于摩擦副开始工作时，两个零件
④伤痕 在加工表面的一些个别位置上 出现的缺陷。
在加工表面的一些个别位置上出现的缺 陷。它们大多是随机分布的，例如砂眼、 气孔、裂痕和划痕等。
（２）表面层物理、化学和力学性能
●表面层加工硬化（冷作硬化）。 ●表面层金相组织变化及由此引起的表层金
属强度、硬度、塑性及耐腐蚀性的变化。 ●表面层产生残余应力或造成原有残余应力
表面层的加工硬化对耐磨性的影响
表面层的加工硬化，一般能提高耐磨性0.5～l 倍。这是因为加工硬化提高了表面层的强度， 减少了表面进一步塑性变形和咬焊的可能。但 过度的加工硬化会使金属组织疏松，甚至出现 疲劳裂纹和产生剥落现象，从而使耐磨性下降。 所以零件的表面硬化层必须控制在一定的范围 之内。
表面互相接触，一开始只是在两表面波峰接触，当零件受力时， 波峰接触部分将产生很大的压强，因此磨损非常显著。 第Ⅱ阶段：经过初期磨损后，实际接触面积增大，磨损变缓，进 入磨损的第Ⅱ阶段，即正常磨损阶段。这一阶段零件的耐磨性最 好，持续的时间也较长。 第Ⅲ阶段：由于波峰被磨平，表面粗糙度参数值变得非常小，不 利于润滑油的储存，且使接触表面之间的分子亲和力增大，甚至 发生分子粘合，使摩擦阻力增大，从而进入磨损的第Ⅲ阶段，即 急剧磨损阶段。
机械加工表面质量对设备性能影响
衡量机械零件的质量，除了加工精度外，表面质量也是一个的关键的评判指标。
加工表面质量是机器零件在加工后的表面层状态，这个状态对于设备会产生很大的影响。
我们经常可以看到由于其零件的工作性能逐渐变坏，以致不能继续使用，有时甚至会突然损坏。
那么，机械加工表面质量对设备性能有哪些影响呢？1、对设备耐磨性的影响（1）表面粗糙度对零件表面磨损的影响一般来说，表面粗糙度值越小，其耐磨损性也越好。
但是如果表面粗糙度值太小，润滑油无法发挥作用，会让接触面之间容易发生粘接，反而让磨损增加。
因此，接触面上的粗糙度需要有一个最佳值，这个值与零件的工作情况有一定的关系，当载荷量大，初期磨损也会增大，表面粗糙度最佳值也加大。
（2）表面冷作硬化对耐磨性的影响加工表面的冷作硬化会让摩擦副表面层金属的显微硬度提高，所以会提升耐磨度。
但这并不是绝对的，冷作硬化程度越高，耐磨性不一定就会越高，由于过分的冷作硬化会影响金属疏松，有可能出现裂纹或金属剥落，直接使得耐磨性降低。
2、对疲劳强度的影响（1）表面粗糙度对疲劳强度的影响在交变载荷作用下，由于表面的凹谷部位会形成应力集中，让表面产生疲劳裂纹。
所以表面粗糙度值如果越大，那么表面的纹痕就会越深，纹底半径就会越小，抗疲劳破坏的能力就会变得很差。
（2）残余应力、冷作硬化对疲劳强度的影响表面层残余拉应力，会让表面出现扩大的疲劳裂纹，让疲劳破坏加速；而表面层残余压应力，可以有效让疲劳应力得到缓解，有效抑制疲劳破坏的产生。
表面冷硬化会伴随着残余压应力的产生，防止裂纹的产生还可以有效阻止已有裂纹的扩展，对于缓解抗疲劳强度有利。
3、对耐蚀性的影响机械零件的耐腐蚀性与零件的表面质量、表面粗糙度有很大关系。
表面粗糙度值越大，表面的凹陷处会有更多的腐蚀性物品，其抗蚀性就会变差。
表面层的残余拉应力，会让产生应力腐蚀开裂，让零件的耐磨性降低，而残余压应力则能防止应力腐蚀开裂。
机械制造工艺课件第四章机械加工表面质量
机械制造工艺
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第四章
第一节
第二节 第三节 第四节
机械加工表面质量
基本概念
表面粗糙度的形成及其影响因素 加工表面力学物理性能的变化及其影响因素 机械加工中的振动
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机械制造工艺
基本慨念
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第一节
零件机械加工表面质量是指零件在机械加工后 表面层的微观几何形状误差和力学物理性能。零件 机械加工后表面层中存在着表面粗糙度、表面波度、 表面加工纹理等微观几何形状误差以及伤痕等缺陷， 零件表面层在加工过程中还会产生加工硬化、金相 组织变化及残余应力等现象。上述种种因素综合作 用的结果，直接影响了零件的寿命及可靠性，从而 影响产品的质量和使用性能。
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机械制造工艺
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图4-2
初期磨损量与零件表面粗糙度 1—轻载荷 2—重载荷
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机械制造工艺
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2、表面质量对零件疲劳强度的影响
零件在交变载荷的作用下，其表面微观不平的凹谷 处和表面层的缺陷处容易引起应力集中而产生疲劳裂纹， 造成零件的疲劳破坏。试验表明，减小零件表面粗糙度 值可以使零件的疲劳强度有所提高。因此，对于一些承 受交变载荷的重要零件，如曲轴其曲拐与轴颈交接处精 加工后常进行光整加工，以减小零件的表面粗糙度值， 提高其疲劳强度。
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机械制造工艺
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图4-3
表面残留面积
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机械制造工艺
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金属切削过程幻灯片
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机械制造工艺
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2、影响表面粗糙度的工艺因素及改善措施
（1）切削用量的影响 进给量大，切屑变形也大，切屑 与刀具前刀面的摩擦以及后刀面与已加工表面的摩擦加剧， 从而增大工件表面粗糙度值。因此，减小进给量利于减小工 vc 件表面粗糙度值。 切削速度对表面粗糙度的影响因工件材料而异。对于塑 性材料，一般情况下，低速或高速切削时，不会产生积屑瘤， 故加工表面粗糙度值都较小，但在中等切削速度下，塑性材 料的工件容易产生积屑瘤或鳞刺，且塑性变形较大,如图4-4 所示。对于脆性材料，加工表面粗糙度主要是由于脆性挤裂 碎裂而成，与切削速度关系较小。所以精加工塑性材料时往 往选择高速或低速精切，以获得较小的表面粗糙度值。
第四章机械加工表面质量及其控制
（三）表面质量对耐腐蚀性的影响
1．表面质量对耐蚀性的影响
零件在潮湿的空气中或在腐蚀性介质中工作， 会使金属表面发生腐蚀。由于粗糙表面的凹谷处容 易积聚腐蚀性介质而发生化学腐蚀，在表面粗糙度 的凹峰间容易产生电化学作用而引起电化学腐蚀。 所以粗糙度越大，腐蚀程度越大，因此减小表面粗 糙度就可提高零件的耐腐蚀性。
第一节 加工表面质量及其对使用性能的影响
1.表面质量的基本概念 加工表面质量包括：加工表面的几何形貌和表面 层材料的力学物理性能和化学性能。 （一）加工表面的几何形貌 1）表面粗糙度 微观误差 S/H<50 2）表面波度 S/H=50~1000
3）纹理方向 4）表面缺陷（伤痕） 如沙眼、气孔、裂痕等
2．表面层力学物理性质对耐蚀性的影响
表层加工硬化及金相组织变化易产生内应力， 导致腐蚀开裂，降低零件腐蚀性，而压应力有利微 裂纹闭合，有利于提高零件表面的抗腐蚀能力。
（四）表面质量对配合质量的影响
对于间隙配合表面，因粗糙度太大，使配合 间隙增大，降低了配合精度，降低了配合的稳定 性；对于过盈配合表面，表面粗糙度越大，两者 相配合时，部分表面凸峰易被挤掉，使过盈量减 小，降低了配合表面的结合强度。因此零件表面 的粗糙度与加工精度应相适应。
二、 表面层材料的金相组织变化
磨削加工表面粗糙度的形成也是由几何因素和表 面层金属的塑性变形（物理因素）决定的，但磨 削过程要比切削过程复杂的多。
（一）几何因素的影响
磨削表面是由砂轮上大量的磨粒刻划出的无 数极细的沟槽形成的。单纯从几何因素考虑，可 以认为在单位面积上刻痕越多，即通过单位面积 的磨粒越多，刻痕的等高性越好，则磨削表面的 粗糙度值越小。
恰好是积削瘤较严重和Rz提高区域，所以必须努力 提高切削速度。
机械加工表面质量分析
－ Ｎ ｈｏｓ ｄｓ Ｃａｅ ｌｅ ｄｏｔ ～～ ｅｏｉｎｒｃ ｈ ｃ ｇａＰ 面质量分析
李 虹桥
工技 业术
（ 尔滨 高级技 工学校 ， 哈 黑龙 江 双城 Ｉ０ ０ ） ５ １６
摘 要表 质 对 合 量 影 表 粗 度 的 小 影 配 表 的 合 量 对 间 配 ， 大 大间 增 ：面 量 配 质 的 响 面 糙 值 大 将 响 合 面 配 质 。 于 隙 合粗坡值 拿 磨 加 ，隙 大 坏 萎 的 合 质 对 过 配 ，配 程 一 分 面 峰 挤 ，际 盈 减 ，低 配 件 的 接 度 因 了 求 配 性 。 于 盈 合装 过 中 部 表 凸 被 平实 过 量 小降 了 合 间 连 强 。 此
工时表面粗糙度的形成过程一样 ， 磨削加工表面粗 糙度的形成也时 由几何因素和表面金属的塑性变 形来决定的。 影响磨削表面粗糙的主要因素有 ： 砂 轮的粒度砂轮的硬度砂轮的修整磨削速度磨削径 向进给量与光磨次数工件圆周进给速度与轴向进 给量冷却润滑液 ４影响加工表面层物理机械性能的因素 在切削加工中， 工件由于受到切削力和切削热 的作用， 使表面层金属的物理机械 ｌ 生 能产生变化 ，
产品使用性能的 目 的。 １ 机械加工表面质量对机器使用性能的影响 表面质量对耐磨性的影响： 表面粗糙度对耐磨 性 的影响一个刚加工好的摩擦副的两个接触表面 之间， 最初阶段只在表面粗糙 的的峰部接触 ， 实际
接触 面积 远小 于理 论接触 面积 ， 在相 互接 触 的峰部
有非常大的单位应力， 使实际接触面积处产生塑性 变形、 弹性变形和峰部之间的剪切破坏 ， 引起严重 磨损。 零件磨损—般可分为三个阶段 ， 初期磨损阶 段、 正常磨损阶段和剧烈磨损阶段。表面粗糙度对 零件表面磨损的影响很大。 —般谠表面粗糙度值愈 小， 其磨损 眭 愈好。 但表面粗糙度值太小， 润滑油不 易储存 ， 接触面之间容易发生分子粘接 ， 磨损反而 增加。 因此， 接触面的粗糙度有—个最佳值 ， 其值与 零件的工作情况有关 ， 工作载荷加大时， 初期磨损 量增大， 表面粗糙度最佳值也加大； 表面冷作硬化 对耐磨性 的影响加工表面的冷作硬化使摩擦副表 面层金属的显微硬度提高 ， 故一般可使耐磨性提 高。 但也不是冷作硬化程度愈高 ， 生 耐学ｌ 就愈高， 这 是因为过分的冷作硬化将引起金属组织过度疏松， 甚至出现裂纹和表层金属的剥落 ， 使耐磨性下降。 表面质量对疲劳强度的影响金属受交变载荷 作用后产生的疲劳破坏往往发生在零件表面和表 面冷硬层下厩 ， 因此零件的 表面质量对疲劳强度影 响很大 。 表面粗糙度对疲劳强度的 影响在交变载荷 作用下 ， 表面粗糙度的凹 谷部位容易引起应力集 中， 产生疲劳裂纹。 表面粗糙度值愈大 ， 表面的纹痕 愈深 ， 纹底半径愈小， 抗疲劳破坏底能力就愈差 ； 残 余应力、 冷作硬化对疲劳强度的影响余应力对零件 疲劳强度的影响很大。 表面层残余拉应力将使疲劳 裂纹扩大 ， 加速疲劳破坏 ； 而表面层残余应力能够 阳Ｉ Ｅ 疲劳裂纹的扩展 ， 延缓疲劳破坏的产生表面冷 硬—般伴有残余应力的产生， 可以防止裂纹产生并
机械加工表面质量影响因素及改善
2、加工表面层的残余应力
2）表面层残余应力的影响因素 （1）刀具方面 ①刀具几何因素 前角对残余应力有很大影响。图p188 454 ②刀具磨损；图p189 4-55 （2)工件方面 工件材料塑性越大，切削加工后产生的残余拉应力越大。 （3）切削条件方面 切削用量三要素对残余应力影响较大。图p189 4-57 、4-58
高速钢、硬质合金或陶瓷刀具在切削低碳钢、中碳钢等塑
性金属，加工工序中都可能产生鳞刺。会使表面粗糙度加工。 成为塑性金属材料精加工的一个障碍。 在物理因素方面，降低表面粗糙度主要措施，即消除积 屑瘤和鳞刺的措施。
2、切削加工表面粗糙度的产生原因及其控制
4)切削机理的变化：
在挤裂切屑或单元切屑形成的过程中，由于单元切屑 周期性的断裂在切屑表面以下深入，在加工表面上留下挤 裂痕迹而呈现波浪形。在崩碎切屑形成过程中，从主切削 刃处开始的裂纹在接近主应力方向斜着向下延伸，造成加 工表面凹凸不平。p182图4-39 切削刃两侧的工件材料被挤压后因没有侧面的约束力
在精密磨削时不能判断试切时的吃
刀量，很不方便。
(3) 磨削用量的选择
1）提高工件速度和采用小的切深能够有效地减小残余拉应
力和消除烧伤、裂纹等磨削缺陷。
3、 磨削烧伤及磨削裂纹及其控制
2）降低砂轮速度也能得 3）提高砂轮速度的同时相应 提高工件速度，可以避免烧伤。
到残余压应力，但是会影响
生产效率，故一般不常采用。
2、切削加工表面粗糙度的产生原因及其控制
1)理论粗糙度P181:
刀具几何参数中的主偏角、副偏角和刀尖圆弧半径及切削
用量中的进给量是产生理论粗糙度的最基本因素。
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机械加工表面质量名词解释
机械加工表面质量名词解释
机械加工表面质量是指通过机械加工（如铣削、车削、磨削等）所制造出来的工件表面的质量特征。
机械加工表面质量有着重要的意义，它直接影响到工件的性能和使用寿命。
因此，人们对机械加工表面质量提出了严格的要求，并制定出一系列的标准来进行评估。
常见的机械加工表面质量名词包括：
1. 粗糙度：是表面波动的一种度量，是表面轮廓中高低峰与表面基准面的平均距离。
它通常用Ra、Rz等参数来表示。
2. 平整度：是表面局部平坦程度的指标，是表面局部平坦面与平坦基准面间的距离差。
它通常用Waviness来表示。
3. 光洁度：是表面的反射能力，是表面镜面反射光线的亮度和光线散射的能力。
它通常用Rt来表示。
4. 凸度：是表面的突出程度的指标，是表面上的突起的最大高度与表面基准面的距离。
它通常用Rp、Rv来表示。
5. 波度：是表面上连续波动的指标，是表面波动的周期和振幅的综
合量。
它通常用Waviness来表示。
以上这些指标是机械加工表面质量中比较重要的一部分，每一个指标都有着自己的标准和要求。
为了确保机械加工表面质量的标准化和规范化，人们制定了一系列的标准，如ISO/DIS 4287、ISO 4288、GB/T 11683等。
这些标准可以帮助人们更加准确地评估和控制机械加工表面质量。
机械加工表面加工质量
机械加工表面加工质量1. 引言在机械加工过程中，表面加工质量是一个非常重要的指标。
表面加工质量的好坏直接影响到产品的性能和外观。
因此，了解和掌握机械加工表面加工质量的相关知识是非常重要的。
本文将从表面加工质量的定义、影响因素以及常见的提高方法等方面进行探讨，并介绍一些常用的测试方法和评价标准。
2. 表面加工质量定义表面加工质量是指零件经过机械加工后表面的光洁度、平整度、粗糙度以及其他相关指标的好坏程度。
在实际应用中，表面加工质量常常用Ra 值、Rz值以及其他一些参数来表示。
•Ra值：表示零件表面的平均粗糙度，单位为微米。
Ra值越小，表面越光滑。
•Rz值：表示零件表面上峰值与谷值的高度差，单位为微米。
Rz值越小，表面越平整。
3. 表面加工质量的影响因素表面加工质量受到如下因素的影响：3.1 材料性质原材料的性质直接影响着表面加工的质量。
不同材料具有不同的硬度、韧性以及切削性，这些都会对加工后的表面质量产生重要的影响。
3.2 加工参数加工参数包括切削速度、进给速度、切削深度等。
这些参数的选择直接影响着加工后表面的质量。
不恰当的加工参数会导致材料的“剥离”或者“焊着”，从而影响表面质量。
3.3 加工工艺不同的加工工艺对表面加工质量的影响也有所不同。
例如，不同的切削方式（如铣削、车削等）以及不同的刀具形状都会对表面质量产生重要的影响。
3.4 刀具磨损刀具的磨损直接影响着切削质量和表面加工质量。
磨损严重的刀具容易导致表面加工的毛刺、阴刃等问题，从而影响表面质量。
4. 提高表面加工质量的方法为了提高表面加工质量，我们可以采取以下几种方法：4.1 优化加工工艺合理选择加工工艺，根据具体情况进行优化。
比如，对于需要高精度表面加工的零件，可以选择小切削深度、较低的进给速度和切削速度等。
4.2 提高刀具质量选择优质的刀具，减少刀具磨损对表面加工质量的影响。
定期进行刀具的保养和更换，保证刀具的尖锐度和稳定性。
4.3 加工前处理加工前的处理对于提高表面加工质量也非常重要。
机械制造工艺学第4章：机械加工精度
第二节 影响加工精度的因素及其分析
工艺系统中的误差是产生零件加工误差的根源，因此把工艺系统的 误差叫做原始误差。
一、加工原理误差 即是在加工中采用了近似的加工运动、近似的刀具轮廓和 近似的加工方法而产生的原始误差。
例如，在车床上车削模数蜗杆，传动关系如图，传动比i可用下式表示
YX
FY K 主轴箱
2
2
则刀具在X处相对于工件法向总位移为
Y机床 YX Y刀架
1 1 FY K刀架 K 主轴箱
1 l X l K 尾座
2 X l
故得机床的刚度
K 机床
FY Y机床
1 1 K刀架 1 K 主轴箱 1 X l X K 尾座 l l
⑶两导轨间有平行度误差 导轨发生扭曲，刀尖相对于工件在水平和垂直两方向上发生偏移，从 而影响加工精度。设垂直于纵向走刀的任意截面内前、后导轨的平行度误 差为δ ，则工件半径变化量Δ R近似等于刀尖的水平位移，即
H R Y B
机床导轨的几何精度还与 使用时的磨损及机床的安装状 况有关。
FY=λ CpapF0.75
毛坯上的最大误差为 坯 a p1 a p 2 ，工件上的最大误差为 工 Y1 Y2 工件在一次走刀后的加工误差为
工 Y1 Y2 FY max FY min K 系统 K 系统 C p a p1 f C p f
则，
0.75 0.75
加工刀具会使加工表面尺寸扩大。
一般刀具加工时，加工表面形状由机床运动精度保证，尺寸由调整决定，刀具的
机械加工表面质量的影响因素及控制措施
机械加工表面质量的影响因素及控制措施机械加工表面质量表面是影响机械产品性能的重要环节，故对机械加工表面质量影响因素进行分析，把握影响根源，才能够对症下药，做到有效控制。
本文就机械加工表面质量的影响及原因进行了分析，并提出了解决措施。
伴随着近几年现代机械技术的快速发展，各种自能化设备及机械成为了人们生产、生活的工具，使得各种机械零件长时间处于高温、高速、高压环境，为此，当前各行各业对机械零件加工质量要求也随之提高，一旦出现零件质量问题，必然会会导致原有工作性能因此受到影响。
通过综合分析，不难发现导致零件工作性能受到影响的关键因素当属零件表面质量，由于其可能对零件上的物理动能造成影响，故本文就机械加工表面质量影响进行探索，旨在为机械加工提出相应的解决对策。
机械加工表面质量的影响因素分析1.1 零件加工的原材料机械加工中原材料是非常重要的基础性部分，在进行机械加工时，不管拥有何种技术手段和技术条件，若加工材料欠佳那么机械加工表面质量也必然会会受到影响。
为此，机械加工企业要重视长远发展就必须对原材料有更深的认识，并尽可能选择良好的原材料。
1.2 零件加工的技术零件加工本身就需要采用强大的技术作为支撑，除去原材料可使机械加工表面受到影响，加工技术也是影响机械加工表面的重要因素之一。
优秀的技术条件和技术支持，在特别大程度上可使机械加工原材料上的小缺点受到影响；但若技术非常落后，那么即使拥有再好的原材料也是无法使机械零件质量得到保证的。
为此，提高切削和打磨等加工技术均是提升机械加工表面质量的重要方法。
1.3 零件表层的冷作硬化在机械零件加工时，“切削力作用产生的塑性变形”是左右零件表面质量的因素之一，其可导致零件表面出现扭曲变形，“晶粒之间所形成的剪切滑动，晶粒因此出现纤维化和被拉长的变化，严重情况下甚至出现破碎”，这些因素都可能对机械零件表层的硬度造成影响，也就是我们所说的“冷作硬化”。
这种反应的存在也在一定程度上，可致使金属的变形阻力发生变化，相应的物理性质也会因此发生变化。
机械加工中的表面质量控制
机械加工中的表面质量控制引言：机械加工是一种广泛应用于工业生产中的加工方法，通过对原材料的形状和尺寸进行精确控制，使得产品能够符合特定的要求和标准。
在机械加工过程中，表面质量的控制是非常重要的一环。
本文将探讨机械加工中表面质量控制的重要性、常见的表面质量问题以及相应的解决方法。
一、表面质量对产品质量的影响表面质量是指材料表面的光洁度、平整度以及表面缺陷的程度。
在机械加工过程中，表面质量的好坏直接影响着产品的功能、可靠性和外观质量。
一个表面质量良好的产品能够提高产品的性能和使用寿命，同时也能够为企业赢得良好的声誉和市场竞争力。
二、常见的表面质量问题及其原因1.粗糙度：粗糙度是指表面微小不规则度的高低程度，通常以Ra值来衡量。
粗糙度过高可能导致产品摩擦增大、噪音增加、表面易被腐蚀等问题。
粗糙度的产生主要与加工过程中的切削速度、切削深度和切削方式等因素有关。
2.凹陷和砂眼：凹陷和砂眼是表面缺陷的一种，会影响产品的外观质量和尺寸精度。
这些缺陷通常由于加工时刀具磨损、切削过程中的异物进入等原因造成。
3.划痕和颗粒：划痕和颗粒是表面缺陷的另一种表现形式。
这些缺陷可能由于机械加工时的不当操作、杂质污染等原因造成。
划痕和颗粒的存在会影响产品的外观质量和光洁度。
三、表面质量控制的方法1.选用适当的切削参数：在机械加工过程中，切削参数的选择非常重要。
合理选择切削速度、切削深度和进给量等参数，可以控制表面质量，减小粗糙度。
2.选择合适的刀具：刀具是机械加工中关键的工具，选用合适的刀具能够有效地降低表面缺陷的发生率。
例如，使用高硬度、高韧性的刀具可以减少切削过程中的刀具磨损，降低凹陷和砂眼的发生。
3.加强设备维护：定期对机械加工设备进行维护和保养，可以避免设备故障对表面质量的影响。
定期清洁设备内部，更换磨损严重的零部件，保证设备的运行稳定性和精度。
4.执行严格的质量控制标准：建立和执行严格的质量控制标准，确保产品在表面质量上能够达到规定的要求。
影响机械加工表面质量因素分析
影响机械加工表面质量的因素分析摘要：机械加工表面质量主要体现在表面光洁度和加工表面层物理机械性能两方面，本文对其各自的影响因素进行分析，并试图通过其原因分析，来解析提升机械加工表面质量的方式，以促进机械加工效能的发挥。
关键词：机械加工；表面质量；影响因素随着工业技术的进步，机器的使用要求越来越高，其不仅要求机械精准性加工，而且要求其表面具备抗磨损、抗腐蚀、抗疲劳等高质量标准，而从机器故障发生的原因来看，很大部分由于机械表面质量因素造成的，这不但影响了机械零件的工作性能、使用寿命，而且对生产加工产生重大经济性、安全性的影响。
所以，在机械加工中，要通过对其质量影响因素的分析，来进行表面质量的控制，一、表面粗糙度的影响因素1、工件材料工件材料的刚硬性或柔韧性是影响表面粗糙度的材料性因素，不同塑性材料，由于其韧性不同，其表面粗糙度就不同。
一般来说，韧性较强，刀具对材料的压力值增大，同时在切屑剥落时的扯拽力量的共同作用下，往往引起加工变形，造成表面加工的严重粗糙；材料韧性越好，金属的塑性变形就越大，而表面粗糙度就越高。
材料脆性较高时，切削时出现碎粉屑，其崩碎在加工表面，往往形成一些麻点，造成表面粗糙。
2、切削加工刀具几何形状往往影响着表面质量。
在加工过程中，通过各种形状的刀具，其在外体作业时，会有残痕，其复映出刀具形状，这就造成表面出现花纹或是条纹，降低了表面光滑度。
针对其问题，则可以采用高速度切削塑性材料的方式来减小进给量，提高表面光滑度；减小主偏角、副偏角和增大刀尖圆弧半径的方式，来减少残留面积的高度；可以用增大刀具前角的方式来减少切削时的塑性变形。
切削液对加工起到冷却、润滑的作用，其以降低切削区的温度，减少刀具和工件之间的摩擦力来实现机械加工表面质量的提高。
所以，在进行加工时，要以合理的润滑液减少刀具与机械表面的摩擦，提升刀具刃磨质量的同时，来抑制刀瘤、鳞刺等现象的发生，以提升加工表面的光洁度。
3、磨削加工磨削加工是表面加工质量的修复阶段，也是表面质量的最后确定阶段，其同表面粗糙度的形成一样，同是由于刀具几何因素和金属塑性变形引起，而其影响因素主要有砂轮粒度、砂轮强度、砂轮的修整、磨削速度、磨削径向进给量和光磨次数等。
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2）砂轮的粒度和砂轮的修整对表面粗糙度的影响
砂轮的粒度
磨粒间的距离
磨粒的大小
砂轮的粒度号越大， 磨粒和磨粒间离越小
砂轮的粒度号↑ ，参与磨削的磨粒↑ ，粗糙度↓ ；
修整砂轮时，纵向进给量对表面粗糙度的影响甚大； 纵向进给量↓ ，砂轮表面的等高性越好 ，粗糙度 ↓ ；
（2）金属表面层的塑性变形 在磨削过程中，由于磨粒大多具有很大的负前角，很不锋 利，所以大多数磨粒在磨削时只是对表面产生挤压作用而使表 面出现塑性变形，磨削时的高温更加剧了塑性变形，增大了表 面粗糙度值。
表面层的加工硬化对疲劳强度影响 适当的加工硬化能阻碍已有裂纹的继续扩大和新裂纹的产生，有助于 提高疲劳强度。但加工硬化程度过大，反而易产生裂纹，故加工硬化程度 应控制在一定范围内。
拉应力加剧疲劳裂纹的产生和扩展；
3．表面质量对零件耐腐蚀性的影响 表面粗糙 表面粗糙度值越大，越容易积聚腐蚀性物质； 度的影响 波谷越深，渗透与腐蚀作用越强烈。 零件的耐腐蚀性在很大程度上取决于表面粗糙度 表面残余应力对零件耐腐蚀性影响
（二）、表面层的残余应力 l、表面层残余应力及其产生的原因 表面层残余应力 外部载荷去除后，工件表面层及其与
基体材料的交界处仍残存的互相平衡的应力。
表面层残余应 力产生的原因
(1)冷态塑性变形引起的残余应力 (2)热态塑性变形引起的残余应力 (3)金相组织变化引起的残余应力
(1)冷态塑性变形引起的残余应力
其中： H——加工后表面层的显微硬度
H0——材料原有的显微硬度
(2)表面层金相组织变化
指的是加工中，由于切削热的作用引起表层金属金相组织 发生变化的现象。如磨削时常发生的磨削烧伤，大大降低表面 层的物理机械性能。 (3)表面层产生残余应力 指的是加工中，由于切削变形 和切削热的作用，工件表层及其基 体材料的交界处产生相互平衡的弹 性应力的现象。残余应力超过材料
(2)与工件材质有关的因素
包括材料的硬度、塑性、导热性等。
铝、铜合金等软材料易堵塞砂轮，比较难磨。 对表面粗糙度 有显著影响
塑性大、导热性差的耐热合金易使砂粒早期崩落，导致 磨削表面粗糙度值增大。
(3)与加工条件有关的因素
包括磨削用量、冷却条件及工艺系统的精度与抗振性等。
切削液 砂轮磨削时温度高，热的作用占主导地位。采用切削液可 以降低磨削区温度，减少烧伤，冲去脱落的砂粒和切屑，以免 划伤工件，从而降低表面粗糙度度值。但必须选择适当的冷却 方法和切削液。 减少加工表面的表面粗糙度的其它方法 除了从上述几个方面考虑采取措施外，还可从加工方法上 着手改善，如用研磨、珩磨、超精加工、抛光等。
2) 切削温度↑，软化作用↑，冷硬作用↓。如： 切削速度增大，会使切削温度升高，有利于软化； 磨削时提高磨削速度和纵向进给速度，有时会使磨削区产 生较大热量而使冷硬减弱。
3) 被加工材料的硬度低、塑性好，则切削时塑性变形越大， 冷硬现象就越严重。
各种机械加工方法在加工钢件时表面加工硬化的情 况如下表所示。
在切削力作用下，已加工表面产生强烈 的塑性变形。表面层金属比容增大，体积膨 胀，与它相连的里层金属的阻止其体积膨胀； 表面层产生残余压应力 里层产生残余拉应力
结果：
当刀具从被加工表面上去除金属时，由于后刀面的挤、压和摩擦作用， 加大了表面层伸长的塑性变形，表面层的伸长变形受到基体金属的限制，也 在表面层产生了残余压应力。
伤痕 是指在加工表面个别位置出现的缺陷，如沙眼、气 孔、裂痕等。
2、表面层物理力学、化学性能 (1)表面金属层的冷作硬化 指工件在加工过程中，表面层金属产生强烈的塑性变形，使 工件加工表面层的强度和硬度都有所提高的现象。
冷硬层深度 h 表示方法 硬化程度 N
硬化程度：
N H 100% H0
如：马氏体密度为7.75 g/cm3，奥氏体密度为7.96 g/cm3，
珠光体密度为7.78 g/cm3，铁索体密度为7.88 g/cm3； 以淬火钢磨削为例 淬火钢原来的组织是马氏体7.75 g/cm3 磨削加工后 导致
表层可能产生回火，马氏体变为珠光体7.78
g/cm3
密度增大而体积减小
结果
表面产生残余拉应力
2．加工硬化的衡量指标
1)表面层的显微硬度HV 2)硬化层深度h0
HV0 ——金属原来的显微硬度
3)硬化程度N
4．影响加工硬化的因素
1)切削力↑，塑性变形↑ ，硬化程度和硬化层深度↑ 。如： 切削时进给量↑ ，切削力↑ ，塑性变形程度↑ ，硬化程度↑ ； 磨削时，磨削深度和纵向 进给速度↑ ，磨削力↑ ，塑性 变形加剧，表面冷硬趋向↑ 。 刀具的刃口圆角和后刀面 的磨损量增大，塑性变形↑ ， 冷硬层深度和硬化程度随之↑ 。
残余压应力使零件表面紧密，腐蚀性物质不易进入，
可增强零件的耐腐蚀性；
拉应力则降低耐腐蚀性
4．表面质量对配合性质的影响 相配零件间的配合关系是用过盈量或间隙值来表示的。
表面粗糙 度的影响
对间隙配合而言，表面粗糙度值太大，会 使配合表面很快磨损而增大配合间隙，改变配 合性质，降低配合精度。 对过盈配合而言，装配时配合表面的波峰 被挤平，减小实际过盈量，降低了连接强度， 影响了配合的可靠性。
强度极限就会产生表面裂纹。
二、加工表面质量对机器零件使用性能的影晌 1．表面质量对零件耐磨性的影响
零件的磨 损可分为 三个阶段
第一阶段 初期磨损阶段 第二阶段 正常磨损阶段 第三阶段 急剧磨损阶段
表面粗糙度对摩擦副的影响 不是表面粗糙度值越小越耐磨， 在一定工作条件下，摩擦副表面总是
存在一个最佳表面粗糙度值，表面粗
副偏角 进给量
金相组织
金相组织越大，粗糙度也越大；
切削液的选用及刀具刃磨质量
二、磨削过程中表面粗糙度的形成
1、形成因素
几何原因 塑性变形
砂轮的粒度和砂轮的修整情况
切削用量
机械加工振动
(1) 几何原因 1）切削用量对表面粗糙度的影响
砂轮的速度↑ ，单位时间内的磨削量↑ ，粗糙度↓ ；
工件的速度↑ ，单位时间内的磨削量↓ ，粗糙度↑ ； 砂轮纵向进给速度↑ ，每部位重复磨削次数 ↑ ，粗糙度↓。
一、机械加工表面质量的含义
1．表面的几何特征
2．表面层物理 力学、化学性能
(1)表面粗糙度
(2)表面波度 (3)纹理方向
(1)表面层加工硬化(冷作硬化)。 (2)表面层金相组织变化。 (3)表面层产生残余应力。
1、表面的几何形状特征 加工后表面形状，总是以 “峰”、“谷”的形式偏离其 理想光滑表面。按偏离程度有 宏观和微观之分。
2 、 影响表面层残余应力及磨削裂纹的因素
机械加上后表面层的残余应力，是由冷态塑性变形、热态 塑性变形和金相组织变化这三方面原因引起的综合结果。在一
定条件下，其中某种或两种因素可能起主导作用。
磨削时起主导作用的是“热”。
影响磨削裂纹的因素
首要因素
磨削用量
工件材料及热处理规范
表面粗糙度的影响 在交变载荷作用下，零件表面粗糙度、划痕、裂纹等缺陷员易形成应 力集中，并发展成疲劳裂纹，导致零件疲劳破坏。因此，对于重要零件表 面如连杆、曲轴等，应进行光整加工，减小表面粗糙度值，提高其疲劳强 度。 表面残余应力对疲劳强度的影响 影响极大
残余压应力，能延缓疲劳裂纹的产生、扩展，而使零件疲劳强度提高。
第四节 机械加工表面质量
概 述 少数
因设计不周而导致强度不够； 机械产品的失效形式 磨损、腐蚀和疲劳破坏。 多数
实践表明，零件的破坏一般总是从表面层开始的。产品的工作性能，尤
其是它的可靠性、耐久性等，在很大程度上取决于其主要零件的表面质量。
研究机械加工表面质量的目的 掌握机械加工中各种工艺因素对表面质量影响的规律，并 应用这些规律控制加工过程，以达到提高加工表面质量、提高 产品性能的目的。
糙度Ra值约为0.32～0.25μm较好。
表面纹理方向对耐磨性的影响
表面纹理方向影响金属表面的实际接触面积和润滑液的存留情况。 轻载时，两表面的纹理方向与相对运动方向一致时，磨损 最小；当两表面纹理方向与相对运动方向垂直时，磨损最大。 重裁情况下，由于压强、分子亲和力和润滑液的储存等因
素的变化，其规律与上述有所不同。
(2)热态塑性变形引起的残余应力
切削时 在切削热作用下产生热膨胀
工件加工表面 金属基体温度较低 表层产生 热压应力
切削过程结束时
温度下降，已产生热塑性变形的表层收缩 结 果 表面 产生 残余 拉应 力
基体表层收缩
磨削温度越高，热塑性变形越大，残余拉应力也越大，有 时甚至产生裂纹。
(3)金相组织变化引起的残余应力 切削时产生的高温会引起表面层金相组织变化。因为不同 的金属组织，它们的密度不同，因而引起的残余应力。
五、 影响零件表面层物理力学性能的因素及其改善措施 （一）、表面层的加工硬化 硬化 1．加工硬化的产生 软化
机械加工过程中，工件表面后金属受切削力作用，产生强烈的塑性 变形、使金属的晶格扭曲，晶粒被拉长、纤维化甚至破碎而引起的表面
层的强度和硬度增加，塑性降低，物理性能（如密度、导电性、导热性
等）也有所变化。这种现象称为加工硬化，又称作冷作硬化或强化。 加工表面除受力变形外，还受到机械加工中产生的切削热的影响。切 削热在一定条件下会使金属在塑性变形中产生回复现象，使金属失去加工 硬化中所得到的物理力学性能，这种现象称为软化。 因此，金属在加工过程中最后的加工硬化，取决于硬化速度与软化 速度的比率。
压，增加了塑性变形，表面粗糙度值增大，同时还容易引起烧伤；
砂轮太软，磨粒易脱落，磨削作用减弱，也会增大表面粗糙度值。