机械加工表面质量

8.1.2.4 对零件的其它影响
表面质量对零件的配合质量、密封性能及摩擦系数都有很大的影
响。 零件表面层状态对其使用性能也有如此大的影响 。
8.2 机械加工后的表面粗糙度
8．2．1 切削加工后的表面粗糙度 切削加工时表面粗糙度的形成，大致可归纳为三方面的原因： 几何因素、物理因素和工艺系统的振动。
8.1.2.3 对零件抗腐蚀性能的影响
零件表面粗糙度值越大，潮湿空气和腐蚀介质越容易堆积在零件表 面四处而发生化学腐蚀，或在凸峰间产生电化学作用而引起电化学腐蚀， 故抗腐蚀性能越差。 表面冷硬和金相组织变化都会产生内应力。零件 在应力状态下工作时，会产生应力腐蚀，若有裂纹，则更增加了应力腐 蚀的敏感性。因此表面内应力会降低零件的抗腐蚀性能。
果。切削温度越高、高温持续时间越长、强化程度越大，则回复作用也
就越强。
8.3.1.2 影响冷作硬化的主要因素
①刀具 刀具的切削刃口圆角和后刀面的磨损量对于冷硬层有很大的影响， 此两值增大时，冷硬层深度和硬度也随之增大。前角减少时，冷硬也增
8.1.2.2 对零件疲劳强度的影响
在周期性的交变载荷作用下，零件表面微观不平与表面的缺陷一 样都会产生应力集中现象，而且表面粗糙度值越大，即凹陷越深和越 尖，应力集中越严重，越容易形成和扩展疲劳裂纹而造成零件的疲劳 损坏。 零件表面的冷硬层能够阻碍裂纹的扩大和新裂纹的出现，冷硬可 以提高零件的疲劳强度。但冷硬层过深或过硬则容易产生裂纹，反而 会降低疲劳强度。所以冷硬要适当。 表面层的内应力对疲劳强度的影响很大。表面层残余的压应力能 够部分地抵消工作载荷施加的拉应力，延缓疲劳裂纹扩展，而残余拉 应力容易使已加工表面产生裂纹而降低疲劳强度。
第八章 机械加工表面质量
本章提要
机械加工表面质量决定了机器的使用性能和延长使
用寿命。机械加工表面质量是以机械零件的加工表面和
表面层作为分析和研究对象的。本章旨在研究零件表面 层在加工中的变化和发生变化的机理，掌握机械加工中 各种工艺因素对表面质量的影响规律，运用这些规律来 控制加工中的各种影响因素，以满足表面质量的要求。
8.1 8.2 8.3 8.4 8.5
机械加工后的表面质量 机械加工后的表面粗糙度 机械加工后的表面层物理机械性能 控制加工表面质量的工艺途径 机械加工过程中的振动问题
8.1 机械加工后的表面质量
8.1.1 表面质量的含义 表面质量是指机器零件加工后表面层的状态。表面质量的主要 内容面两部分： （1）表面层的几何形状 表面粗糙度：是指表面微观 几何形状误差，其波高与波 长的比值在 L1／H1＜ 40的范 围内。
塑性变形就越大，且容易出现
积屑瘤与鳞刺，使粗糙度严重 恶化。
图8.6 塑性材料加工后的表面世纪 廓和理论轮廓 观看动画
轮
8.2.2
磨削加工后的表面粗糙度
影响磨削后表面粗糙度的因素也可归纳为三方面： （1）与磨削过程和砂轮结构有关的几何因素，砂轮上磨粒的微刃形 状和分布对于磨削后的表面粗糙度是有影响的。 （2）与磨削过程和被加工材料塑性变形有关的物理因素，大多数磨 粒只有滑擦、耕犁作用。磨削量是经过很多后继磨粒的多次挤压因疲劳 而断裂、脱落，所以加工表面的塑性变形很大，表面粗糙度值就大。 （3）工艺系统的振动因素
图8.8 切削加工后表面层的冷硬 观看动画
（2）表面层冷作硬化的程度 的影响因素
表面层冷作硬化的程度决定于产生塑性变形的力、变形速度及变形
时的温度。力越大，塑性变形越大，则硬化程度越大；速度越大，塑性 变形越不充分，则硬化程度越小；变形时的温度不仅影响塑性变形程度， 还会影响变形后金相组织的恢复程度。切削加工时表面层的硬化可能有 两种情况：完全强化和不完全强化 。 机械加工时表面层的冷作硬化就是强化作用和回复作用的综合结
图8-2表面粗糙度与初期磨损的关系观看动画
表面粗糙度对耐磨性能的影响，还与粗糙度的轮廓形状及纹路
方向有关。
表面层的冷硬可显著地减少零件的磨损。但如果表面硬化过
度，零件心部和表面层硬度差过大，会发生表面层剥落现象，使磨
损加剧。表面层产生金相组织变化时，由于改变了基体材料原来的 硬度，因而也直接影响其耐磨性。
表面层金相组织的变化：由于切削热引起工件表面温升过高，表 面层金属发生金相组织变化的现象。
表面层残余应力是由于加工过程中切削变形和切削热的影响，工 件表面层产生残余应力。
8.1.2 表面质量对零件使用性能的影响
8.1.2.1 对零件耐磨性的影响
在摩擦副的材料、热处理情况和润滑条件已经确定的情况下，零件的表面质量 对耐磨性能起决定性的作用，如图8-2所示。
图8.1 表面几何形状 观看动画
表面波度：是介于加工精度（宏观几何形状误差L3/H3>1000）和表面 粗糙度之间的一种带有周期性的几何形状误差，其波高与波长的比值 在40＜L／H。＜1000的范围。如图8．l所示。
（2）表面层的物理机械性能
表面层冷作硬化（简称冷硬）：零件在机械加工中表面层金属产 生强烈的冷态塑性变形后，引起的强度和硬度都有所提高的现象。
（1） 几何因素
形成粗糙度的几何因素是由刀具相对于工件
作进给运动时在加工表面上遗留下来的切削层残留面积 ； （2） 物理因素 （3）切削用量、冷却润滑液和刀具材料等因素的影响 。
（2） 物理因素
由图8．6可知，切削加工
后表面的实际粗糙度与理论粗
糙度有比较大的差别。这主要 是与被加工材料的性能及切削 机理有关的物理因素的影响。 切削过程中刀具的刃口圆角及 后刀面对工件挤压与摩擦而产 生塑性变形。韧性越好的材料
为了降低表面粗糙度值，应考虑以下主要影响因素： 砂轮的粒度、 砂轮的修整、砂轮速度、工件速度、径向进给量、轴向进给量。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
8.3
机械加工后的表面层物理机械性能
8.3.1 机械加工后表面层的冷作硬化 8.3.1.1 冷作硬化产生的原因 （ 1 ）切削或磨削加工时，表 面层金属由于塑性变形使晶体间产 生剪切滑移，晶格发生拉长、扭曲 和破碎而得到强化。冷作硬化的特 点是：变形抵抗力提高（屈服点提 高），塑性降低（相对延伸率降 低）。冷硬的指标通常用冷硬层的 深度h 、表面层的显微硬度 H 以及硬 化程度 N 来表示（图 8 ． 8 ），其中 N=H/H0，H0为原来的显微硬度。