机械加工表面质量
机械加工表面加工质量
由于切屑的崩碎而在加工表面留下许多麻点，使表 面粗糙。
机械加工表面加工质量
（2）切削速度的影响 （3）进给量的影响
加工塑性材料时，切削速度对
表面粗糙度的影响（对积屑瘤和鳞 刺的影响）见如图4-41所示。
此外，切削速度越高，塑性变 形越不充分，表面粗糙度值越小
（1）磨削用量
▪ 砂轮的转速↑ →材料塑性变形↓ → 表面粗
糙度值↓ ；
▪磨削深度↑、工件速度↑ → 塑性变形↑ →表
面粗糙度值↑ ； 为提高磨削效率，通常在开始磨削时采
用较大的径向进给量，而在磨削后期采用较 小的径向进给量或无进给量磨削，以减小表 面粗糙度值。
机械加工表面加工质量
（2）工件材料
•太硬易使磨粒磨钝 →Ra ↑ ； •太软容易堵塞砂轮→Ra ↑ ； •韧性太大，热导率差会使磨
影响显微硬度因素
•塑变引起的冷硬
•金相组织变化引起 的硬度变化
表面物理力学 性能
影响残余应力因素
•冷塑性变形 •热塑性变形 •金相组织变化
影响金相组织变化 因素
•切削热
机械加工表面加工质量
1. 表面层的冷作硬化
（1） 表面层加工硬化的产生
定义：机械加工时，工件表面层金属受到 切削力的作用产生强烈的塑性变形，使晶 格扭曲，晶粒间产生剪切滑移，晶粒被拉 长、纤维化甚至碎化，从而使表面层的强 度和硬度增加，这种现象称为加工硬化， 又称冷作硬化和强化。
机械加工表面加工质量
三、表面层金相组织变化与磨削烧伤
1.表面层金相组织变化与磨削烧伤的产生
切削加工中，由于切削热的作用，在工件的加 工区及其邻近区域产生了一定的温升。
定义：磨削加工时，表面层有很高的温度，当 温度达到相变临界点时，表层金属就发生金相组织 变化，强度和硬度降低、产生残余应力、甚至出现 微观裂纹。这种现象称为磨削烧伤。
机械制造工艺学 第四节 机械加工表面质量
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
机械加工表面质量
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 (4)伤痕——表面上一些个别位置 上出现的缺陷
(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。
第一节 加工表面质量及其对使用性能的影响
第一节 加工表面质量及其对使用性能的影响
影响表层残余应力的因素
三、表层金属的残余应力——拉应力或者压应力
（一）残余应力产生的原因 1）冷塑性变形——使表层产生压缩残余应力，里层产生拉伸 残余应力。
原因：加工表面受刀具或砂轮磨粒的挤压和摩擦，产生拉伸塑性变形 ，此 时里层金属处于弹性变形状态，切削后里层金属趋于弹性恢复，但受 到已产生塑性变形的表层金属牵制
第三章 机械加工表面质量
本章学习主要要解决的问题 1. 机械加工表面质量的含义 2. 为什么要控制机械加工表面质量? 3. 哪些因素会影响表面质量? 4. 怎样提高表面质量?
第三章 机械加工表面质量
第一节 加工表面质量及其对使用性能的影响
一、机械加工表面质量的含义
1．表面的几何特征
2）热塑性变形——表层产生拉伸残余应力，里层产生压缩残 余应力。
原因：切削和磨削过程中，表层的温度比里层高，表层的热膨胀较大；加 工后零件冷却至室温时，表层金属体积的收缩受到里层的牵制。
影响表层残余应力的因素
3）相变引起的体积变化 金相组织的变化引起表层金属的比容增大，则表层金属将产生 压缩残余应力，而里层金属产生拉伸残余应力； 金相组织的变化引起表层金属的比容减小，则表层金属产生拉 伸残余应力，而里层金属产生压缩残余应力 。
• 提高砂轮速度，降低工件转速，减小纵向进给速度——增大单位面 积的磨粒数
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
机械加工表面质量1. 简介机械加工表面质量是机械制造过程中一个重要的质量指标，其直接影响着制品的外观和性能，特别是在涉及到接触表面的机械零件中。
机械加工表面质量的好坏会直接影响到摩擦、磨损、润滑和密封等方面的性能。
因此，对于机械加工表面质量的控制和评估非常重要。
2. 常见的机械加工表面缺陷机械加工表面质量的主要缺陷包括以下几种：2.1 粗糙度粗糙度是表面峰谷的高低起伏程度的度量，它直接影响到接触面的摩擦性能和润滑性能。
通常，粗糙度越小，表面质量越好。
2.2 铁锈机械加工过程中，如果没有采取适当的防护措施，金属表面容易受到空气中的氧气和水蒸气的腐蚀而产生铁锈。
铁锈不仅会损坏表面的光洁度，还会降低金属的强度和耐腐蚀性能。
2.3 划痕和切削工艺痕迹在机械加工过程中，操作不当或切削刀具磨损会导致表面出现划痕和切削工艺痕迹。
这些痕迹会影响零件的密封性能和外观质量。
2.4 焊接瑕疵在焊接过程中，不完全熔化、气孔、裂纹等问题容易导致焊接瑕疵。
焊接瑕疵不仅会降低表面质量，还会影响焊接接头的强度和密封性能。
2.5 水渍机械加工过程中，如果不对工件进行适当的清洗，可能会在表面留下水渍。
水渍不仅会降低表面的光洁度，还会影响涂层的附着力和防腐性能。
3. 表面质量评估为了评估机械加工表面质量，常见的方法包括目测评估和仪器测量两种。
3.1 目测评估目测评估是通过肉眼观察和触摸来对表面质量进行评估。
一般来说，表面光洁度、缺陷的数量和大小以及表面的平整程度可以通过目测进行初步评估，但是目测评估存在主观性较强，缺乏量化数据的问题。
3.2 仪器测量仪器测量可以通过使用专业的测量仪器来获取表面质量的精确数据。
常用的仪器包括三坐标测量仪、表面粗糙度测量仪等。
这些仪器可以对表面的粗糙度、平整度、峰谷高度等参数进行测量，并生成相应的数据报告。
4. 改善机械加工表面质量的方法为了改善机械加工表面质量，可以采取以下几种方法：4.1 选择合适的切削刀具和工艺参数在机械加工中，选择合适的切削刀具和工艺参数是提高表面质量的关键。
7.机械加工表面质量
工
法．研具与工件之间的磨粒能从工件表面上切去
表
极微薄的一层材料，得到尺寸误差和表面粗糙度
面 质 量
极低的表面．研磨后工件的尺寸误差可以在 0.001~0.003mm内，表面粗糙度．
的
工 艺
途
径
(4) 抛光
控
抛光是在布轮＼布盘或砂带等软的磨具上涂抛光
制
膏来加工工件的．抛光器具高速旋转，由抛光膏
加
的机械刮擦和化学作用将粗糙表面的峰顶去掉，
的 大随机性的接触条件,以突出它们间的高点,进行相互
工 修整,使误差逐步均化而得到消除,从而获得极光的表
艺 途
面和高于磨具原始精度的加工精度.
径
光整加工工艺的共同特点是没有与磨削深度相对应
的磨削用量参数,一般只规定加工时的很低的单位切
控 制
削压力,因此加工过程中的切削力和切削热都很小, 从而能获得很低的表面粗糙度.表面层不会产生热损
面
质
量
的
工
艺
途
径
（2）超精加工 超精加工是用细粒度的砂条以一定
的压力压在作低速旋转运动的工件表面上，并在
控
轴向作往复运动，工件或砂条还作轴向进给运动
制
以进行微量切削（图８．１5）的加工方法，超
加 工 表
精加工后的表面粗超度低（０.0012~0.08），留 有网状的痕迹,造成了良好的储油条件，故表面
零件表面经过加工后，表面层的物理、机械、冶金和
化学性能都变得和基体材料不同了。
2. 冷压强化工艺
控
制
加 工 表
对于承受高应力、交变载荷的零件可以采用喷丸、液 压、挤压、等表面强化工艺使表面层产生残余压应力
机械加工表面质量
第三章机械加工表面质量第一节概述评价零件是否合格的质量指标除了机械加工精度外，还有机械加工表面质量。
机械加工表面质量是指零件经过机械加工后的表面层状态。
探讨和研究机械加工表面，掌握机械加工过程中各种工艺因素对表面质量的影响规律，对于保证和提高产品的质量具有十分重要的意义。
一机械加工表面质量的含义机械加工表面质量又称为表面完整性，其含义包括两个方面的内容：1．表面层的几何形状特征表面层的几何形状特征如图3-1所示，主要由以下几部分组成：⑴表面粗糙度它是指加工表面上较小间距和峰谷所组成的微观几何形状特征，即加工表面的微观几何形状误差，其评定参数主要有轮廓算术平均偏差R a或轮廓微观不平度十点平均高度R z；⑵表面波度它是介于宏观形状误差与微观表面粗糙度之间的周期性形状误差，它主要是由机械加工过程中低频振动引起的，应作为工艺缺陷设法消除。
⑶表面加工纹理它是指表面切削加工刀纹的形状和方向，取决于表面形成过程中所采用的机加工方法及其切削运动的规律。
⑷伤痕它是指在加工表面个别位置上出现的缺陷，如砂眼、气孔、裂痕、划痕等，它们大多随机分布。
2．表面层的物理力学性能表面层的物理力学性能主要指以下三个方面的内容：⑴表面层的加工冷作硬化；⑵表面层金相组织的变化；⑶表面层的残余应力。
二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零件的耐磨性是零件的一项重要性能指标，当摩擦副的材料、润滑条件和加工精度确定之后，零件的表面质量对耐磨性将起着关键性的作用。
由于零件表面存在着表面粗糙度，当两个零件的表面开始接触时，接触部分集中在其波峰的顶部，因此实际接触面积远远小于名义接触面积，并且表面粗糙度越大，实际接触面积越小。
在外力作用下，波峰接触部分将产生很大的压应力。
当两个零件作相对运动时，开始阶段由于接触面积小、压应力大，在接触处的波峰会产生较大的弹性变形、塑性变形及剪切变形，波峰很快被磨平，即使有润滑油存在，也会因为接触点处压应力过大，油膜被破坏而形成干摩擦，导致零件接触表面的磨损加剧。
第七节 机械加工表面质量
3 表面层的残余应力
• 由于切削力和热的综合作用，表面层金属晶格 会发生不同程度的塑性变形或产生金相组织变 化，使表面层产生残余应力。
（三）表面质量的内容
表面粗糙度 表面微观几何 形状特征 表面波度
零件表面质量
表面物理力学 性能的变化 表面层冷作硬化 表面层残余应力 表面层金相组织的变化
二、表面质量对零件使用性能的影响
1.影响切削加工后表面粗糙度的因素
（c）刀尖圆弧半径
• 刀尖圆弧半径增加，从几何因素来看会减小表 面粗糙度值。但会增加切削过程中的挤压，塑 性变形增大，使表面粗糙度值增加。 •
（d）刃倾角
• 增大刃倾角，对降低表面粗糙度有利。因为刃 倾角增大，实际工作前角也随之增大，切削过 程中的金属塑性变形程度随之下降，这会显著 地减轻工艺系统的振动，从而使加工表面的粗 糙度下降。
2.影响磨削加工后表面粗糙度的因素
（4）砂轮材料
• 砂轮材料可分为氧化物系（刚玉）、碳 化物系（碳化硅、碳化硼）和高硬磨料 系（人造金刚石、立方氮化硼）。 • 氧化物系：适于磨削钢类零件 • 碳化物系：磨削铸铁、硬质合金等材料
• 高硬磨料：可获得极小的表面粗糙度值， 但加工成本很高。
2.影响磨削加工后表面粗糙度的因素
（5）砂轮的修整
• 修整工具有单颗粒金刚石笔和金刚石滚轮，也 可用白口铸铁或砂轮来修整，以单颗粒金刚石 笔修整的质量为最好。 • 修整砂轮的纵向进给量愈小，磨削的表面粗糙 度值愈小。
2.影响磨削加工后表面粗糙度的因素
（6）砂轮速度
• 砂轮速度越高，就有可能使表层金属塑性变形 的传播速度大于切削速度，工件材料来不及变 形，致使表层金属的塑性变形减小，磨削表面 的粗糙度值将明显减小。
影响机械加工表面质量的因素及改进措施
影响机械加工表面质量的因素及改进措施
一、影响机械加工表面质量的因素。
1.机床和刀具破损：机床体系及其附件的破损，会影响刀具的正常安
装及运行，从而产生肉眼可见的小硬斑、节肢及拉伤着痕等。
刀具的破损，也会影响机加工表面的质量，表现在高点、拉伤、刀印等方面，增大机加
工表面质量不稳定性及表面粗糙度。
2.刀具磨损：刀具工作经过一段时间，就会变得锋利变尖，从而影响
机械加工表面质量，表现为断刃，切口拉伤等，给进程控制带来更多的困难，增加了失效率。
3.加工环境：通常条件下，温度、湿度、噪声及污染等外界环境因素，会影响机械加工表面质量，表现为减少刀具的硬度，使刀具失去钝化作用，从而影响机械加工表面的质量。
4.加工工艺：在机械加工过程中，不同的加工工艺选择，会影响机械
加工表面的质量，如使用过大的进给量或过长的切削时间，则会使刀具快
速磨损，影响加工表面质量。
二、改善措施。
1.检查机床及刀具：定期检查机床及刀具的破损情况，及时更换破损
的部件，使刀具能够正常工作。
2.控制刀具磨损：合理控制刀具的运行时间，根据不同材料选择合适
的刀具，以满足机械加工工艺要求，并减少刀具的损。
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
★★★
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
★★★
机械制造工艺
基本慨念
★★★
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。
★★★
机械制造工艺
★★★
图4-2
初期磨损量与零件表面粗糙度 1—轻载荷 2—重载荷
★★★
机械制造工艺
★★★
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。
★★★
机械制造工艺
★★★
图4-3
表面残留面积
★★★
机械制造工艺
★★★
金属切削过程幻灯片
★★★
机械制造工艺
★★★
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。
8：机械加工表面质量
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，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，会产生腐蚀，降低零件的抗腐 蚀性能。
8.1.2.4对零件的其它影响
• 表面质量对零件的配合质量、密封性能及磨擦系 数都有很大的影响。表面粗糙度值越大，对动配 合来说，使用不久就会使配合性质发生变化；对 静配合来说，压装时会减少过盈量。表面层有裂 纹、加工痕迹等各种缺陷，在动载荷的作用下， 可能引起应力集中等。
8.5.4减少工艺系统振动途径
• 对于强迫振动减小回转元件不平衡的方法 来减小激振力；提高机床传动的制造精度 来减少因传动而引起的振动；调节工艺系 统的固有频率，避开共振区；提高工艺系 统的刚度及采用阻尼消振装置；将振源与 机床隔离等途径。 • 对于自激振动如合理选择切削用量；合理 选择刀具的几何角度；提高机床、工件、 刀具自身的抗振性等有显著效果。
8.4.1.1选择合理的磨削参数
减少砂轮速度和背吃刀量；适 当提高进给量和工件速度。
8.4.1.2选择有效的冷却方法
采用高压大流量冷却、内冷却 或为减轻高速旋转的砂轮表面 的高压附着气流的作用，加装 空气挡板(图8.13)
8.4.2采用冷压强 化工艺 8.4.2.1喷丸
• 喷丸是一种用压缩 空气或离心力将大 量直径细小 ( 0.4～2㎜)的丸粒 (钢丸、玻璃丸)以 30～50m/s的速度 向零件表面喷射的 方法(如图8.14(a))
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 8.2.1.1几何因素*
8.2.1.2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，它 与被加工材料的 性能及切削机理 有关物理因素的 影响有关。韧性 越好的材料塑性 变形就越大，且 容易出现积屑瘤 与鳞刺，使粗糙 度严重恶化。
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。
机械加工表面质量第三章
机械加工表面质量第三章一、机械加工表面质量的定义机械加工表面质量是指机械加工过程中所得到的工件表面的光滑度、粗糙度和形状偏差等特征的综合表征。
在机械加工过程中，工件表面的质量对于产品的功能和外观有着非常重要的影响。
因此，在机械加工中，必须对工件的表面质量进行严格控制，以保证产品的性能和质量。
机械加工表面质量的评定主要包括以下几个方面：1.光滑度：表面的光滑度是指表面平整度和光泽度的综合评价。
优良的光滑度可以提高工件的表面美观度，并减少与介质之间的摩擦和粘附。
2.粗糙度：表面的粗糙度是指表面上微小凹凸的高度和间距。
粗糙度对于工件的摩擦、磨损和密封性能有着重要的影响。
粗糙度越小，表面越光滑，摩擦系数越小。
3.形状偏差：形状偏差主要包括平面度、直线度、圆度和轮廓度等。
形状偏差反映了工件表面轮廓与理想轮廓之间的偏离程度。
形状偏差对于工件的密封性能、装配性能和运动精度有着重要的影响。
二、机械加工表面质量的评定方法机械加工表面质量的评定方法主要包括两种：检验法和测量法。
2.1 检验法检验法是通过肉眼或放大镜观察工件表面的外观和质量特征进行评定。
这种方法简单直观，适用于工件表面质量要求不高的情况。
常见的检验法包括目视检查、放大镜检查和样品比对检验等。
2.2 测量法测量法是利用各种测量仪器对工件表面的光滑度、粗糙度和形状偏差等进行定量测量和评定。
测量法具有高精度、高灵敏度的特点，适用于对工件表面质量要求较高的情况。
常见的测量方法包括光学测量、机械测量和电子测量等。
2.2.1 光学测量光学测量是利用光学仪器进行工件表面质量的测量和评定。
常见的光学测量方法有：•白光干涉法：利用白光的干涉原理测量工件表面的形状偏差。
•投影仪测量法：利用投影仪进行工件表面形状偏差的测量。
•激光扫描法：利用激光扫描仪对工件表面进行扫描，获取工件表面形状的三维信息。
2.2.2 机械测量机械测量是利用机械仪器对工件表面质量进行测量和评定。
常见的机械测量方法有：•宏观测量法：利用尺子、卡尺等测量工具对工件表面的尺寸、平面度等进行测量。
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。
第9章机械加工表面质量
9.1 机械加工表面质量概述
9.2
影响加工表面粗糙度的因素及分析
9.3
影响加工表面物理力学性能的因素及分析
9.4
机械加工的振动及控制
第9章 机械加工表面质量
内容简介： 零件的机械加工表面质量严重影响着产品的 使用性能和寿命，是加工质量的重要组成部分。本 章介绍机械加工表面质量的含义及对产品使用性能 的影响；各种主要影响加工表面质量的工艺因素和 提高加工表面质量的主要方法；机械加工振动对表 面质量的影响及控制方法等内容。
９.1.2机械加工表面质量对使用性能的影响
3．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 冷硬层下面，因此零件的表面质量对疲劳强度影响很大。 （1）表面粗糙度对疲劳强度的影响 表面粗糙度对承受交变载荷零件的疲劳强度影响很大。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，抗疲劳破坏的能力 就愈差。反之，表面粗糙度值越小，表面缺陷越少，抗疲劳破坏的能力 越好。 （2）残余应力和加工硬化对疲劳强度的影响 残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；而表面层残余压应力能够阻止疲劳裂纹的扩 展，延缓疲劳破坏的产生。 表面加工硬化一般伴有残余应力的产生，可以防止裂纹产生并阻止 已有裂纹的扩展，对提高疲劳强度有利。
（a）加工塑性材料
图9-6 切削速度对表面粗糙度的影响
（b）加工脆性材料
９.2.1切削加工影响粗糙度的因素及分析
②适当减小进给量f 进给量越大，加工表面残留面积就越大，而且塑性变形也随之增 大，这样表面粗糙度值就会增大，因此，减小进给量会有效地减小表 面粗糙度值。 （3）合理选择刀具材料和提高刃磨质量 刀具材料与刃磨质量对产生积屑瘤、鳞刺等影响较大，因而影响 着表面粗糙度。如金刚石车刀对切屑的摩擦系数较小，在切削时不会 产生积屑瘤，在同样的切削条件下与其它刀具材料相比较，加工后表 面粗糙度值较小。
表面加工质量
任务二：手工创建原理图元器件
以绘制集成定时器555为实例，如下 图所示。
具体操作步骤如下：
1、 进入原理图元件库编辑工作界面。
执行菜单命令View→Zoom In或按 PageUp键将元件绘图页的四个象限相交点处放 大到足够程度。
2、绘制矩形
执行菜单命令Place→Rectangle，可将编 辑状态切换到画直角矩形模式。此时鼠标指针旁 边会多出一个大十字符号，将大十字指针中心移 动到坐标轴原点处，单击鼠标左键，确定直角矩 形的左上角，移动鼠标指针至矩形的右下角，单 击鼠标左键，结束这个矩形的绘制过程，如下图 所示。
第一节机械加工表面质量的相关概 念
七、耐腐蚀性 零件在潮湿的空气中或在腐蚀性介质中工作时，会发生化
学腐蚀或电化学腐蚀。 (1)由于粗糙表面的凹谷处容易积聚腐蚀性介质而发生化学
腐蚀或在粗糙表面的凸峰间容易产生电化学作用而引起电化 学腐蚀，因此，减小表面粗糙度参数值就可提高零件的耐腐 蚀性。
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第一节机械加工表面质量的相关概 念
(2)零件在应力状态下工作时，会产生应力腐蚀，加速了腐蚀 作用。如表面存在裂纹，则更增加了应力腐蚀的敏感性。因 此表面残余应力一般都会降低零件的耐腐蚀性。表面冷硬或 金相组织变化时，往往都会引起表面残余应力，因而会降低 零件的耐腐蚀性。
八、配合质量 对于动配合表面，如果粗糙度参数值太大，起始磨损就较
第六章表面加工质量
第一节机械加工表面质量的相关概念 第二节表面层的物理机械性能及影响因素 第三节提高机械加工表面质量的方法
第一节机械加工表面质量的相关概 念
一、机械加工表面质量的含义 机械加工后的表面，总存在一定的微观几何形状的偏差，
表面层的物理力学性能也发生变化。因此，机械加工表面质 量包括表面层几何形状误差和表面层物理机械性能两个方面 的内容。 二、表面层几何形状误差 表面层几何形状误差主要由表面粗糙度和波度两个部分组 成。表面粗糙度是指表面的微观几何形状误差，它是切削运 动后，刀刃在被加工表面上形成的峰谷不平的痕迹。波度是 介于加工精度(宏观几何形状误差)和表面粗糙度之间的周期 性几何形状误差，它主要是由加工过程中工艺系统的振动所 引起的。
什么是机械加工表面质量？机械加工表面质量含义
什么是机械加工表面质量？机械加工表面质量含义零件的表面质量是机械加工质量的重要组成部分，表面质量是指机械加工后零件表面层的微观几何结构及表层金属材料性质发生变化的情况。
经机械加工后的零件表面并非理想的光滑表面，它存在着不同程度的粗糙波纹、冷硬、裂纹等表面缺陷。
虽然只有极薄的一层（～0 .15mm），但对机器零件的使用性能有着极大的影响；零件的磨损、腐蚀和疲劳破坏都是从零件表面开始的，特别是现代化工业生产使机器正朝着精密化、高速化、多功能方向发展，工作在高温、高压、高速、高应力条件下的机械零件，表面层的任何缺陷都会加速零件的失效。
因此，必须重视机械加工表面质量。
一、机械加工表面质量的含义机器零件的加工质量不仅指加工精度，还包括加工表面质量，它是零件加工后表面层状态完整性的表征。
机械加工后的表面，总存在一定的微观几何形状的偏差，表面层的物理力学性能也发生变化。
因此，机械加工表面质量包括加工表面的几何特征和表面层物理力学性能两个方面的内容。
( 一) 加工表面的几何特征加工表面的微观几何特征主要包括表面粗糙度和表面波度两部分组成，如图5— 1所示。
表面粗糙度是波距L小于1mm的表面微小波纹；表面波度是指波距L在1～20mm之间的表面波纹。
通常情况下，当L/H（波距/波高）﹤50时为表面粗糙度，L/H=50～1000时为表面波度。
1 ．表面粗糙度表面粗糙度主要是由刀具的形状以及切削过程中塑性变形和振动等因素引起的，它是指已加工表面的微观几何形状误差。
2 ．表面波度主要是由加工过程中工艺系统的低频振动引起的周期性形状误差（图5— 1中L 2/H 2 ），介于形状误差（L 1/H 1﹥1000）与表面粗糙度（L 3/H 3﹤50）之间。
( 二)加工表面层的物理力学性能表面层的物理力学性能包括表面层的加工硬化、残余应力和表面层的金相组织变化。
机械零件在加工中由于受切削力和热的综合作用，表面层金属的物理力学性能相对于基本金属的物理力学性能发生了变化。
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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。
（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
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8.1 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。
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。
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。
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 。Байду номын сангаас
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。
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。
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。
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。
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
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