机械加工表面质量(PPT73页).pptx
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第1920讲第四章机械加工表面质量
➢表面层的残余应力
切削力和切削热综合作用下，表面层金属晶格 会发生不同程度的塑形变形或产生金相组织的变 化，使表层金属产生残余应力。
➢表面层金相组织的变化
切削热引起
第1920讲第四章机械加工表面质量
•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 •（1）表面粗糙度对零件耐磨性的影响 ❖ 表面粗糙度太大和太小都不耐磨。如图所示。
•1、刀尖的几何因素的影响 • 切削加工后表面粗糙度的值主要取决于切削残留面积 的高度，影响残留面积高度的因素有：刀尖圆弧半径rε， 主偏角kr、副偏角kr′，进给量f。如图所示
第1920讲第四章机械加工表面质量
•一、切削加工表面粗糙度 .
图: 理论表面粗糙度
第1920讲第四章机械加工表面质量
•一、切削加工表面粗糙度 .
• 任何机械加工所得到的零件表面．实际上都不是 完全理想的表面，实践表明，机械零件的破坏．一般总 是从表面层开始的。这说明零件的表面质量是至关重要 的．它对产品的质量有很大影响。 • 研究加工表面质量的目的，就是要掌握机械加工 的各种工艺因素对加工表面质量影响的规律，以便应用 这些规律控制加工过程．最终达到提高加工表面质量、 提高产品使用性能的目的。
第1920讲第四章机械加 工表面质量
2020/11/25
第1920讲第四章机械加工表面质量
主要内容
•§4-1 加工表面质量对使用性能的影响 •§4-2 影响表面粗糙度的工艺因素 •§ 4-3 影响表面层力学物理性能的工艺因素
•§ 4-4 机械加工过程中的振动
第1920讲第四章机械加工表面质量
•第四章 机械加工表面质量
• 一、加工表面质量的概念
• 1、表面的几何形状误差 ➢表面粗糙度：加工表面的微观几何误差，波长与波高比值 小于50（ 微观几何形状误差：Ra---表面轮廓算术平均偏差； Rz---微观不平点高度）。 ➢表面波度：加工表面不平度波长与波高比值在50~1000的几 何形状误差（宏观几何形状误差：圆度误差、圆柱度误差) ➢纹理方向：表面刀纹的方向（图4-2） ➢伤痕：加工表面个别位置出现的缺陷
机械加工表面质量解析PPT课件
1、 几何因素
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，其形状是刀具几何形状的复映。其理论上的最大粗糙度 Rmax可由刀具形状、进给量f，按几何关系求得。 1) 当刀尖圆弧半径rε一定时： 2) 当背吃刀量ap和进给量f很小时，粗糙度主要由刀尖圆弧构 成： 措施：减小进给量f、主偏角Kr、副偏角Kr'以及增大刀尖圆弧半 径rε，均可减小残留面积的高度。
➢ 3、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。
第4页/共45页
二、表面质量对零件使用性能的影响
1、 表面质量对耐磨性的影响
➢
粗糙度过大或过小都会引起工作时的迅速磨损，
一定工作条件下通常存在一个最佳表面粗糙度。
✓
表面粗糙度值过大—〉实际接触面积↓—〉单位
应力↑—〉峰部之间产生塑性变形、弹性变形和剪
实际机械加工后的表面层残余应力及其分布，是上 述三方面因素综合作用的结果，在一定条件下，其中某 一或二种因素可能起主导作用。
第21页/共45页
2、 磨削裂纹的产生
磨削加工中热态塑性变形和金相组织变化的影响较大， 故大多数磨削零件的表面层往往有残余拉应力。当残余拉 应力超过材料的强度极限时，零件表面就会出现裂纹。有 的磨削裂纹也可能不在工件的外表面，而是在表面层下成 为肉眼难以发现的缺陷。磨削裂纹一般很浅 。
金属冷作硬化的结果，使金属处于高能位不稳定状态， 只要一有条件，金属的冷硬结构本能地向比较稳定的结构转 化。这些现象统称为弱化（回复）。机械加工过程中产生的 切削热，将使金属在塑性变形中产生的冷硬现象得到恢复。
由于金属在机械加工过程中同时受到力因素和热因素的作 用，机械加工后表面层金属的最后性质取决于强化和弱化两 个过程的综合。
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，其形状是刀具几何形状的复映。其理论上的最大粗糙度 Rmax可由刀具形状、进给量f，按几何关系求得。 1) 当刀尖圆弧半径rε一定时： 2) 当背吃刀量ap和进给量f很小时，粗糙度主要由刀尖圆弧构 成： 措施：减小进给量f、主偏角Kr、副偏角Kr'以及增大刀尖圆弧半 径rε，均可减小残留面积的高度。
➢ 3、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。
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二、表面质量对零件使用性能的影响
1、 表面质量对耐磨性的影响
➢
粗糙度过大或过小都会引起工作时的迅速磨损，
一定工作条件下通常存在一个最佳表面粗糙度。
✓
表面粗糙度值过大—〉实际接触面积↓—〉单位
应力↑—〉峰部之间产生塑性变形、弹性变形和剪
实际机械加工后的表面层残余应力及其分布，是上 述三方面因素综合作用的结果，在一定条件下，其中某 一或二种因素可能起主导作用。
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2、 磨削裂纹的产生
磨削加工中热态塑性变形和金相组织变化的影响较大， 故大多数磨削零件的表面层往往有残余拉应力。当残余拉 应力超过材料的强度极限时，零件表面就会出现裂纹。有 的磨削裂纹也可能不在工件的外表面，而是在表面层下成 为肉眼难以发现的缺陷。磨削裂纹一般很浅 。
金属冷作硬化的结果，使金属处于高能位不稳定状态， 只要一有条件，金属的冷硬结构本能地向比较稳定的结构转 化。这些现象统称为弱化（回复）。机械加工过程中产生的 切削热，将使金属在塑性变形中产生的冷硬现象得到恢复。
由于金属在机械加工过程中同时受到力因素和热因素的作 用，机械加工后表面层金属的最后性质取决于强化和弱化两 个过程的综合。
第7章机械加工表面质量PPT课件
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2. 表面层的金相变化
② 影响磨削烧伤的因素：
a) 磨削用量
工件材料对磨削区温度
aP↗ V砂轮↗
工件表层温度↗↗ 工件表层温度↗
的硬热工砂刃力影度系件轮口、、温响数材表尖强。度主料面锐度就要硬上锋烧烧、会取度磨利伤伤韧下决高粒些↗↗性、，降于的↗和强摩，它切导所度削的削
V工件↗ f↗
就零件的耐磨性而言，最 佳 表 面 粗 糙 度 Ra 的 值 在 0.8μm ～ 0.2μm 之 间 为 宜 。
第4页/共38页
二、表面质量对零件使用性能的影响
1. 对零件耐磨性的影响：
① 表面粗糙度对耐磨性的影响 ② 刀纹方向对耐磨性的影响
两重个载表时面，纹摩擦理副方的向两均 与个运表动面方纹向理相垂垂直直时、， 磨且损运最动大方。向平行于下 表面的纹路方向时， 磨轻损载最时小，。摩擦副表面 纹理方向与相对方向 一致时，磨损最小。
1. 磨削用量
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二、磨削加工中影响表面粗糙度的因素
2. 砂轮的特性
① 粒度：
粒度号↗ ② 砂轮的硬度：
Ra值↙
硬度↗
难脱落
Ra值↗
硬度↙
易脱落
不易保持形状
精度↙
③ 砂轮的修整：
修整砂轮是改善磨削表面粗糙度的
重要因素，砂轮修整得越好，砂轮
磨粒微刃等高性越好，磨出工件的
表面粗糙度值越小。
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一、切削加工中影响表面粗糙度的因素
2. 物理因素： ①切削速度：
V↗→ Ra↙
②工件材料性质： ③刀具几何形状、材料：
前角↗
Ra值↙
④冷却润滑：
切削液的冷却和润 滑作用能减小切削 过程中的界面摩擦， 降低切削区温度， 使切削区金属表面 的塑性变形程度下 降，抑制鳞刺和积 屑瘤的产生，因此 可大大减小加工表 面粗糙度值。
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。
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。
第三章机械加工表面质量PPT课件
第18页/共28页
第三节 影响表面物理力学性能的工艺因素
一. 表面残余应力
1. 冷塑性变形的影响 2.热塑性变形的影响
工件受挤压与摩擦，表层塑变伸长，基体 仍处于弹性变形状态。切削后，表层产 生内压应力，里层产生内拉伸应力。
表层温度下降快产生内拉应力， 里层产生产生内压应力
3.金相组织变化的影响
体积收缩，产生拉应力，反之产生压应力。
4.强迫振动的位移总是滞后于激振力。
• （三）减少强迫振动的途径
• 1.减少激振力；
• 2.避免激振力的频率与系统的固有频率接近，防止共振；
• 3.采取隔振措施。
第22页/共28页
第四节 机械加工中的振动
二、自激振动（切削加工）
• 由系统本身引起的交变力作用而产生的振动。
• （一）自激振动的特征
• 1.不衰减的振动； • 2.自激振动的频率等于或接近系统的固有频率； • 3.是否产生及振幅的大小取决于其在每一周期内，输入的能量是
在间隙配合中，表面粗糙度使配合件表面的凸峰被挤平而增大了 配合间隙，降低配合精度；过盈配合中，使配合件之间的有效过 盈量减小甚至消失，影响配合的可靠性。
过盈配合中，表面过于硬化，可造成表层金属与内部金属脱离， 影响配合性质和精度；
表面残余应力过大，引起零件变形，改变零件几何尺寸，影响配 合精度和性质。
⑵表面层金相组织的变化
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。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、 产生内应力、甚至出现微观裂纹。这种现象称为磨削烧伤。
⑶表面层残余应力
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第一节 概述
第三节 影响表面物理力学性能的工艺因素
一. 表面残余应力
1. 冷塑性变形的影响 2.热塑性变形的影响
工件受挤压与摩擦，表层塑变伸长，基体 仍处于弹性变形状态。切削后，表层产 生内压应力，里层产生内拉伸应力。
表层温度下降快产生内拉应力， 里层产生产生内压应力
3.金相组织变化的影响
体积收缩，产生拉应力，反之产生压应力。
4.强迫振动的位移总是滞后于激振力。
• （三）减少强迫振动的途径
• 1.减少激振力；
• 2.避免激振力的频率与系统的固有频率接近，防止共振；
• 3.采取隔振措施。
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第四节 机械加工中的振动
二、自激振动（切削加工）
• 由系统本身引起的交变力作用而产生的振动。
• （一）自激振动的特征
• 1.不衰减的振动； • 2.自激振动的频率等于或接近系统的固有频率； • 3.是否产生及振幅的大小取决于其在每一周期内，输入的能量是
在间隙配合中，表面粗糙度使配合件表面的凸峰被挤平而增大了 配合间隙，降低配合精度；过盈配合中，使配合件之间的有效过 盈量减小甚至消失，影响配合的可靠性。
过盈配合中，表面过于硬化，可造成表层金属与内部金属脱离， 影响配合性质和精度；
表面残余应力过大，引起零件变形，改变零件几何尺寸，影响配 合精度和性质。
⑵表面层金相组织的变化
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。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、 产生内应力、甚至出现微观裂纹。这种现象称为磨削烧伤。
⑶表面层残余应力
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第一节 概述
第八章 机械加工表面质量(正式).ppt
a）
0.8
0.6
0.4
0.2
0
0
0.01 0.02 0.03 0.04
b）
ap(mm)
图8-6 磨削用量对表面粗糙度的影响 11
Ra(μm)
8.2.2 磨削加工后的表面粗糙度
砂轮影响
❖ 砂轮粒度↑，Ra↓；但要适量 ❖ 砂轮硬度适中， Ra↓ ；常取中软 ❖ 砂轮组织适中，Ra ↓ ；常取中等组织 ❖ 采用超硬砂轮材料，Ra ↓ ❖ 砂轮精细修整， Ra ↓
硬度(HV)
硬度(HV)
400
v =170(m/min)
300
135(m/min)
100(m/min )
200
50(m/min)
工件材料：45
1000 0.2 0.4 0.6 0.8
对耐疲劳性影响
表面粗糙度值↓ → 耐疲劳性↑ 适当硬化可提高耐疲劳性
对耐蚀性影响
初始磨损量
重载荷 轻载荷
表面粗糙度值↓→耐蚀性↑ 表面压应力：有利于提高耐蚀性
对配合质量影响
Ra（μm）
图8-2表面粗糙度与 初始磨损量
表面粗糙度值↑ →配合质量↓
6
机械制造技术基础
第8章 机械加工表面质量 8.2 机械加工后的表面粗糙度
①磨削的切削刃由无数砂粒组成，分布不均匀； ②大多数砂粒为负前角切削； ③砂粒三种切削状态:
弹性变形不形成切削屑 —— 钝化砂粒 塑性变形形成沟槽不形成切削屑 —— 较钝砂粒 塑性变形强烈形成切屑 —— 锋利的砂粒 ④单位面积上的刻痕数愈多，刻痕的等高性好则粗糙度 也愈小。
影响表面粗糙度的三个因素：
第8章 机械加工表面质量
本章要点
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途径 机械加工过程中的振动问题
第9章机械加工表面质量
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。
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。
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表面质量对零件使用性能还有其它方面的影响：如减 小表面粗糙度可提高零件的接触刚度、密封性和测量精度； 对滑动零件，可降低其摩擦系数，从而减少发热和功率损 失。
表面质量对零件使用性能的影响
对耐磨性影响
粗糙度太大、太小都不耐磨 适度冷硬能提高耐磨性
零件表面质量
对疲劳强度的 影响
粗糙度越大，疲劳强度越差
2、 磨削中影响粗糙度的物理因素
（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。
பைடு நூலகம்
（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
粒早期崩落→Ra ↑ 。
（2）砂轮粒度与硬度
•磨粒太细，砂轮易被磨屑
堵塞，使表面粗糙度值增大， 若导热情况不好，还会烧伤 工件表面。
•砂轮太硬，使表面粗糙度增
大；
•砂轮选得太软，使表面粗糙
4．表面质量对零件耐腐蚀性能的影响
（1）表面粗糙度对零件耐腐蚀性能的影响 零件表面越粗糙，越容易积聚腐蚀性物质，凹谷越深，
渗透与腐蚀作用越强烈。 因此减小零件表面粗糙度，可以提高零件的耐腐蚀性
能。 （2）表面残余应力对零件耐腐蚀性能的影响
零件表面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，而表面残余拉应力则降 低零件耐腐蚀性。
适度冷硬、残余压应力能提高疲 劳强度
对工作精度的 影响
粗糙度越大、工作精度降低 残余应力越大，工作精度降低
对耐腐蚀性能 的影响
粗糙度越大，耐腐蚀性越差
压应力提高耐腐蚀性，拉应力反 之则降低耐腐蚀性
三、 影响加工表面粗糙度的主要因素及其控制
（一）切削加工表面粗糙度
1、几何因素
H=f/(cotκr+cotκr′) H=f 2/(8rε)
(8-1) (8-2)
•刀尖圆弧半径rε •主偏角kr、副偏角kr′ •进给量f（图4－40）
图4－40 车削、刨削时残留面积高度
2、物理力学因素
（1）工件材料的影响
❖韧性材料：工件材料韧性愈好，金属塑性变形愈
大，加工表面愈粗糙。故对中碳钢和低碳钢材料的 工件，为改善切削性能，减小表面粗糙度，常在粗 加工或精加工前安排正火或调质处理。
（二）磨削加工表面粗糙度 1、 磨削中影响粗糙度的几何因素
（1）砂轮的磨粒
磨粒在砂轮上的分布越
均匀、磨粒越细，刃口的等 高性越好。则砂轮单位面积 上参加磨削的磨粒越多，磨 削表面上的刻痕就越细密均 匀，表面粗糙度值就越小。
（2）砂轮修整 （3）磨削用量
砂轮修整除了使砂轮具
有正确的几何形状外，更重 要的是使砂轮工作表面形成 排列整齐而又锐利的微刃 （图4－47）。因此，砂轮修 整的质量对磨削表面的粗糙 度影响很大。
减小进给量f固然可以减小 表面粗糙度值，但进给量过小， 表面粗糙度会有增大的趋势。
（4）其它因素的影响
此外，合理使用冷却润滑液，
适当增大刀具的前角，提高刀具 的刃磨质量等，均能有效地减小 表面粗糙度值。
图4－41 加工塑性材料时切削速度对表面粗糙度的影响
影响切削加工表面 粗糙度的因素
刀具几何形状 切削用量 工件材料
一、 概 述
零件的机械加工质量不仅指加工精度，而且 包括加工表面质量。
机械加工后的零件表面实际上不是理想的光滑表面， 它存在着不同程度的表面粗糙度、冷硬、裂纹等表面缺陷。 虽然只有极薄的一层（几微米~几十微米），但都错综复 杂地影响着机械零件的精度、耐磨性、配合精度、抗腐蚀 性和疲劳强度等，从而影响产品的使用性能和寿命，因此 必须加以足够的重视。
❖ 脆性材料：加工脆性材料时，其切削呈碎粒状，
由于切屑的崩碎而在加工表面留下许多麻点，使表 面粗糙。
（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
选择低速宽刀精切和高速精切， 可以得到较小的表面粗糙度。
➢加工表面的冷作硬化，一般能提高零件的耐磨 性。因为它使磨擦副表面层金属的显微硬度提高， 塑性降低，减少了摩擦副接触部分的弹性变形和 塑性变形。 ➢并非冷作硬化程度越高，耐磨性就越高。这是 因为过分的冷作硬化，将引起金属组织过度“疏 松”，在相对运动中可能会产生金属剥落，在接 触面间形成小颗粒，使零件加速磨损。
表面质量的含义（内容）
零件表面质量
表面微观几何 形状特征
表面物理力学 性能的变化
表面粗糙度 表面波度
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．表面质量对零件耐磨性的影响
图4－38 表面粗糙度与初期磨损量的关系
（2）表面层的冷作硬化对零件耐磨性的影响
•残留面积↓ →Ra↓ •前角↑→ Ra↓ •后角↑→摩擦↓→Ra↓ •刃倾角会影响实际工作前角
• v↑→ Ra↓ •f↑→ Ra↑ •ap对Ra影响不大，太小会 打滑，划伤已加工表面
•材料塑性↑→ Ra↑ •同样材料晶粒组织大↑→ Ra↑ ，常用正火、调质处理
刀具材料、刃磨质量
•刀具材料强度↑→ Ra↓ •刃磨质量↑→ Ra↓ •冷却、润滑↑→ Ra↓
2．表面质量对零件疲劳强度的影响
（1）表面粗糙度对零件疲劳强度的影响 表面粗糙度越大，抗疲劳破坏的能力越差。 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。
表面粗糙度值越小，表面缺陷越少，工件耐疲劳 性越好；反之，加工表面越粗糙，表面的纹痕越深， 纹底半径越小，其抗疲劳破坏的能力越差。
❖砂轮转速越高，单位时间内通过被磨表面的磨粒数越 多，表面粗糙度值就越小。
❖工件转速对表面粗糙度值的影响刚好与砂轮转速的影 响相反。工件的转速增大，通过加工表面的磨粒数减少， 因此表面粗糙度值增大。
❖砂轮的纵向进给量小于砂轮的宽度时，工件表面将被 重叠切削，而被磨次数越多，工件表面粗糙度值就越小。
图4－47 砂轮上的磨粒
表面质量对零件使用性能的影响
对耐磨性影响
粗糙度太大、太小都不耐磨 适度冷硬能提高耐磨性
零件表面质量
对疲劳强度的 影响
粗糙度越大，疲劳强度越差
2、 磨削中影响粗糙度的物理因素
（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。
பைடு நூலகம்
（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
粒早期崩落→Ra ↑ 。
（2）砂轮粒度与硬度
•磨粒太细，砂轮易被磨屑
堵塞，使表面粗糙度值增大， 若导热情况不好，还会烧伤 工件表面。
•砂轮太硬，使表面粗糙度增
大；
•砂轮选得太软，使表面粗糙
4．表面质量对零件耐腐蚀性能的影响
（1）表面粗糙度对零件耐腐蚀性能的影响 零件表面越粗糙，越容易积聚腐蚀性物质，凹谷越深，
渗透与腐蚀作用越强烈。 因此减小零件表面粗糙度，可以提高零件的耐腐蚀性
能。 （2）表面残余应力对零件耐腐蚀性能的影响
零件表面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，而表面残余拉应力则降 低零件耐腐蚀性。
适度冷硬、残余压应力能提高疲 劳强度
对工作精度的 影响
粗糙度越大、工作精度降低 残余应力越大，工作精度降低
对耐腐蚀性能 的影响
粗糙度越大，耐腐蚀性越差
压应力提高耐腐蚀性，拉应力反 之则降低耐腐蚀性
三、 影响加工表面粗糙度的主要因素及其控制
（一）切削加工表面粗糙度
1、几何因素
H=f/(cotκr+cotκr′) H=f 2/(8rε)
(8-1) (8-2)
•刀尖圆弧半径rε •主偏角kr、副偏角kr′ •进给量f（图4－40）
图4－40 车削、刨削时残留面积高度
2、物理力学因素
（1）工件材料的影响
❖韧性材料：工件材料韧性愈好，金属塑性变形愈
大，加工表面愈粗糙。故对中碳钢和低碳钢材料的 工件，为改善切削性能，减小表面粗糙度，常在粗 加工或精加工前安排正火或调质处理。
（二）磨削加工表面粗糙度 1、 磨削中影响粗糙度的几何因素
（1）砂轮的磨粒
磨粒在砂轮上的分布越
均匀、磨粒越细，刃口的等 高性越好。则砂轮单位面积 上参加磨削的磨粒越多，磨 削表面上的刻痕就越细密均 匀，表面粗糙度值就越小。
（2）砂轮修整 （3）磨削用量
砂轮修整除了使砂轮具
有正确的几何形状外，更重 要的是使砂轮工作表面形成 排列整齐而又锐利的微刃 （图4－47）。因此，砂轮修 整的质量对磨削表面的粗糙 度影响很大。
减小进给量f固然可以减小 表面粗糙度值，但进给量过小， 表面粗糙度会有增大的趋势。
（4）其它因素的影响
此外，合理使用冷却润滑液，
适当增大刀具的前角，提高刀具 的刃磨质量等，均能有效地减小 表面粗糙度值。
图4－41 加工塑性材料时切削速度对表面粗糙度的影响
影响切削加工表面 粗糙度的因素
刀具几何形状 切削用量 工件材料
一、 概 述
零件的机械加工质量不仅指加工精度，而且 包括加工表面质量。
机械加工后的零件表面实际上不是理想的光滑表面， 它存在着不同程度的表面粗糙度、冷硬、裂纹等表面缺陷。 虽然只有极薄的一层（几微米~几十微米），但都错综复 杂地影响着机械零件的精度、耐磨性、配合精度、抗腐蚀 性和疲劳强度等，从而影响产品的使用性能和寿命，因此 必须加以足够的重视。
❖ 脆性材料：加工脆性材料时，其切削呈碎粒状，
由于切屑的崩碎而在加工表面留下许多麻点，使表 面粗糙。
（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
选择低速宽刀精切和高速精切， 可以得到较小的表面粗糙度。
➢加工表面的冷作硬化，一般能提高零件的耐磨 性。因为它使磨擦副表面层金属的显微硬度提高， 塑性降低，减少了摩擦副接触部分的弹性变形和 塑性变形。 ➢并非冷作硬化程度越高，耐磨性就越高。这是 因为过分的冷作硬化，将引起金属组织过度“疏 松”，在相对运动中可能会产生金属剥落，在接 触面间形成小颗粒，使零件加速磨损。
表面质量的含义（内容）
零件表面质量
表面微观几何 形状特征
表面物理力学 性能的变化
表面粗糙度 表面波度
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．表面质量对零件耐磨性的影响
图4－38 表面粗糙度与初期磨损量的关系
（2）表面层的冷作硬化对零件耐磨性的影响
•残留面积↓ →Ra↓ •前角↑→ Ra↓ •后角↑→摩擦↓→Ra↓ •刃倾角会影响实际工作前角
• v↑→ Ra↓ •f↑→ Ra↑ •ap对Ra影响不大，太小会 打滑，划伤已加工表面
•材料塑性↑→ Ra↑ •同样材料晶粒组织大↑→ Ra↑ ，常用正火、调质处理
刀具材料、刃磨质量
•刀具材料强度↑→ Ra↓ •刃磨质量↑→ Ra↓ •冷却、润滑↑→ Ra↓
2．表面质量对零件疲劳强度的影响
（1）表面粗糙度对零件疲劳强度的影响 表面粗糙度越大，抗疲劳破坏的能力越差。 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。
表面粗糙度值越小，表面缺陷越少，工件耐疲劳 性越好；反之，加工表面越粗糙，表面的纹痕越深， 纹底半径越小，其抗疲劳破坏的能力越差。
❖砂轮转速越高，单位时间内通过被磨表面的磨粒数越 多，表面粗糙度值就越小。
❖工件转速对表面粗糙度值的影响刚好与砂轮转速的影 响相反。工件的转速增大，通过加工表面的磨粒数减少， 因此表面粗糙度值增大。
❖砂轮的纵向进给量小于砂轮的宽度时，工件表面将被 重叠切削，而被磨次数越多，工件表面粗糙度值就越小。
图4－47 砂轮上的磨粒