机械加工表面质量及其控制(PPT 77页)_9492
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15
❖表面粗糙度太大，接触表面的实际压强增大，粗糙不平的 凸峰相互咬合、挤裂、切断，故磨损加剧； ❖表面粗糙度太小，也会导致磨损加剧。因为表面太光滑， 存不住润滑油，接触面间不易形成油膜，容易发生分子粘结 而加剧磨损。 ❖表面粗糙度的最佳值与机器零件的工作情况有关，载荷加 大时，磨损曲线向上、向右移动，最佳表面粗糙度值也随之 右移。
一、切削加工表面粗糙度
刀尖圆弧半径
主偏角
切削残留面积的高度
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 26
表面粗糙度实验因素水平编码
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。
12
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。
表示方法
冷硬层深度 h
硬化程度
N
13
(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
机械加工表面质量及其控制(PPT 77页)
第六章 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
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
23
机械制造工艺学
第三章 机械加工表面质量及 其控制
3.2 影响加工表面粗糙度的工 艺因素及其改善措施
24
3.2.1 切削加工表面粗糙度影响因素与改进
➢直线刃车刀（图a）
中工艺系统低频振动所 引起。
4
5
1、轮廓算术平均偏差
轮廓算术平均偏差
6
2．微观不平度十点高度R
微观不平度十点高度Rz示意图
7
轮廓最大高度Ry 示意图
8
9
铣刀
ap 工件
被测表面
Ra
Ra
工件
10
11
纹理方向 是指表面刀纹的方向，取决于表面形成所采 用的机械加工方法。一般运动副或密封件对纹理方向有要求。
加工质量包含的内容
3
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。
波距与波高
波距：峰与峰或谷与谷间的距离， 以L表示；
波高：峰与谷间的高度，以H
表示。
L/H>1000时，属于宏观几何形状误差；
L/H<50时，属于微观形状误差，称作表面粗糙度； L/H=50～ 1000时，称作表面波度； 主要是由机械加工过程
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。
2
3.1.1 加工表面质量的概念
加工质量
表面质量
表面粗糙度 表面几何形状精度 波度
纹理方向 伤痕 (划痕、裂纹、砂眼等)
表层加工硬化 表面物理、机械性能 表层金相组织变化
表层残余应力
表面粗糙度较大，则降低了配合精度。 （2）表面残余应力对零件工作精度的影响
表面层有较大的残余应力，就会影响它们精度的稳 定性。
21
4．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
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。残余应力超过材料强度极限就会产生表面裂纹。
14
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：
H
f
ctgr ctgr
（3-1）
➢圆弧刃车刀（图b）
Hபைடு நூலகம் f2 8 r
（3-2）
➢影响因素：刀尖圆弧半径，主偏角，副偏角，
进给量。
H H
f
f
r
r
Ⅱ Ⅰ vf
κr
rε
Ⅱ
Ⅰ vf
a）
车削时残留面积的高度
b）
25
§6.2 影响表面粗糙度的工艺因素及其改善措施
表面粗糙度的形 几何因素
成和影响因素
物理因素
18
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。
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
22
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
粗糙度值越小，工件耐疲劳性越好
适度冷硬、残余压应力能提高疲 劳强度
对工作精度的 影响
19
（2）表面层冷作硬化与残余应力对零件疲劳强度的影响 适度的表面层冷作硬化能提高零件的疲劳强度。 残余应力有拉应力和压应力之分，残余拉应力容易使
已加工表面产生裂纹并使其扩展而降低疲劳强度 残余压应力则能够部分地抵消工作载荷施加的拉应力，
延缓疲劳裂纹的扩展，从而提高零件的疲劳强度。
20
3.表面质量对零件工作精度的影响 （1）表面粗糙度对零件配合精度的影响
16
（ 2 ）表面纹理对零件耐磨性的影响 ❖圆弧形、凹坑状表面纹理较耐磨。 ❖纹理与运动方向的关系
17
（3）表面层的冷作硬化对零件耐磨性的影响 ❖ 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。
❖表面粗糙度太大，接触表面的实际压强增大，粗糙不平的 凸峰相互咬合、挤裂、切断，故磨损加剧； ❖表面粗糙度太小，也会导致磨损加剧。因为表面太光滑， 存不住润滑油，接触面间不易形成油膜，容易发生分子粘结 而加剧磨损。 ❖表面粗糙度的最佳值与机器零件的工作情况有关，载荷加 大时，磨损曲线向上、向右移动，最佳表面粗糙度值也随之 右移。
一、切削加工表面粗糙度
刀尖圆弧半径
主偏角
切削残留面积的高度
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 26
表面粗糙度实验因素水平编码
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。
12
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。
表示方法
冷硬层深度 h
硬化程度
N
13
(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
机械加工表面质量及其控制(PPT 77页)
第六章 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
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
23
机械制造工艺学
第三章 机械加工表面质量及 其控制
3.2 影响加工表面粗糙度的工 艺因素及其改善措施
24
3.2.1 切削加工表面粗糙度影响因素与改进
➢直线刃车刀（图a）
中工艺系统低频振动所 引起。
4
5
1、轮廓算术平均偏差
轮廓算术平均偏差
6
2．微观不平度十点高度R
微观不平度十点高度Rz示意图
7
轮廓最大高度Ry 示意图
8
9
铣刀
ap 工件
被测表面
Ra
Ra
工件
10
11
纹理方向 是指表面刀纹的方向，取决于表面形成所采 用的机械加工方法。一般运动副或密封件对纹理方向有要求。
加工质量包含的内容
3
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。
波距与波高
波距：峰与峰或谷与谷间的距离， 以L表示；
波高：峰与谷间的高度，以H
表示。
L/H>1000时，属于宏观几何形状误差；
L/H<50时，属于微观形状误差，称作表面粗糙度； L/H=50～ 1000时，称作表面波度； 主要是由机械加工过程
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。
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3.1.1 加工表面质量的概念
加工质量
表面质量
表面粗糙度 表面几何形状精度 波度
纹理方向 伤痕 (划痕、裂纹、砂眼等)
表层加工硬化 表面物理、机械性能 表层金相组织变化
表层残余应力
表面粗糙度较大，则降低了配合精度。 （2）表面残余应力对零件工作精度的影响
表面层有较大的残余应力，就会影响它们精度的稳 定性。
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4．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
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。残余应力超过材料强度极限就会产生表面裂纹。
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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：
H
f
ctgr ctgr
（3-1）
➢圆弧刃车刀（图b）
Hபைடு நூலகம் f2 8 r
（3-2）
➢影响因素：刀尖圆弧半径，主偏角，副偏角，
进给量。
H H
f
f
r
r
Ⅱ Ⅰ vf
κr
rε
Ⅱ
Ⅰ vf
a）
车削时残留面积的高度
b）
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§6.2 影响表面粗糙度的工艺因素及其改善措施
表面粗糙度的形 几何因素
成和影响因素
物理因素
18
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。
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
22
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
粗糙度值越小，工件耐疲劳性越好
适度冷硬、残余压应力能提高疲 劳强度
对工作精度的 影响
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（2）表面层冷作硬化与残余应力对零件疲劳强度的影响 适度的表面层冷作硬化能提高零件的疲劳强度。 残余应力有拉应力和压应力之分，残余拉应力容易使
已加工表面产生裂纹并使其扩展而降低疲劳强度 残余压应力则能够部分地抵消工作载荷施加的拉应力，
延缓疲劳裂纹的扩展，从而提高零件的疲劳强度。
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3.表面质量对零件工作精度的影响 （1）表面粗糙度对零件配合精度的影响
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（ 2 ）表面纹理对零件耐磨性的影响 ❖圆弧形、凹坑状表面纹理较耐磨。 ❖纹理与运动方向的关系
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（3）表面层的冷作硬化对零件耐磨性的影响 ❖ 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。