机械加工表面质量加工培训讲义(PPT 78页)_9494
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机械加工质量培训课件PPT(共 104张)
图2-14 夹具误差的影响 1—夹具体 2—钻模板 3—钻模套 4—衬套 5—定位轴
在设计夹具时，对夹具上直接影响工件加工精度的 有关尺寸的制造公差一般取为工件上相应尺寸公差的 1/2～1/5。
夹具元件磨损将使夹具的误差增大。为保证工件加 工精度，夹具中的定位元件、导向元件、对刀元件等关 键易损元件均需选用高性能耐磨材料制造。
影响：有些加工方法（如车螺纹，滚齿，插齿等）， 要求刀具与工件之间必须具有严格的传动比关系。机床传 动链误差是影响这类表面加工精度的主要原因之一。
滚齿机传动系统图：
（2）刀具误差 1)刀具的制造误差 a.采用定尺寸刀具（例如钻头、铰刀、键槽铣刀、圆拉刀 等）加工时，刀具的尺寸误差和磨损将直接影响工件尺寸精度。 b.采用成形刀具（例如成形车刀、成形铣刀、齿模数铣刀、 成形砂轮等）加工时，刀具的形状误差和磨损将直接影响工件 的形状精度。 c.对于一般刀具（例如车刀、镗刀、铣刀等），其制造误 差对工件加工精度无直接影响
b.切削力F的作用方向变化（见图2-4镗床镗孔)
在切削力F的作用下， 主轴总是以其支承轴颈某 一固定部位与轴承内表面 的不同部位接触，因此， 轴承内表面的圆度误差将 直接反映为主轴径向圆跳 动δd，而主轴支承轴颈的 圆度误差则影响不大。
②主轴轴向窜动误差对加工精度的影响
主轴的纯轴向窜动对内、外圆加工没有影响，但所加工的 端面却与内外圆轴线不垂直。主轴每转一周，就要沿轴向窜动 一次，向前窜动的半周中形成右螺旋面，向后窜动的半周中形 成左螺旋面，最后切出如同端面凸轮一样的形状，并在端面中 心附近出现一个凸台。当加工螺纹时，则会产生单个螺距内的 周期误差。
第2章
机械加工质量
2.1 机械加工精度 2.2 机械加工的表面质量
在设计夹具时，对夹具上直接影响工件加工精度的 有关尺寸的制造公差一般取为工件上相应尺寸公差的 1/2～1/5。
夹具元件磨损将使夹具的误差增大。为保证工件加 工精度，夹具中的定位元件、导向元件、对刀元件等关 键易损元件均需选用高性能耐磨材料制造。
影响：有些加工方法（如车螺纹，滚齿，插齿等）， 要求刀具与工件之间必须具有严格的传动比关系。机床传 动链误差是影响这类表面加工精度的主要原因之一。
滚齿机传动系统图：
（2）刀具误差 1)刀具的制造误差 a.采用定尺寸刀具（例如钻头、铰刀、键槽铣刀、圆拉刀 等）加工时，刀具的尺寸误差和磨损将直接影响工件尺寸精度。 b.采用成形刀具（例如成形车刀、成形铣刀、齿模数铣刀、 成形砂轮等）加工时，刀具的形状误差和磨损将直接影响工件 的形状精度。 c.对于一般刀具（例如车刀、镗刀、铣刀等），其制造误 差对工件加工精度无直接影响
b.切削力F的作用方向变化（见图2-4镗床镗孔)
在切削力F的作用下， 主轴总是以其支承轴颈某 一固定部位与轴承内表面 的不同部位接触，因此， 轴承内表面的圆度误差将 直接反映为主轴径向圆跳 动δd，而主轴支承轴颈的 圆度误差则影响不大。
②主轴轴向窜动误差对加工精度的影响
主轴的纯轴向窜动对内、外圆加工没有影响，但所加工的 端面却与内外圆轴线不垂直。主轴每转一周，就要沿轴向窜动 一次，向前窜动的半周中形成右螺旋面，向后窜动的半周中形 成左螺旋面，最后切出如同端面凸轮一样的形状，并在端面中 心附近出现一个凸台。当加工螺纹时，则会产生单个螺距内的 周期误差。
第2章
机械加工质量
2.1 机械加工精度 2.2 机械加工的表面质量
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。
机械加工表面质量培训课件
机械加工表面质量培训课件1. 简介机械加工表面质量是衡量加工工件质量的一个重要指标。
优秀的表面质量能够提高工件的可靠性、延长使用寿命，同时也能够提高工件的外观，满足用户的审美需求。
本课程旨在介绍机械加工表面质量的概念、影响因素以及提升方法，帮助学员全面了解并掌握机械加工表面质量的核心知识。
2. 表面质量的定义表面质量是指工件表面的光洁度、粗糙度、平整度、硬度等特性。
一个良好的表面质量应该具备以下特点：•光洁度高：表面应该没有明显的毛刺、挂疤等缺陷，光洁度高，反射光线能够准确反射。
•粗糙度合适：表面的粗糙度应该适合工件所处工作环境，过高或过低的粗糙度都会对工件的性能造成影响。
•平整度高：表面应平整，不应出现明显的凹凸不平等。
•硬度适中：表面硬度要适合工件所需使用的环境。
机械加工表面质量主要受到材料的性质、加工工艺的选择、刀具的精度等因素的影响。
接下来，我们将详细介绍这些影响因素以及相应的提升方法。
3. 影响表面质量的因素3.1 材料的性质材料的性质对机械加工表面质量起到重要的影响。
一般来说，越容易加工的材料，其表面质量就越好。
以下是一些常见材料对表面质量的影响：•铜、铝等软材料：这些材料具有良好的可塑性和变形性能，加工过程中容易形成光滑的表面。
•不锈钢、合金材料等硬材料：这些材料相对较难加工，加工过程中容易产生毛刺、划痕等缺陷。
3.2 加工工艺的选择选择合适的加工工艺对机械加工表面质量至关重要。
以下是一些常见的加工工艺及对表面质量的影响：•铣削：铣削能够提供较好的表面质量，但由于刀具和切削刃的尺寸、锋利度等因素的不同，加工出的表面质量也会有所差异。
•研磨：研磨是一种用砂轮对工件表面进行加工的工艺，能够获得较高的表面质量。
但研磨过程中需注意砂轮的选择、磨削参数的合理设定等。
•高速切削：高速切削是一种以大尺寸、大转速、大进给速度进行切削的工艺，能够获得较好的表面质量。
3.3 刀具的精度刀具的精度对机械加工表面质量有着直接的影响。
第二节机械加工表面质量PowerPointPrese
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第二节机械加工表面质量 PowerPointPrese
•（2）物理因素的影响
•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。
❖材料金相组织：
对同样的材料，金相组织越粗大，加工表面粗糙度大，
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。
•粗糙度越大、工作精度降低
•残余应力越大，工作精度降低
•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
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•三、 影响表面粗糙度的因素及其控制
•1、切削加工表面粗糙度 •（1）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
面粗糙度值增大。
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•（2）磨削用量
❖ 砂轮的转速↑ →材料塑性变形↓ → Ra ↓ ； ❖ 磨削深度↑、工件速度↑ → 塑性变形↑ → Ra ↑ ；
• 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。
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第二节机械加工表面质量 PowerPointPrese
•（2）磨削烧伤的三种形式
• 淬火烧伤：
• 磨削时工件表面温度超过相变临界温度（碳钢为720） 时，则马氏体转变为奥氏体。在冷却液作用下，工件最外 层金属会出现二次淬火马氏体组织。其硬度比原来的回火 马氏体高，但很薄，其下为硬度较低的回火索氏体和屈氏 体。由于二次淬火层极薄，表面层总的硬度是降低的，这 种现象称为淬火烧伤。
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•（2）物理因素的影响
•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。
❖材料金相组织：
对同样的材料，金相组织越粗大，加工表面粗糙度大，
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。
•粗糙度越大、工作精度降低
•残余应力越大，工作精度降低
•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
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•三、 影响表面粗糙度的因素及其控制
•1、切削加工表面粗糙度 •（1）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
面粗糙度值增大。
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•（2）磨削用量
❖ 砂轮的转速↑ →材料塑性变形↓ → Ra ↓ ； ❖ 磨削深度↑、工件速度↑ → 塑性变形↑ → Ra ↑ ；
• 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。
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•（2）磨削烧伤的三种形式
• 淬火烧伤：
• 磨削时工件表面温度超过相变临界温度（碳钢为720） 时，则马氏体转变为奥氏体。在冷却液作用下，工件最外 层金属会出现二次淬火马氏体组织。其硬度比原来的回火 马氏体高，但很薄，其下为硬度较低的回火索氏体和屈氏 体。由于二次淬火层极薄，表面层总的硬度是降低的，这 种现象称为淬火烧伤。
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
机械加工质量的技术分析培训课件(共51张PPT)
砂轮转速↑→ 外表粗糙度值↓；
磨削深度↑→外表粗糙度值↑;
初磨较大进给量; 终磨无进给量磨削。
2. 砂轮的影响
3. 工件材料的影响
培训专用
2. 砂轮的影响
砂轮粒度: 磨粒越细， Ra越小。
但太细易被堵塞，烧伤工件外表。
砂轮硬度: 太硬或太软都不好；
砂轮修整: 使砂轮外表磨粒整齐又锐利。
砂轮材料: 刚玉类, 碳化硅类, 石等
2)冷校直引起的剩余应力
3)切削加工中引起的剩余应力
措施: 合理设计零件结构, 减小零件尺寸差异。 时效处理, 粗精分开
不采用冷校直
培训专用
1.直接减小 查明原因，设法 误差法 直接消除或减弱
2.误差补 造出新误差，抵
偿法
消原来的误差。
反拉法切削细长轴
a) 正向进给 b) 反向进给
通过导轨凸 起补偿横梁 变形
培训专用
主轴的纯径向跳动对加工精度的影响
镗床上 对圆度影响较大
车床上 对圆度影响较小
培训专用
主轴的纯角度摆动对加工精度的影响
镗床上，刀具旋转，圆度误差大
培训专用
减小主轴回转误差的措施
1.提高轴承精度。
2.提高主轴轴颈精度
3.提高轴承孔的精度、同轴度
4.减小主轴回转误差的影响。
培训专用
2、机床导轨误差
3. 工件材料
•太硬, 磨粒磨钝 →Ra↑；
•太软, 堵塞砂轮 →Ra↑ ； •太韧，使磨粒早期崩落 →Ra↑;
培训专用
四、外表层物理力学性能的影响因素及改进措施
•刀具形状 •切削用量 •工件材料
•磨削烧伤
•冷塑性变形 •热塑性变形 •金相组织变化
培训专用
磨削深度↑→外表粗糙度值↑;
初磨较大进给量; 终磨无进给量磨削。
2. 砂轮的影响
3. 工件材料的影响
培训专用
2. 砂轮的影响
砂轮粒度: 磨粒越细， Ra越小。
但太细易被堵塞，烧伤工件外表。
砂轮硬度: 太硬或太软都不好；
砂轮修整: 使砂轮外表磨粒整齐又锐利。
砂轮材料: 刚玉类, 碳化硅类, 石等
2)冷校直引起的剩余应力
3)切削加工中引起的剩余应力
措施: 合理设计零件结构, 减小零件尺寸差异。 时效处理, 粗精分开
不采用冷校直
培训专用
1.直接减小 查明原因，设法 误差法 直接消除或减弱
2.误差补 造出新误差，抵
偿法
消原来的误差。
反拉法切削细长轴
a) 正向进给 b) 反向进给
通过导轨凸 起补偿横梁 变形
培训专用
主轴的纯径向跳动对加工精度的影响
镗床上 对圆度影响较大
车床上 对圆度影响较小
培训专用
主轴的纯角度摆动对加工精度的影响
镗床上，刀具旋转，圆度误差大
培训专用
减小主轴回转误差的措施
1.提高轴承精度。
2.提高主轴轴颈精度
3.提高轴承孔的精度、同轴度
4.减小主轴回转误差的影响。
培训专用
2、机床导轨误差
3. 工件材料
•太硬, 磨粒磨钝 →Ra↑；
•太软, 堵塞砂轮 →Ra↑ ； •太韧，使磨粒早期崩落 →Ra↑;
培训专用
四、外表层物理力学性能的影响因素及改进措施
•刀具形状 •切削用量 •工件材料
•磨削烧伤
•冷塑性变形 •热塑性变形 •金相组织变化
培训专用
机械加工表面质量加工培训课件
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。
H N
H0
动画演示 8.8
2020/1/12
武汉理工大学机电工程学院
36/63
影响冷作硬化的因素
1) 刀具：刀具前角，切削变形，切削力，冷
作硬化
切削刃的钝圆半径 ，已加工表面在形 成过程中受挤压程度 ， 冷作硬化
表面加工硬化：合适的冷作硬化能阻碍疲劳
裂纹的出现和扩大，有助于提高疲劳强度。 但过高的加工硬化会增加表面脆性，反而降 低疲劳强度。
2020/1/12
武汉理工大学机电工程学院
12/63
5、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 堆积在零件表面凹处而发生化学腐蚀，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。
2020/1/12
武汉理工大学机电工程学院
13/63
三、机械加工后的表面粗糙度
影响切削加工后的表面粗糙度的因素
大致可归纳为四方面的原因： 几何因素：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 。 物理因素：被加工材料的塑性、硬度等 工艺因素：主要是切削用量的影响。
2、表面层的物理机械性能 表面层冷作硬化程度 表面层残余应力性质与大小 表面层金相组织的变化
表面粗糙度与波度
指已加工表面微观几何
表面粗糙度 动画演示 mov形ie状4-误1 差周，期由性加几工何中形的状残误留
表面波度
H N
H0
动画演示 8.8
2020/1/12
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影响冷作硬化的因素
1) 刀具：刀具前角，切削变形，切削力，冷
作硬化
切削刃的钝圆半径 ，已加工表面在形 成过程中受挤压程度 ， 冷作硬化
表面加工硬化：合适的冷作硬化能阻碍疲劳
裂纹的出现和扩大，有助于提高疲劳强度。 但过高的加工硬化会增加表面脆性，反而降 低疲劳强度。
2020/1/12
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5、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 堆积在零件表面凹处而发生化学腐蚀，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。
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三、机械加工后的表面粗糙度
影响切削加工后的表面粗糙度的因素
大致可归纳为四方面的原因： 几何因素：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 。 物理因素：被加工材料的塑性、硬度等 工艺因素：主要是切削用量的影响。
2、表面层的物理机械性能 表面层冷作硬化程度 表面层残余应力性质与大小 表面层金相组织的变化
表面粗糙度与波度
指已加工表面微观几何
表面粗糙度 动画演示 mov形ie状4-误1 差周，期由性加几工何中形的状残误留
表面波度
机械加工表面质量加工培训讲义
机械加工表面质量加工培训讲义一、引言机械加工表面质量是指在工件进行机械加工过程中，所要求的工件表面粗糙度、平整度和光洁度等几个指标的总和。
良好的表面质量不仅能增加工件的美观度，还能提高工件的功能性和耐久性。
本讲义将重点介绍机械加工过程中的表面质量加工技术和要点。
表面粗糙度是指工件表面的不规则特征和不平整程度。
常用的表面粗糙度表示方法有Ra、Rz 和Rmax等。
表面粗糙度的大小会直接影响到工件的摩擦性能、密封性能和耐磨性能。
在机械加工过程中，采取适当的加工工艺和刀具选择，控制切削速度和进给量等参数，可以有效地控制工件的表面粗糙度。
表面平整度是指工件表面的平面度或曲面度。
工件表面的平整度直接影响到工件与其他零部件的配合紧密度和密封性。
在机械加工过程中，要采取适当的夹具和工装装夹工件，合理选择刀具和切削参数，通过合理的加工路径和合理的刀具路径布局等操作，可以获得良好的表面平整度。
四、表面光洁度表面光洁度是指工件表面的光滑程度和光反射能力。
表面光洁度的好坏会直接影响到工件的视觉效果和反光性能。
在机械加工过程中，可以通过采用合适的润滑剂和冷却剂，控制切削温度的升高，减少表面切削烧伤和回火脆性，从而提高工件的表面光洁度。
五、常用的加工方法和工艺1.铣削加工：铣削加工是金属加工中常见且广泛应用的一种加工方法。
通过铣削刀具的旋转和进给运动，将工件表面上的金属材料去除，从而获得所需的表面质量。
2.磨削加工：磨削加工是通过砂轮等磨粒对工件表面进行磨削，以去除表面的金属层和尘埃，从而获得光洁度较高的表面质量。
3.拉削加工：拉削加工是通过在工件表面施加拉伸力，将金属材料拉伸变形，使工件表面产生塑性流动，从而达到改善表面粗糙度和平整度的目的。
4.镟削加工：镟削加工是通过旋转刀具的转动和进给运动，将工件表面上的金属材料去除，从而获得较高精度和平滑度的表面质量。
六、注意事项和常见问题1.加工过程中要注意刀具的选择和切削参数的合理设置，以避免过度切削和切削震动等问题。
《机械制造工艺学》的PPT课件第四章 机械加工表面质量
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。
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耐磨性、抗腐蚀性、配合质量和疲劳强 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。
4-2 机械加工表面的粗糙度及其影响因素
一、切削加工后的表面粗糙度 2、 切削加工表面粗糙度的影响因素
②切削速度的影响
加工塑性材料时，切削速度对表面粗糙度
的影响如图所示。积屑瘤和鳞刺仅在低速时产 生。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。
1、 切削加工表面粗糙度的形成
机械加工中，表面粗糙度形成的原因大致可归纳为几何
因素和物理力学因素两个方面。
第四章 机械加工表面质量
4-2 机械加工表面的粗糙度及其影响因素
一、切削加工后的表面粗糙度 1、 切削加工表面粗糙度的形成及影响因素
(1)几何因素
••刀主尖偏圆角弧kr、半副径偏rε 角kr′ •进给量f
机械加工表面质量
初期磨损量与粗糙度的关系
第四章 机械加工表面质量
4-1 加工表面质量的基本概念
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 （2）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。
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。
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耐磨性、抗腐蚀性、配合质量和疲劳强 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。
4-2 机械加工表面的粗糙度及其影响因素
一、切削加工后的表面粗糙度 2、 切削加工表面粗糙度的影响因素
②切削速度的影响
加工塑性材料时，切削速度对表面粗糙度
的影响如图所示。积屑瘤和鳞刺仅在低速时产 生。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。
1、 切削加工表面粗糙度的形成
机械加工中，表面粗糙度形成的原因大致可归纳为几何
因素和物理力学因素两个方面。
第四章 机械加工表面质量
4-2 机械加工表面的粗糙度及其影响因素
一、切削加工后的表面粗糙度 1、 切削加工表面粗糙度的形成及影响因素
(1)几何因素
••刀主尖偏圆角弧kr、半副径偏rε 角kr′ •进给量f
机械加工表面质量
初期磨损量与粗糙度的关系
第四章 机械加工表面质量
4-1 加工表面质量的基本概念
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 （2）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。
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2021/3/2
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。
机械加工表面质量加工培训讲义(PPT 78页)
表面质量的含义（内容）
零件表面质量
2021/3/2
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
（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4-38所示。 ❖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。
2021/3/2
2021/3/2
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
➢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
Hale Waihona Puke 粗糙度越大，疲劳强度越差适度冷硬、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
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对耐腐蚀性能 的影响
粗糙度越大，耐腐蚀性越差
2021/3/2
（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。
❖ 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。
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
2021/3/2
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
2021/3/2
影响切削加工表面 粗糙度的因素
•刀尖圆弧半径rε •主偏角kr、副偏角kr′ •进给量f（图4－40）
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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
2021/3/2
❖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。
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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
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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 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。
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。 2021/3/2
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
机械加工中，表面粗糙度形成的原因大致可归纳为几 何因素和物理力学因素两个方面。
（一）切削加工表面粗糙度
1、几何因素
H=f/(cotκr+cotκr′) H=f 2/(8rε)
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(8-1) (8-2)
刀具几何形状 切削用量 工件材料
•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
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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↓
（二）磨削加工表面粗糙度
1、 磨削中影响粗糙度的几何因素
工件的磨削表面是由砂轮上大量磨粒刻划出无数极细 的刻痕形成的，工件单位面积上通过的砂粒数越多，则刻 痕越多，刻痕的等高性越好，表面粗糙度值越小。
（1）砂轮的磨粒
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。
机械加工表面质量加工培训讲义(PPT 78页)
表面质量的含义（内容）
零件表面质量
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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
（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4-38所示。 ❖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。
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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
➢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
Hale Waihona Puke 粗糙度越大，疲劳强度越差适度冷硬、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
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对耐腐蚀性能 的影响
粗糙度越大，耐腐蚀性越差
2021/3/2
（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。
❖ 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。
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
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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
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影响切削加工表面 粗糙度的因素
•刀尖圆弧半径rε •主偏角kr、副偏角kr′ •进给量f（图4－40）
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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
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❖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。
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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
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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 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。
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。 2021/3/2
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
机械加工中，表面粗糙度形成的原因大致可归纳为几 何因素和物理力学因素两个方面。
（一）切削加工表面粗糙度
1、几何因素
H=f/(cotκr+cotκr′) H=f 2/(8rε)
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(8-1) (8-2)
刀具几何形状 切削用量 工件材料
•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
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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↓
（二）磨削加工表面粗糙度
1、 磨削中影响粗糙度的几何因素
工件的磨削表面是由砂轮上大量磨粒刻划出无数极细 的刻痕形成的，工件单位面积上通过的砂粒数越多，则刻 痕越多，刻痕的等高性越好，表面粗糙度值越小。
（1）砂轮的磨粒