第五章 机械加工表面质量
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表面粗糙度值越高，凹谷越深、越尖锐， 尤其是当表面有裂纹时，对零件的腐蚀作 用就越强烈
5.1.3 表面完整性的概念
表面完整性:
由于受控制的不同制造方法的影响，导致材 料表面状态或性质变化的结果
5.1.3 表面完整性的概念
表面完整性的评价指标有以下五类：
(1)表面形貌—如粗糙度； (2)表面缺陷 —如表面裂纹； (3)微观组织与表面层冶金学、化学特性—
第五章 机械加工表面质量
5.1 机械加工表面质量概述 5.2 影响加工表面粗糙度的主要因素及
其控制措施 5.3 影响表面层物理、机械性能的主要
因素 5.4 机械加工中的振动
5.1 机械加工表面质量概述
5.1.1 表面质量的含义 5.1.2 机械加工表面质量对零件使用性
能的影响 5.1.3 表面完整性的概念
几何形状误差，它是介于宏观形状误差与表面 粗糙度之间的周期性几何形状误差，其大小以 波长和波高表示
2、加工表面层的物理、机械性能的 变化
主要有以下三方面的内容：
（1）表面层因塑性变形产生的加工硬化 （ 亦 称 冷 作 硬 化 ） （ cold work hardening）；
（2）表面层因切削或磨削热引起的金相 组织（metallographic organism）变化；
当零件受到正压力时，两表面的实际接触 部分产生很大的压强，两表面相对运动时， 实际接触的凸峰处产生弹性变形、塑性变 性、剪切等现象，产生较大的摩擦阻力， 引起表面的磨损，从而在一定程度上使零 件原有精度有所丧失
1、表面质量对耐磨性的影响
表面粗糙度对磨损的影响极大
适当的表面粗糙度可以有效减轻零件的磨损 但表面粗糙度值过低，也会导致磨损加剧
5.1.1 表面质量的含义
任何机械加工方法所获得的已加工表面 实际上都不可能是绝对理想的表面，它 总会存在一定程度的微观几何形状误差、 划痕、裂纹、表面层的金相组织变化及 表面层的残余应力等缺陷，这些均会影 响零件的使用性能、寿命、可靠性，进 而影响产品的质量
因此，机械加工既要保证零件的尺寸、 形状和位置精度，还要保证一定的加工 表面质量
5.1.3 表面完整性的概念
3、扩大数据组
它是在标准数据组基础上，扩大了力学性能试验和 工程技术专门要求的检测，以满足设计对表面质量 的深大要求
2、表面质量对零件配合性质的影响
对于间隙配合的表面，如果粗糙度值过大
相对运动时摩擦磨损就大 经初期磨损后配合间隙就会增大很多 从而改变了应有的配合性质 甚至使得机器出现漏气、漏油或晃动而不能
正常工作
2、表面质量对零件配合性质的影响
对于过盈配合的表面，在将轴压入孔内时， 配合表面的部分凸峰会被挤平，使实际过 盈量减小
5.1.1 表面质量的含义
加工表面质量包含两方面的内容：
表面几何形状特征 表面层物理、机械性能的变化
1．加工表面几何形状特征
（1）表面粗糙度 表面粗糙度指已加工表面纹理波距在1mm以下
的微观几何形状误差，其大小是以表面轮廓的 算术平均偏差Ra或微观不平度的平均高度Rz表 示的
（2）表面波度 表面波度指已加工表面纹理波距在1～10ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱm的
（3）表面层因力或热的作用产生的残余 应力（remanent stress
5.1.2 机械加工表面质量对零件使 用性能的影响
1、表面质量对耐磨性的影响 2、表面质量对零件配合性质的影响 3、表面质量对疲劳性能的影响 4、表面质量对零件抗腐蚀性能的影响
1、表面质量对耐磨性的影响
两个零件的表面相互接触时，由于表面总 是存在一定程度的粗糙不平，实际上不是 全部表面接触，而只是一些凸峰接触，一 个表面的凸峰可能伸入另一表面的凹谷中， 形成犬牙交错
若表面粗糙度值过大，即使设计时对过盈量 进行一定补偿，并按此进行加工，取得有效的 过盈量，但其配合的强度与具有同样有效过盈 量的低粗糙度配合表面的过盈配合相比，仍要 低得多
2、表面质量对零件配合性质的影响
有配合要求的表面一般都要求有适当小的 表面粗糙度，配合精度越高，要求配合表 面的粗糙度越小
3、表面质量对疲劳性能的影响
在交变载荷作用下，零件表面的微观不平、 划痕和裂纹等缺陷会引起应力集中现象， 在零件表面的微观低凹处的应力容易超过 材料的疲劳极限而出现疲劳裂纹，造成疲 劳损坏
4、表面质量对零件抗腐蚀性能的影响
当零件在有腐蚀性介质的环境中工作时， 腐蚀性介质容易吸附和积聚在粗糙表面的 凹谷处，并通过微细裂纹向内渗透
当两者间呈一定角度或表面纹理方向无规则时， 摩擦阻力最小
2、表面质量对零件配合性质的影响
对于相互配合的零件，无论是间隙配合 （clearance fit）、过渡配合（transition fit），还是过盈配合（interference fit）， 如果配合表面的粗糙度值过大，必然会影 响到它们的实际配合性质
如金相组织、表层化学性能、微观裂纹；
(4)表层物理机械性能—如显微硬度； (5)表层的其它工程技术特性 如对光的
反射性能。
5.1.3 表面完整性的概念
根据零件技术要求不同，表面完整性的评价指标 分成三个级别标准进行评定。这三个级别中后一 级是前一级的发展
5.1.3 表面完整性的概念
三个级别规定如下： 1、基本数据组 (1)表面粗糙度和表面纹理组织; (2)宏观组织 (10×或更低倍数) —宏观裂纹，
➢因为表面如此光滑，存储润滑油的能力很差，金属 分子的吸附力增大，难以获得良好的润滑条件，紧 密接触的两表面便会发生分子粘合现象而咬合起来， 金属表面发热而产生胶合，导致磨损加剧
1、表面质量对耐磨性的影响
表面加工纹理方向对摩擦也有很大影响
当表面纹理与相对运动方向垂直时，摩擦阻力 最大
当表面纹理与相对运动方向相同时，摩擦阻力 最小
腐蚀的显示; (3)微观组织与表面冶金学特性 微观裂纹、塑
性变形、表面层相变、显微结构变化、金相显微 组织评价；
5.1.3 表面完整性的概念
三个级别规定如下： 2、标准数据组
是在基本数据组的基础上增加根据零件使用的应力条 件、环境介质、温度条件和加工要求提出的物理-力 学特性要求，包括： ①基本数据组 ②疲劳强度 ③ 残余应力和变形 ④应力腐蚀试验要求。
5.1.3 表面完整性的概念
表面完整性:
由于受控制的不同制造方法的影响，导致材 料表面状态或性质变化的结果
5.1.3 表面完整性的概念
表面完整性的评价指标有以下五类：
(1)表面形貌—如粗糙度； (2)表面缺陷 —如表面裂纹； (3)微观组织与表面层冶金学、化学特性—
第五章 机械加工表面质量
5.1 机械加工表面质量概述 5.2 影响加工表面粗糙度的主要因素及
其控制措施 5.3 影响表面层物理、机械性能的主要
因素 5.4 机械加工中的振动
5.1 机械加工表面质量概述
5.1.1 表面质量的含义 5.1.2 机械加工表面质量对零件使用性
能的影响 5.1.3 表面完整性的概念
几何形状误差，它是介于宏观形状误差与表面 粗糙度之间的周期性几何形状误差，其大小以 波长和波高表示
2、加工表面层的物理、机械性能的 变化
主要有以下三方面的内容：
（1）表面层因塑性变形产生的加工硬化 （ 亦 称 冷 作 硬 化 ） （ cold work hardening）；
（2）表面层因切削或磨削热引起的金相 组织（metallographic organism）变化；
当零件受到正压力时，两表面的实际接触 部分产生很大的压强，两表面相对运动时， 实际接触的凸峰处产生弹性变形、塑性变 性、剪切等现象，产生较大的摩擦阻力， 引起表面的磨损，从而在一定程度上使零 件原有精度有所丧失
1、表面质量对耐磨性的影响
表面粗糙度对磨损的影响极大
适当的表面粗糙度可以有效减轻零件的磨损 但表面粗糙度值过低，也会导致磨损加剧
5.1.1 表面质量的含义
任何机械加工方法所获得的已加工表面 实际上都不可能是绝对理想的表面，它 总会存在一定程度的微观几何形状误差、 划痕、裂纹、表面层的金相组织变化及 表面层的残余应力等缺陷，这些均会影 响零件的使用性能、寿命、可靠性，进 而影响产品的质量
因此，机械加工既要保证零件的尺寸、 形状和位置精度，还要保证一定的加工 表面质量
5.1.3 表面完整性的概念
3、扩大数据组
它是在标准数据组基础上，扩大了力学性能试验和 工程技术专门要求的检测，以满足设计对表面质量 的深大要求
2、表面质量对零件配合性质的影响
对于间隙配合的表面，如果粗糙度值过大
相对运动时摩擦磨损就大 经初期磨损后配合间隙就会增大很多 从而改变了应有的配合性质 甚至使得机器出现漏气、漏油或晃动而不能
正常工作
2、表面质量对零件配合性质的影响
对于过盈配合的表面，在将轴压入孔内时， 配合表面的部分凸峰会被挤平，使实际过 盈量减小
5.1.1 表面质量的含义
加工表面质量包含两方面的内容：
表面几何形状特征 表面层物理、机械性能的变化
1．加工表面几何形状特征
（1）表面粗糙度 表面粗糙度指已加工表面纹理波距在1mm以下
的微观几何形状误差，其大小是以表面轮廓的 算术平均偏差Ra或微观不平度的平均高度Rz表 示的
（2）表面波度 表面波度指已加工表面纹理波距在1～10ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱm的
（3）表面层因力或热的作用产生的残余 应力（remanent stress
5.1.2 机械加工表面质量对零件使 用性能的影响
1、表面质量对耐磨性的影响 2、表面质量对零件配合性质的影响 3、表面质量对疲劳性能的影响 4、表面质量对零件抗腐蚀性能的影响
1、表面质量对耐磨性的影响
两个零件的表面相互接触时，由于表面总 是存在一定程度的粗糙不平，实际上不是 全部表面接触，而只是一些凸峰接触，一 个表面的凸峰可能伸入另一表面的凹谷中， 形成犬牙交错
若表面粗糙度值过大，即使设计时对过盈量 进行一定补偿，并按此进行加工，取得有效的 过盈量，但其配合的强度与具有同样有效过盈 量的低粗糙度配合表面的过盈配合相比，仍要 低得多
2、表面质量对零件配合性质的影响
有配合要求的表面一般都要求有适当小的 表面粗糙度，配合精度越高，要求配合表 面的粗糙度越小
3、表面质量对疲劳性能的影响
在交变载荷作用下，零件表面的微观不平、 划痕和裂纹等缺陷会引起应力集中现象， 在零件表面的微观低凹处的应力容易超过 材料的疲劳极限而出现疲劳裂纹，造成疲 劳损坏
4、表面质量对零件抗腐蚀性能的影响
当零件在有腐蚀性介质的环境中工作时， 腐蚀性介质容易吸附和积聚在粗糙表面的 凹谷处，并通过微细裂纹向内渗透
当两者间呈一定角度或表面纹理方向无规则时， 摩擦阻力最小
2、表面质量对零件配合性质的影响
对于相互配合的零件，无论是间隙配合 （clearance fit）、过渡配合（transition fit），还是过盈配合（interference fit）， 如果配合表面的粗糙度值过大，必然会影 响到它们的实际配合性质
如金相组织、表层化学性能、微观裂纹；
(4)表层物理机械性能—如显微硬度； (5)表层的其它工程技术特性 如对光的
反射性能。
5.1.3 表面完整性的概念
根据零件技术要求不同，表面完整性的评价指标 分成三个级别标准进行评定。这三个级别中后一 级是前一级的发展
5.1.3 表面完整性的概念
三个级别规定如下： 1、基本数据组 (1)表面粗糙度和表面纹理组织; (2)宏观组织 (10×或更低倍数) —宏观裂纹，
➢因为表面如此光滑，存储润滑油的能力很差，金属 分子的吸附力增大，难以获得良好的润滑条件，紧 密接触的两表面便会发生分子粘合现象而咬合起来， 金属表面发热而产生胶合，导致磨损加剧
1、表面质量对耐磨性的影响
表面加工纹理方向对摩擦也有很大影响
当表面纹理与相对运动方向垂直时，摩擦阻力 最大
当表面纹理与相对运动方向相同时，摩擦阻力 最小
腐蚀的显示; (3)微观组织与表面冶金学特性 微观裂纹、塑
性变形、表面层相变、显微结构变化、金相显微 组织评价；
5.1.3 表面完整性的概念
三个级别规定如下： 2、标准数据组
是在基本数据组的基础上增加根据零件使用的应力条 件、环境介质、温度条件和加工要求提出的物理-力 学特性要求，包括： ①基本数据组 ②疲劳强度 ③ 残余应力和变形 ④应力腐蚀试验要求。