机械加工技术第四章 机械加工表面质量
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而压缩残余应力则可使耐疲劳强度提高。
例如：板簧表面进行喷丸强化以使表面产生压应力，提高疲劳强度。
机械加工技术
第四章机械加工表面质量
3．表面质量对零件耐蚀性的影响 (1) 表面粗糙度对耐蚀性的影响 零件的耐蚀性在很大程度上取决于表面粗糙度。大气中所含气体和液体
与金属表面接触时，会凝聚在金属表面上而使金属腐蚀。 表面粗糙度值越大，加工表面与气体、液体接触的面积越大，腐蚀物质
本章重点： 表面质量对零件使用性能和寿命的影响； 控制表面粗糙度应采取的措施； 产生表面层加工硬化、残余应力的影响因素； 控制和改善工件表面质量的方法； 振动对加工质量的影响及减振措施。
本章难点： 振动产生的原因及特点； 消减振动的措施。
机械加工技术
第一节 概 述
一、机械加工表面质量的含义
第四章机械加工表面质量
机械加工技术
二、零件表面质量对使用性能的影响
1．表面质量对零件耐磨性的影响 1) 表面粗糙度对耐磨性的影响
零件的耐磨性与摩擦副的材料、 润滑和表面质量有关。磨损过程可分 为三个阶段（初期磨损、正常磨损、 急剧磨损）。
第四章机械加工表面质量
表面粗糙度对零件表面磨损的影 响很大。一般说来，表面粗糙度值越 小，其耐磨性越好。但是表面粗糙度 值太小，因接触面容易发生分子粘接， 且润滑液不易存储，磨损反而增加。
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第四章机械加工表面质量
2．加工后表面层金属的力学、物理性能
（1）加工表面层因塑性变形产生的加工硬化 表面层金属硬度的变化用硬化程度和硬化深度两个指标来衡量。 加工硬化，使表面层金属的显微硬度有所提高。 一般情况下，硬化层的深度可达0.05 mm～0.30 mm；若采用滚压加
工，硬化层的深度可达几个毫米。
越容易沉积于凹坑中，耐蚀性能就越差。
(2) 表面层力学、物理性能对耐蚀性的影响 当零件表面层有残余压应力时，能够阻止表面裂纹的进一步扩大，有利 于提高零件表面抵抗腐蚀的能力。
4．表面质量对零件之间配合质量的影响 表面质量对零件配合质量的影响很大。 对于间隙配合的表面，如果太粗糙，初期磨损量就很大，配合间隙迅速
(3) 加工硬化对耐磨性的影响
加工硬化使表面层金属的显微硬度提高，塑性降低，减少了摩擦副接 触部分的弹塑性变形，故可减少磨损。
但并不是说加工硬化的程度越高耐磨性越好，加工硬化程度过高时， 硬化层容易脱落。
机械加工技术
第四章机械加工表面质量
2．表面质量对零件疲劳强度的影响 (1) 表面粗糙度对耐疲劳性的影响 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
在一定条件下有一个初期磨损量 最小的表面粗糙度，称为最佳表面粗 糙度值。
机械加工技术
第四章机械加工表面质量
(2) 表面纹理对耐磨性的影响
表面纹理的纹理形状及刀纹方向将影响有效接触面积与润滑液的存留。
圆弧状、凹坑状表面纹理的耐磨性好；尖峰状的表面纹理由于摩擦副接 触面压强大，耐磨性较差。
在运动副中，两相对运动零件表面的刀纹方向均与运动方向相同时，耐 磨性较好；两者的刀纹方向均与运动方向垂直时，耐磨性最差；其余情况居 于上述两种状态之间。
机械零件在加工过程中： 加工后残留着不同程度的表面粗糙度，表面波度等微观几何形状误差 划痕、裂纹等缺陷 加工后还会产生表面层残余应力、加工硬化等物理、力学性能的变化，
工件加工后的种种特征虽然只产生在很薄的表面层中，但对零件使用的 可靠性、耐久性影响极大。
因此，机械零件的加工质量，除了加工精度外，还包含表面质量（表面 完整性）。
加大，改变了配合性质。 对于过盈配合表面，表面粗糙度越大，两表面相配合时表面凸峰易被挤
掉，会使过盈量减少。 对于过渡配合表面，则兼有上述两种配合的影响。表面的残余应力影响
零件配合的稳定性。因此配合质量要求高时，表面的粗糙度值要小。
机械加工技术
第四章机械加工表面质量
机械加工表面质量有下列两方面的含义。
机械加工技术
1．加工表面的几何形状特征
第四章机械加工表面质量
(1)表面粗糙度 表面粗糙度是加工表面的微观几何形状误差，其波长与波高比值小于50。
(2) 波度 加工表面不平度中波长与波高的比值等于50～1000的几何形状误差称为
波度，它是由机械加工中的振动引起的。 当波长与波高比值大于1000时，称为宏观几何形状误差。例如：圆度误差、
面越粗糙，表面的纹痕越深，纹底半径越小，其抵抗疲劳破坏的能力越差。 钢材对应力集中最为敏感，钢材的强度极限越高，对应力集中的敏感程
度就越大，而铸铁和有色金属对应力集中的敏感性较弱。 (2) 表面层加工硬化对耐疲劳性的影响 表面层金属的加工硬化能够阻止疲劳裂纹的生长，可提高零件的耐疲劳
强度。 在实际加工中，加工表面发生加工硬化的同时，必然伴随产生残余应力。 残余应力有拉应力和压应力之分，拉伸残余应力将使耐疲劳强度下降，
圆柱度误差等，它们属于加工精度范畴。
机械加工技术
第四章机械加工表面质量
(3) 纹理方向 纹理方向是指表面刀纹的方向，它取决于表面形成过程中所 采用的机械加工方法。下图给出了各种纹理方向及其符号标注。
(4) 表面缺陷 表面缺陷是在加工表面上一些个别位置上出现的缺陷，例如 砂眼、气孔、裂纹和划痕等。
机械加工技术
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第四章机械加工表面质量
第四章 机械加工表面质量
第一节 概述 第二节 影响加工表面粗糙度的因素 第三节 影响加工表面力学、物理性能的因素 第四节 机械加工中的振动
机械加工技术
第四章机械加工表面质量
教学要求： 掌握机械加工表面质量的含义、表面质量对零件使用性能和寿命影响； 掌握表面粗糙度形成的原因、影响因素及应采取的措施； 掌握表面层力学、物理性能的变化及其影响因素； 掌握控制和改善工件表面质量的方法； 了解振动产生的原因，掌握振动对加工质量的影响及减振措施。
(2) 加工表面层金属的金相组织变化 切削热的作用会引起表面层金属的金相组织发生变化。如在磨削淬火
钢时，由于磨削热的影响会引起淬火钢中的马氏体的分解，或出现回火组 织等。
(3) 加工表面层金属的残余应力 由于切削力和切削热的综合作用，表面层金属的晶格将发生不同程度
的塑性变形或产生金相组织的变化，使表面层金属产生残余应力。
例如：板簧表面进行喷丸强化以使表面产生压应力，提高疲劳强度。
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第四章机械加工表面质量
3．表面质量对零件耐蚀性的影响 (1) 表面粗糙度对耐蚀性的影响 零件的耐蚀性在很大程度上取决于表面粗糙度。大气中所含气体和液体
与金属表面接触时，会凝聚在金属表面上而使金属腐蚀。 表面粗糙度值越大，加工表面与气体、液体接触的面积越大，腐蚀物质
本章重点： 表面质量对零件使用性能和寿命的影响； 控制表面粗糙度应采取的措施； 产生表面层加工硬化、残余应力的影响因素； 控制和改善工件表面质量的方法； 振动对加工质量的影响及减振措施。
本章难点： 振动产生的原因及特点； 消减振动的措施。
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第一节 概 述
一、机械加工表面质量的含义
第四章机械加工表面质量
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二、零件表面质量对使用性能的影响
1．表面质量对零件耐磨性的影响 1) 表面粗糙度对耐磨性的影响
零件的耐磨性与摩擦副的材料、 润滑和表面质量有关。磨损过程可分 为三个阶段（初期磨损、正常磨损、 急剧磨损）。
第四章机械加工表面质量
表面粗糙度对零件表面磨损的影 响很大。一般说来，表面粗糙度值越 小，其耐磨性越好。但是表面粗糙度 值太小，因接触面容易发生分子粘接， 且润滑液不易存储，磨损反而增加。
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第四章机械加工表面质量
2．加工后表面层金属的力学、物理性能
（1）加工表面层因塑性变形产生的加工硬化 表面层金属硬度的变化用硬化程度和硬化深度两个指标来衡量。 加工硬化，使表面层金属的显微硬度有所提高。 一般情况下，硬化层的深度可达0.05 mm～0.30 mm；若采用滚压加
工，硬化层的深度可达几个毫米。
越容易沉积于凹坑中，耐蚀性能就越差。
(2) 表面层力学、物理性能对耐蚀性的影响 当零件表面层有残余压应力时，能够阻止表面裂纹的进一步扩大，有利 于提高零件表面抵抗腐蚀的能力。
4．表面质量对零件之间配合质量的影响 表面质量对零件配合质量的影响很大。 对于间隙配合的表面，如果太粗糙，初期磨损量就很大，配合间隙迅速
(3) 加工硬化对耐磨性的影响
加工硬化使表面层金属的显微硬度提高，塑性降低，减少了摩擦副接 触部分的弹塑性变形，故可减少磨损。
但并不是说加工硬化的程度越高耐磨性越好，加工硬化程度过高时， 硬化层容易脱落。
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第四章机械加工表面质量
2．表面质量对零件疲劳强度的影响 (1) 表面粗糙度对耐疲劳性的影响 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
在一定条件下有一个初期磨损量 最小的表面粗糙度，称为最佳表面粗 糙度值。
机械加工技术
第四章机械加工表面质量
(2) 表面纹理对耐磨性的影响
表面纹理的纹理形状及刀纹方向将影响有效接触面积与润滑液的存留。
圆弧状、凹坑状表面纹理的耐磨性好；尖峰状的表面纹理由于摩擦副接 触面压强大，耐磨性较差。
在运动副中，两相对运动零件表面的刀纹方向均与运动方向相同时，耐 磨性较好；两者的刀纹方向均与运动方向垂直时，耐磨性最差；其余情况居 于上述两种状态之间。
机械零件在加工过程中： 加工后残留着不同程度的表面粗糙度，表面波度等微观几何形状误差 划痕、裂纹等缺陷 加工后还会产生表面层残余应力、加工硬化等物理、力学性能的变化，
工件加工后的种种特征虽然只产生在很薄的表面层中，但对零件使用的 可靠性、耐久性影响极大。
因此，机械零件的加工质量，除了加工精度外，还包含表面质量（表面 完整性）。
加大，改变了配合性质。 对于过盈配合表面，表面粗糙度越大，两表面相配合时表面凸峰易被挤
掉，会使过盈量减少。 对于过渡配合表面，则兼有上述两种配合的影响。表面的残余应力影响
零件配合的稳定性。因此配合质量要求高时，表面的粗糙度值要小。
机械加工技术
第四章机械加工表面质量
机械加工表面质量有下列两方面的含义。
机械加工技术
1．加工表面的几何形状特征
第四章机械加工表面质量
(1)表面粗糙度 表面粗糙度是加工表面的微观几何形状误差，其波长与波高比值小于50。
(2) 波度 加工表面不平度中波长与波高的比值等于50～1000的几何形状误差称为
波度，它是由机械加工中的振动引起的。 当波长与波高比值大于1000时，称为宏观几何形状误差。例如：圆度误差、
面越粗糙，表面的纹痕越深，纹底半径越小，其抵抗疲劳破坏的能力越差。 钢材对应力集中最为敏感，钢材的强度极限越高，对应力集中的敏感程
度就越大，而铸铁和有色金属对应力集中的敏感性较弱。 (2) 表面层加工硬化对耐疲劳性的影响 表面层金属的加工硬化能够阻止疲劳裂纹的生长，可提高零件的耐疲劳
强度。 在实际加工中，加工表面发生加工硬化的同时，必然伴随产生残余应力。 残余应力有拉应力和压应力之分，拉伸残余应力将使耐疲劳强度下降，
圆柱度误差等，它们属于加工精度范畴。
机械加工技术
第四章机械加工表面质量
(3) 纹理方向 纹理方向是指表面刀纹的方向，它取决于表面形成过程中所 采用的机械加工方法。下图给出了各种纹理方向及其符号标注。
(4) 表面缺陷 表面缺陷是在加工表面上一些个别位置上出现的缺陷，例如 砂眼、气孔、裂纹和划痕等。
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第四章机械加工表面质量
第四章 机械加工表面质量
第一节 概述 第二节 影响加工表面粗糙度的因素 第三节 影响加工表面力学、物理性能的因素 第四节 机械加工中的振动
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第四章机械加工表面质量
教学要求： 掌握机械加工表面质量的含义、表面质量对零件使用性能和寿命影响； 掌握表面粗糙度形成的原因、影响因素及应采取的措施； 掌握表面层力学、物理性能的变化及其影响因素； 掌握控制和改善工件表面质量的方法； 了解振动产生的原因，掌握振动对加工质量的影响及减振措施。
(2) 加工表面层金属的金相组织变化 切削热的作用会引起表面层金属的金相组织发生变化。如在磨削淬火
钢时，由于磨削热的影响会引起淬火钢中的马氏体的分解，或出现回火组 织等。
(3) 加工表面层金属的残余应力 由于切削力和切削热的综合作用，表面层金属的晶格将发生不同程度
的塑性变形或产生金相组织的变化，使表面层金属产生残余应力。