机械加工表面质量概述

表面层的残余应力状态对疲劳强度影响很大。当表面残余应力为压应力时，可 延缓疲劳裂纹扩展。而残余应力为拉应力时，零件的疲劳强度降低。
3. 对零件耐腐蚀性能的影响
零件的表面粗糙度对耐腐蚀性也有影响，当零件在潮湿的空气中或在腐蚀性 介质中工作时。会发生化学腐蚀或电化学腐蚀。由于粗糙表面的凹谷处容易积聚 腐蚀性介质而发生化学腐蚀，或在两种材料表面粗糙度的凸峰间容易产生电化学 作用而引起电化学腐蚀。腐蚀过程会从波谷底部向材料深处扩展。所以。减少表 面粗糙度可以提高零件的耐腐蚀性。
发生不同程度的金相组织的变化。
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
表面越粗糙，配合表面间的实际有效接触面积越小，单位面积压力增大，表面 易磨损。但过于光滑的表面却不利于润滑油的贮存，还会增加两表面的分子吸附作 用，磨损也会加剧。在一定载荷情况下，摩擦副表面有一最佳粗糙度，过大或过小 的粗糙度会使初期磨损量增大，使总的耐磨时间缩短，如下图所示。
4. 对零件配合性质的影响
在间隙配合中，如果配合表面粗糙度较大，则在初期磨损阶段磨损量就大， 造成零件的尺寸发生变化，使配合间隙增大，改变了配合性质。在过盈配合中， 如果配合表面粗糙，则装配后表面的波峰产生塑性变形，从而使有效过盈量减小 ，减弱了过盈配合的结合强度。因此，在设计零件时，对于配合精度要求高的零 件应该规定较小的表面粗糙度。

5. 对零件接触刚度的影响
表面粗糙度对零件的接触刚度有很大的影响，表面粗糙度越小，则接触刚度 越高。
另外，表面粗糙度对零件间的密封性和摩擦系数也有很大的影响，粗糙度小 则密封性好，摩擦系数小；反之则密封性差，摩擦系数大。
第二节 机械加工后的表面粗糙度
一、切削加工后的表面粗糙度
切削加工后工件表面粗糙度产生的因素主要有三方面，即：几何因素、物理 因素和加工中工艺系统的振动。
机械加工表面质量概述
2020年4月21日星期二
第八章 目录
★第一节 机械加工表面 质量概述
★第二节 机械加工后的 表面粗糙度
★第三节 机械加工后表 面层物理机械性能
★第四节 控制加工表面 质量的工艺途径
☆ 一 表面质量的含义 ☆ 二 表面质量对零件使用性能的影响 ☆ 一 切削加工后的表面质量 ☆ 二 磨削加工后的表面质量 ☆ 一 机械加工后表面层的冷作硬化 ☆ 二 机械加工后表面层金相组织的变化 ☆ 三 机械加工后表面层的残余应力 ☆ 一 减小残余拉应力的途径 ☆ 二 采用冷压表面强化工艺 ☆ 三 采用精密和光整加工
表面粗糙度大（特别是在零件上应力集中区的粗糙度大）将大大降低零件的疲 劳强度，如下图所示。
对于不同的材料，表面粗糙度对疲劳强度的影响程度也不同，这是因为不同的 材料对应力集中的敏感程度不同。
适当的硬作硬化可提高零件的疲劳强度，但硬化过度，则容易在零件表面产生 微裂纹，造成疲劳扩展，反而降低疲劳强度。
第八章 机械加工表面质量
一台机器在正常的使用过程中，其零件的工作性能会逐渐变坏，甚至出现突 然损坏而失效。究其原因往往不是因为强度不够或刚度不足，大多数是由于磨损 、腐蚀或疲劳破坏所致。而磨损、腐蚀和疲劳破坏都是发生在零件的表面，或是 从零件表面开始的。因此，加工表面质量将直接影响到零件的工作性能，尤其是 它的可靠性和使用寿命。因此，表面质量问题越来越受到各方面的重视。
在最外层生成氧化膜或其他化合物，并吸收、渗进了气体粒子，故称为吸附 层。
在加工过程中由切削力造成的表面塑性变形区称为压缩区，厚度约在几十至 几百微米内，随加工方法的不同而变化。其上部为纤维层，它由被加工材料与刀 具间的摩擦力造成。
另外切削热也会使表面层产生各种变化，如使材料产生相变以及晶粒大小发 生变化等。所以表面层的物理机械性能不同于基体，它包括如下三方面。
1. 几何因素 切削加工中由于进给运动的存在，在被加工表面上不可避免地要留下未曾切 削的残留面积，如图所示。该残余面积中峰谷间的高度差H越大，所获得的表面 将越粗糙。刀具给定后，高度差H理论上可通过计算求得。当不考虑刀具圆弧时 （用尖刀时）：
L／H＞1000时属于宏观几何形状偏差，即形状误差，属于加工精度的研究范 畴。
L／H＜50属于微观几何形状偏差，称为表面粗糙度。
L／H＝50～1000，则称为表面波度。表面粗糙度和表面波度都属于加工表面 质量范畴。
（1）表面粗糙度 它是指加工表面的微观几何形状误差，国家标准规定：表面粗糙度用在一定
（1）表面层的冷作硬化 工件在机械加工过程中，表面层金属产生了强烈的塑性变形，使表面层的强
度和硬度都高于加工前，这种现象称为表面冷作硬化。
（2）表面层的残余应力 在切削或磨削加工过程中，由于切削变形和切削热的影响，加工表面层会产
生残余应力。
（3）表面层的金相组织变化 机械加工特别是磨削加工中，工件表面在切削热产生的高温的作用下，常会
第一节 机械加工表面质量概述
一、表面质量的含义
任何机械加工所得的表面，实际上不可能是理想的光滑表面，总是存在一定 的微观几何形状偏差。表面层材料在加工时受切削力、切削热等的影响，也会使 原有的物理机械性能发生变化。因此，所谓机械加工表面质量就是指表面几何形 状和物理机械性能这两方面。
1. 表面层的几何形状 加工后的表面几何形状．总是以“峰”、“谷”交替出现的形式偏离其理想的光 滑表面的，如图所示。其偏差又有宏观、微观之分，一般以波距（峰与峰或谷与 谷间的距离）L和波高（峰、谷间的高度）H的比值加以区别。
长度内（称为基本长度）轮廓的算术平均偏差值Ra或十点平均高度Rz作为评定指 标。
（2）表面波度 它是介于宏观几何形状与微观几何形状误差（粗糙度）之间的周期性几何形
状误差。表面波度通常是由于加工过程中工艺系统的低频振动造成的。
2. 表面层的物理机械性能 表面层的材料在加工时会产生物理、机械和化学性质的变化，上图所示为加 工表面层沿深度的变化。
粗糙度的轮廓形状和加工纹路方向也与零件的耐磨性有关，如下图所示。
表面层的冷作硬化可提高零件的耐磨性，但硬化过度，则由于表面层与基体金 属的硬度相差过大，造成表面层金属的剥落，使磨损加剧。
当表面层金属的金相组织发生变化时，其物理机械性能也会发生相应的变化， 从而影响零件的耐磨性。
2. 对零件疲劳强度的影响