第1920讲第四章机械加工表面质量
➢表面层的残余应力
切削力和切削热综合作用下，表面层金属晶格 会发生不同程度的塑形变形或产生金相组织的变 化，使表层金属产生残余应力。
➢表面层金相组织的变化
切削热引起
第1920讲第四章机械加工表面质量
•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。
•1、刀尖的几何因素的影响 • 切削加工后表面粗糙度的值主要取决于切削残留面积 的高度，影响残留面积高度的因素有：刀尖圆弧半径rε， 主偏角kr、副偏角kr′，进给量f。如图所示
第1920讲第四章机械加工表面质量
•一、切削加工表面粗糙度 .
图: 理论表面粗糙度
第1920讲第四章机械加工表面质量
•一、切削加工表面粗糙度 .
• 任何机械加工所得到的零件表面．实际上都不是 完全理想的表面，实践表明，机械零件的破坏．一般总 是从表面层开始的。这说明零件的表面质量是至关重要 的．它对产品的质量有很大影响。 • 研究加工表面质量的目的，就是要掌握机械加工 的各种工艺因素对加工表面质量影响的规律，以便应用 这些规律控制加工过程．最终达到提高加工表面质量、 提高产品使用性能的目的。
第1920讲第四章机械加 工表面质量
2020/11/25
第1920讲第四章机械加工表面质量
主要内容
•§4-1 加工表面质量对使用性能的影响 •§4-2 影响表面粗糙度的工艺因素 •§ 4-3 影响表面层力学物理性能的工艺因素
•§ 4-4 机械加工过程中的振动
第1920讲第四章机械加工表面质量
•第四章 机械加工表面质量
• 一、加工表面质量的概念
• 1、表面的几何形状误差 ➢表面粗糙度：加工表面的微观几何误差，波长与波高比值 小于50（ 微观几何形状误差：Ra---表面轮廓算术平均偏差； Rz---微观不平点高度）。 ➢表面波度：加工表面不平度波长与波高比值在50~1000的几 何形状误差（宏观几何形状误差：圆度误差、圆柱度误差) ➢纹理方向：表面刀纹的方向（图4-2） ➢伤痕：加工表面个别位置出现的缺陷
第1920讲第四章机械加工表面质量
•一. 加工表面层的冷作硬化
•2、影响表面冷作硬化的因素
•以切削加工为例： •⑴ 切削用量影响 ➢ f↑→切削力↑→塑变↑→冷硬↑
➢ 切削速度影响复杂：（力与热 综合作用结果）
• 一方面：切削速度v↑→塑变↓→
•
冷硬↓
• 另一方面：切削热作用时间短，
•使冷硬程度有所增加
•（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。
第1920讲第四章机械加工表面质量
•二、表面质量对零件使用性能的影响
•4.表面质量对零件配合质量的影响 •（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。
•（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 为它使摩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。
第1920讲第四章机械加工表面质量
•二、表面质量对零件使用性能的影响
•（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，
第1920讲第四章机械加工表面质量
•二、表面质量对零件使用性能的影响
•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。
重要结论：刀具的几何形状影响工件
的表面粗糙度。生产中，一般应减小 f 和 来提高表面粗糙度。
第1920讲第四章机械加工表面质量
•一、切削加工表面粗糙度 •切削残留面积的高度： ➢直线刃车刀（a） ➢圆弧刃车刀（b）
第1920讲第四章机械加工表面质量
•一、切削加工表面粗糙度
•2、物理因素的影响
•（1）工件材料的影响
第1920讲第四章机械加工表面质量
•一、切削加工表面粗糙度
•（3）进给量的影响
• 减小进给量 f 有增大的趋势，效率降低。
•（4）其它因素的影响
• 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。
第1920讲第四章机械加工表面质量
•二、磨削加工后的表面粗糙度
2、物理因素对Ra的影响
热多---塑变增加----晶粒拉长、裂纹、堆积 （1）磨削用量 V砂轮增大-----塑变小---------Ra小 V工件增大-----塑变增大-------Ra大 磨深增大-----塑变增大-------Ra大
❖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。
❖ 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
第1920讲第四章机械加工表面质量
•二、磨削加工后的表面粗糙度
1.几何因素 单位面积上刻痕越多，即单位面积的磨粒数越多，刻
痕的等高性越好，则磨削表面的粗糙度值越小。
（1）磨削用量对表面粗糙度的影响 V砂轮增大----Ra小 纵向进给量小----Ra小 V工件增大-----Ra大 （2）砂轮粒度和砂轮修整对表面粗糙度的影响 磨粒粒度号大（磨粒细）-----Ra小 磨粒间距小-------Ra小
•Hλ
•RZ
•RZ
•λ
• a）波度
b）表面粗糙
度
第1920讲第四章机械加工表面质量
• 一、加工表面质量的概念
几何形状误差>刀纹方向
第1920讲第四章机械加工表面质量
• 一、加工表面质量的概念
• 2、表层金属的力学物理性能和化学性能。
➢表面层金属的冷作硬化 •（一般加工：0.05~0.30mm •滚压加工：几个毫米）
如右上图所示，由国家标准规定的表面粗糙度定义， 轮廓的算术平均偏差：
阴影部分面积 / 测量长度 同理，如右下图所示，取测量长度为f的一段工件廓，则 理论表面粗糙度为：
阴影部分面积 / 测量长度=
第1920讲第四章机械加工表面质量
•一、切削加工表面粗糙度
而三角形底边长度
.
即：
则
而工件外圆的轮廓的算术平均偏差（理论表面粗糙 度）为：
延缓疲劳裂纹的扩展，从而提高零件的疲劳强度。
第1920讲第四章机械加工表面质量
•二、表面质量对零件使用性能的影响
•3．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。
第1920讲第四章机械加工表面质量
•§4-1 加工表面质量对使用性能的影响
• 一、加工表面质量的概念
•表面微观几 何形状特征
•加工表面质 量
•表面物理力 学性能的变化
•表面粗糙度 •表面波度 •表纹面理波方度向 •伤痕
•表面层冷作硬化 •表面层残余应力 •表面层金相组织的变化
第1920讲第四章机械加工表面质量
➢ 切削深度影响不大
•硬度(HV)
•40
0
•v =170(m/min)
•30
•135(m/min)
0
•100(m/min
•20
•5)0(m/min)
0
•工件材料：45
•10
0 •0
•0. 2
•0. •0. •0. 4 •f (mm6 /r) 8
• f 和 v 对冷硬的影响
第1920讲第四章机械加工表面质量
第1920讲第四章机械加工表面质量
•二、磨削加工后的表面粗糙度
2.砂轮的选择
粒度大------Ra小（46—60号） 砂轮硬度----硬度大，磨粒不易脱落，自锐性差，塑变大 砂轮组织——磨粒、结合剂、气孔的比例 砂轮材料 氧化物（刚玉）----磨削钢类件 碳化物（碳化硅，碳化硼）----铸铁，硬质合金 高硬（人造金刚石，立方氮化硼）---极小Ra
第1920讲第四章机械加工表面质量
•二、表面质量对零件使用性能的影响
❖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，容易造成干摩擦而 加剧磨损；表面粗糙度太小，接触面间容易发生分子粘接， 机械咬合作用增大。 ❖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。
第1920讲第四章机械加工表面质量
•一、切削加工表面粗糙度
机械加工表面加工质量
由于切屑的崩碎而在加工表面留下许多麻点，使表 面粗糙。
机械加工表面加工质量
（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
（1）磨削用量
▪ 砂轮的转速↑ →材料塑性变形↓ → 表面粗
糙度值↓ ；
▪磨削深度↑、工件速度↑ → 塑性变形↑ →表
面粗糙度值↑ ； 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。
机械加工表面加工质量
（2）工件材料
•太硬易使磨粒磨钝 →Ra ↑ ； •太软容易堵塞砂轮→Ra ↑ ； •韧性太大，热导率差会使磨
影响显微硬度因素
•塑变引起的冷硬
•金相组织变化引起 的硬度变化
表面物理力学 性能
影响残余应力因素
•冷塑性变形 •热塑性变形 •金相组织变化
影响金相组织变化 因素
•切削热
机械加工表面加工质量
1. 表面层的冷作硬化
（1） 表面层加工硬化的产生
定义：机械加工时，工件表面层金属受到 切削力的作用产生强烈的塑性变形，使晶 格扭曲，晶粒间产生剪切滑移，晶粒被拉 长、纤维化甚至碎化，从而使表面层的强 度和硬度增加，这种现象称为加工硬化， 又称冷作硬化和强化。
机械加工表面加工质量
三、表面层金相组织变化与磨削烧伤
1.表面层金相组织变化与磨削烧伤的产生
切削加工中，由于切削热的作用，在工件的加 工区及其邻近区域产生了一定的温升。
定义：磨削加工时，表面层有很高的温度，当 温度达到相变临界点时，表层金属就发生金相组织 变化，强度和硬度降低、产生残余应力、甚至出现 微观裂纹。这种现象称为磨削烧伤。
机械制造工艺学 第四节 机械加工表面质量
2）砂轮的粒度和砂轮的修整对表面粗糙度的影响
砂轮的粒度
磨粒间的距离
磨粒的大小
砂轮的粒度号越大， 磨粒和磨粒间离越小
砂轮的粒度号↑ ，参与磨削的磨粒↑ ，粗糙度↓ ；
修整砂轮时，纵向进给量对表面粗糙度的影响甚大； 纵向进给量↓ ，砂轮表面的等高性越好 ，粗糙度 ↓ ；
（2）金属表面层的塑性变形 在磨削过程中，由于磨粒大多具有很大的负前角，很不锋 利，所以大多数磨粒在磨削时只是对表面产生挤压作用而使表 面出现塑性变形，磨削时的高温更加剧了塑性变形，增大了表 面粗糙度值。
表面层的加工硬化对疲劳强度影响 适当的加工硬化能阻碍已有裂纹的继续扩大和新裂纹的产生，有助于 提高疲劳强度。但加工硬化程度过大，反而易产生裂纹，故加工硬化程度 应控制在一定范围内。
拉应力加剧疲劳裂纹的产生和扩展；
3．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
（二）、表面层的残余应力 l、表面层残余应力及其产生的原因 表面层残余应力 外部载荷去除后，工件表面层及其与
基体材料的交界处仍残存的互相平衡的应力。
表面层残余应 力产生的原因
(1)冷态塑性变形引起的残余应力 (2)热态塑性变形引起的残余应力 (3)金相组织变化引起的残余应力
(1)冷态塑性变形引起的残余应力
其中： H——加工后表面层的显微硬度
H0——材料原有的显微硬度
(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 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
第四章 机械加工质量及其控制
工艺系统刚度主要取决于薄弱环节的刚度。
2）机床刚度
y机床 y主轴 y刀架 y尾座
k主轴＝ k尾架＝ k刀架＝ Fp 2 y主轴 Fp 2 y尾架 Fp y刀架
机床的刚度取决于部件的刚度。
（2）工艺系统刚度对加工精度的影响
常见的几种工艺系统中其低刚度环节所在位置:
镗孔：工件进给孔为椭圆形。
避免措施
提高主轴及箱体的制造精度、选用高精度的轴承、提高主轴 部件的装配精度、对高速主轴部件进行平衡、对滚动轴承进 行预紧等，均可提高机床主轴的回转精度。
2）导轨误差
(a) 在水平面 内的直线度误 差 误差敏感方向
(b) 在垂直平面 内的直线度
ΔR ≈Δ22/D 设Δ2=
工艺系统的刚度在不同的加工位置上是各不相同的，当主轴箱 刚度与尾座刚度相等时，工艺系统刚度在工件全长上的差别最 小，工件在轴截面内几何形状误差最小。
在车床上加工短而粗的光轴（工件刚度相对于机床刚度大 得多），已知径向切削分力
Fp
=1000N，主轴刚度
k主轴
=100000N/mm，尾座刚度
k尾座
=50000N/mm，
正确地选用刀具材料和选用新型耐磨的刀具材料，合理地选 用刀具几何参数和切削用量，正确地刃磨刀具，正确地采用冷 却润滑液等，均可有效地减少刀具的尺寸磨损。必要时还可采 用补偿装置对刀具尺寸磨损进行自动补偿。
10000.054 mm， 加工一合金钢管，其外径为
工件长度
l =2100mm，圆柱度公差在全长范围内
c）采用合理的装夹方式和加工方式
2）减小切削力及其变化 合理地选择刀具材料、 增大前角和主偏角、对 工件材料进行合理的热 处理以改善材料的加工 性能等，都可使切削力 减小。
机械加工精度与加工表面质量
机械加工精度与加工表面质量机械加工精度和加工表面质量是衡量机械加工工艺质量的两个重要指标。
机械加工精度是指加工件在尺寸、形状、位置和几何特征等方面的精确度，而加工表面质量则是指加工件表面的光洁度、粗糙度以及表面缺陷等特征。
这两个指标在现代制造业中具有重要的意义，直接关系到产品的质量和性能。
1. 机械加工精度机械加工精度通常表示加工件与其设计尺寸之间的误差。
机械加工精度的高低直接影响着加工件的装配性能和使用寿命。
常见的机械加工精度包括以下几个方面：1.1 尺寸精度尺寸精度是指加工件的几何尺寸与其设计尺寸之间的偏差。
尺寸精度可以通过测量加工件的长度、直径、角度等几何参数来评估。
通常，尺寸精度可以分为直线度、平行度、圆度、圆柱度、角度度等几个方面。
1.2 形状精度形状精度是指加工件的形状与设计形状之间的误差。
形状精度通常包括圆度、平面度、圆锥度、曲率半径等方面。
1.3 位置精度位置精度是指加工件上各个特征点的位置与设计位置之间的误差。
位置精度可以通过测量加工件上的特征点坐标来评估。
常见的位置精度指标有平行度、垂直度、位置误差等。
2. 加工表面质量加工表面质量是指加工件表面的光洁度、粗糙度以及表面缺陷等特征。
加工表面质量直接影响着摩擦、磨损、润滑等性能，同时也会影响产品的外观质量。
常见的加工表面质量指标包括以下几个方面：2.1 光洁度光洁度是指加工件表面的光亮程度。
光洁度往往是使用表面粗糙度指标来评估的，一般可通过光学显微镜、表面形貌仪等设备进行测量。
2.2 粗糙度粗糙度是指加工件表面的不规则程度。
表面粗糙度通常用Ra值表示，Ra值越小代表表面越光滑。
可以通过表面粗糙度仪进行测量，也可以使用触摸法、光学法等方法。
2.3 表面缺陷表面缺陷是指加工件表面的瑕疵、裂纹、划痕等缺陷。
表面缺陷会降低产品的整体质量和可靠性，因此正常加工过程中要尽量避免表面缺陷的产生。
3. 如何提高机械加工精度和加工表面质量为了提高机械加工精度和加工表面质量，可以从以下几个方面入手：3.1 选择合适的机床和刀具机床和刀具是机械加工的基础设备，选择合适的机床和刀具对于提高加工精度和表面质量非常重要。
机械加工表面质量解析PPT课件
刀具相对于工件作进给运动时，在加工表面留下了切削层残留面 积，其形状是刀具几何形状的复映。其理论上的最大粗糙度 Rmax可由刀具形状、进给量f，按几何关系求得。 1) 当刀尖圆弧半径rε一定时： 2) 当背吃刀量ap和进给量f很小时，粗糙度主要由刀尖圆弧构 成： 措施：减小进给量f、主偏角Kr、副偏角Kr'以及增大刀尖圆弧半 径rε，均可减小残留面积的高度。
➢ 3、表面层残余应力：是由于加工过程中切削变形和 切削热的影响，工件表面层产生残余应力。
第4页/共45页
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
➢
粗糙度过大或过小都会引起工作时的迅速磨损，
一定工作条件下通常存在一个最佳表面粗糙度。
✓
表面粗糙度值过大—〉实际接触面积↓—〉单位
应力↑—〉峰部之间产生塑性变形、弹性变形和剪
实际机械加工后的表面层残余应力及其分布，是上 述三方面因素综合作用的结果，在一定条件下，其中某 一或二种因素可能起主导作用。
第21页/共45页
2、 磨削裂纹的产生
磨削加工中热态塑性变形和金相组织变化的影响较大， 故大多数磨削零件的表面层往往有残余拉应力。当残余拉 应力超过材料的强度极限时，零件表面就会出现裂纹。有 的磨削裂纹也可能不在工件的外表面，而是在表面层下成 为肉眼难以发现的缺陷。磨削裂纹一般很浅 。
金属冷作硬化的结果，使金属处于高能位不稳定状态， 只要一有条件，金属的冷硬结构本能地向比较稳定的结构转 化。这些现象统称为弱化（回复）。机械加工过程中产生的 切削热，将使金属在塑性变形中产生的冷硬现象得到恢复。
由于金属在机械加工过程中同时受到力因素和热因素的作 用，机械加工后表面层金属的最后性质取决于强化和弱化两 个过程的综合。
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。
7.机械加工表面质量
工
法．研具与工件之间的磨粒能从工件表面上切去
表
极微薄的一层材料，得到尺寸误差和表面粗糙度
面 质 量
极低的表面．研磨后工件的尺寸误差可以在 0.001~0.003mm内，表面粗糙度．
的
工 艺
途
径
(4) 抛光
控
抛光是在布轮＼布盘或砂带等软的磨具上涂抛光
制
膏来加工工件的．抛光器具高速旋转，由抛光膏
加
的机械刮擦和化学作用将粗糙表面的峰顶去掉，
的 大随机性的接触条件,以突出它们间的高点,进行相互
工 修整,使误差逐步均化而得到消除,从而获得极光的表
艺 途
面和高于磨具原始精度的加工精度.
径
光整加工工艺的共同特点是没有与磨削深度相对应
的磨削用量参数,一般只规定加工时的很低的单位切
控 制
削压力,因此加工过程中的切削力和切削热都很小, 从而能获得很低的表面粗糙度.表面层不会产生热损
面
质
量
的
工
艺
途
径
（2）超精加工 超精加工是用细粒度的砂条以一定
的压力压在作低速旋转运动的工件表面上，并在
控
轴向作往复运动，工件或砂条还作轴向进给运动
制
以进行微量切削（图８．１5）的加工方法，超
加 工 表
精加工后的表面粗超度低（０.0012~0.08），留 有网状的痕迹,造成了良好的储油条件，故表面
零件表面经过加工后，表面层的物理、机械、冶金和
化学性能都变得和基体材料不同了。
2. 冷压强化工艺
控
制
加 工 表
对于承受高应力、交变载荷的零件可以采用喷丸、液 压、挤压、等表面强化工艺使表面层产生残余压应力
机械制造工艺课件第四章机械加工表面质量
机械制造工艺
★★★
第四章
第一节
第二节 第三节 第四节
机械加工表面质量
基本概念
表面粗糙度的形成及其影响因素 加工表面力学物理性能的变化及其影响因素 机械加工中的振动
★★★
机械制造工艺
基本慨念
★★★
第一节
零件机械加工表面质量是指零件在机械加工后 表面层的微观几何形状误差和力学物理性能。零件 机械加工后表面层中存在着表面粗糙度、表面波度、 表面加工纹理等微观几何形状误差以及伤痕等缺陷， 零件表面层在加工过程中还会产生加工硬化、金相 组织变化及残余应力等现象。上述种种因素综合作 用的结果，直接影响了零件的寿命及可靠性，从而 影响产品的质量和使用性能。
★★★
机械制造工艺
★★★
图4-2
初期磨损量与零件表面粗糙度 1—轻载荷 2—重载荷
★★★
机械制造工艺
★★★
2、表面质量对零件疲劳强度的影响
零件在交变载荷的作用下，其表面微观不平的凹谷 处和表面层的缺陷处容易引起应力集中而产生疲劳裂纹， 造成零件的疲劳破坏。试验表明，减小零件表面粗糙度 值可以使零件的疲劳强度有所提高。因此，对于一些承 受交变载荷的重要零件，如曲轴其曲拐与轴颈交接处精 加工后常进行光整加工，以减小零件的表面粗糙度值， 提高其疲劳强度。
★★★
机械制造工艺
★★★
图4-3
表面残留面积
★★★
机械制造工艺
★★★
金属切削过程幻灯片
★★★
机械制造工艺
★★★
2、影响表面粗糙度的工艺因素及改善措施
（1）切削用量的影响 进给量大，切屑变形也大，切屑 与刀具前刀面的摩擦以及后刀面与已加工表面的摩擦加剧， 从而增大工件表面粗糙度值。因此，减小进给量利于减小工 vc 件表面粗糙度值。 切削速度对表面粗糙度的影响因工件材料而异。对于塑 性材料，一般情况下，低速或高速切削时，不会产生积屑瘤， 故加工表面粗糙度值都较小，但在中等切削速度下，塑性材 料的工件容易产生积屑瘤或鳞刺，且塑性变形较大,如图4-4 所示。对于脆性材料，加工表面粗糙度主要是由于脆性挤裂 碎裂而成，与切削速度关系较小。所以精加工塑性材料时往 往选择高速或低速精切，以获得较小的表面粗糙度值。
《机械加工质量》讲解教学课件
准。
只要零件加工误差不超过零件图上按零件的
设计要求和公差标准规定的偏差，就算保证了
零件加工精度的要求。
二、 表面质量 所谓表面质量是指零件加工以后的表面层状态。
它可以从以下两个方面来评定：
1. 表面微观几何特征
（1）表面粗糙度
H2
H3
H1
表面粗糙度是指已加
工表面微观几何形状误差。
它是由加工中的残留面积、
如果工件是一根光轴，最大挠度发生在工件的中
间位置。在挠度大的位置处，切削最薄，而两端切
削最厚，因此最后加工的零件形状成腰鼓形，产生
圆柱度误差。
c.刀具的刚度不足引起的加工误差 yd
一般的刀具，如外圆车刀、面铣刀等，在误差敏感方 向上的刚度很大，可以认为刀具在工件全长上，其变形 量近似不变，即由于其变形引起的加工误差为尺寸误差 （直径变大）。
表面位置：绝对的平行、垂直、
1. 加工精度：零件加工以后的实际几何参数与同理轴想等几。何参数的
接近程度。（宏观几何特征）
尺寸精度：加工后，工件表面的实际尺寸与理想尺 寸的接近程度。(直径,长度,距离等)
形状精度：加工后，工件表面的实际形状与理想形 状的接近程度。(直线度,平面度,圆柱度)
位置精度：加工后工件表面之间的实际位置与理想位 置的接近程度。(平行度,垂直度,同轴度等)
钻头的径向刚度较低，容易导致加工孔的尺寸、形 状、位置误差。
镗孔过程中，不同的镗孔方式会造成不同的误差。 因此，钻孔时使用钻套；镗孔时使用导向支撑来提供刀 具的刚度，减少加工误差。
d.工艺系统刚度所引起的加工误差
y yx ygj yd
＋
＝
注意： ● 工件的装夹方式与工件的刚度
什么是机械加工表面质量？机械加工表面质量含义
什么是机械加工表面质量？机械加工表面质量含义零件的表面质量是机械加工质量的重要组成部分，表面质量是指机械加工后零件表面层的微观几何结构及表层金属材料性质发生变化的情况。
经机械加工后的零件表面并非理想的光滑表面，它存在着不同程度的粗糙波纹、冷硬、裂纹等表面缺陷。
虽然只有极薄的一层（～0 .15mm），但对机器零件的使用性能有着极大的影响；零件的磨损、腐蚀和疲劳破坏都是从零件表面开始的，特别是现代化工业生产使机器正朝着精密化、高速化、多功能方向发展，工作在高温、高压、高速、高应力条件下的机械零件，表面层的任何缺陷都会加速零件的失效。
因此，必须重视机械加工表面质量。
一、机械加工表面质量的含义机器零件的加工质量不仅指加工精度，还包括加工表面质量，它是零件加工后表面层状态完整性的表征。
机械加工后的表面，总存在一定的微观几何形状的偏差，表面层的物理力学性能也发生变化。
因此，机械加工表面质量包括加工表面的几何特征和表面层物理力学性能两个方面的内容。
( 一) 加工表面的几何特征加工表面的微观几何特征主要包括表面粗糙度和表面波度两部分组成，如图5— 1所示。
表面粗糙度是波距L小于1mm的表面微小波纹；表面波度是指波距L在1～20mm之间的表面波纹。
通常情况下，当L/H（波距/波高）﹤50时为表面粗糙度，L/H=50～1000时为表面波度。
1 ．表面粗糙度表面粗糙度主要是由刀具的形状以及切削过程中塑性变形和振动等因素引起的，它是指已加工表面的微观几何形状误差。
2 ．表面波度主要是由加工过程中工艺系统的低频振动引起的周期性形状误差（图5— 1中L 2/H 2 ），介于形状误差（L 1/H 1﹥1000）与表面粗糙度（L 3/H 3﹤50）之间。
( 二)加工表面层的物理力学性能表面层的物理力学性能包括表面层的加工硬化、残余应力和表面层的金相组织变化。
机械零件在加工中由于受切削力和热的综合作用，表面层金属的物理力学性能相对于基本金属的物理力学性能发生了变化。