机械加工表面质量
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
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PPT51页课件
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3. 表面纹理对耐磨性的影响
表面纹理的形状及刀纹方向对耐磨性的影响，纹理形状及刀纹方向影响有效接触面积与润滑液的存留。
4.表面层产生的金相组织变化对零件耐磨性的影响
金相组织的变化引起基体材料硬度的变化，进而影响零件的耐磨性。
5.2 加工表面质量对零件使用性能的影响
5.2 加工表面质量对零件使用性能的影响
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2.表面层冷作硬化与残余应力对耐疲劳性的影响 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：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：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。
5.4 影响加工表面层物理机械性能的因素
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衡量表面层加工硬化程度的指标有下列三项： 1）表面层的显微硬度H； 2）硬化层深度h； 3）硬化程度N N=(H-H0)/H0×100％ 式中 H0——工件原表面层的显微硬度。
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
总结:
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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）切削加工时表面粗糙度的影响因素
1. 几何因素
刀尖圆弧半径rε 主偏角kr、副偏角kr′ 进给量f
5.3 影响加工表面粗糙度的因素
（一）表面质量对零件耐磨性的影响
5.2 加工表面质量对零件使用性能的影响
零件磨损三个阶段：初期磨损阶段；正常磨损阶段；剧烈磨损阶段
零件耐磨性的影响因素： 摩擦副的材料；润滑条件；表面质量(接触面积)。
图5-1 磨损过程的基本规律
浅谈机械加工零件表面的质量控制措施
浅谈机械加工零件表面的质量控制措施机械加工零件表面质量对于产品的性能和外观有着重要影响，因此对于机械加工零件表面质量的控制尤为重要。
本文将从机械加工零件表面的质量要求、表面质量的评价和控制措施三个方面进行论述。
一、机械加工零件表面的质量要求机械加工零件表面的质量要求包括光洁度、平整度、粗糙度和表面缺陷等方面。
1. 光洁度要求：光洁度是指零件表面的平滑程度，光洁度的要求取决于零件所处的工作环境以及外观要求。
对于机械零件的表面，要求表面光滑、无明显的划痕和凹凸不平，以保证零件配合的精度和摩擦的稳定性。
2. 平整度要求：平整度是指零件表面的平坦程度，主要包括平面度、轮廓度等指标。
平整度的要求取决于零件的安装和工作要求，例如对于密封面零件，要求平面度较高，以确保密封性能。
3. 粗糙度要求：粗糙度是指零件表面的粗糙程度，常用Ra值来表示。
粗糙度的要求取决于零件的工作环境和功能要求，例如对于滑动副零件，要求表面粗糙度较低，以减小摩擦阻力和磨损。
4. 表面缺陷要求：表面缺陷包括划痕、毛刺、气孔、裂纹等。
表面缺陷的要求取决于零件的功能和外观要求，例如对于高精度的零件，要求表面无明显的划痕和缺陷，以保证零件的性能和外观质量。
二、表面质量的评价机械加工零件表面质量的评价可以通过目视检查、手感检查、测量检查等方法进行。
1. 目视检查：通过肉眼观察零件表面的光洁度、平整度和表面缺陷等方面的质量。
目视检查主要适用于外观质量要求较高的零件。
2. 手感检查：通过手触零件表面来判断光洁度、平整度和表面缺陷等方面的质量。
手感检查主要适用于外观质量要求较低但性能要求较高的零件。
3. 测量检查：通过使用测量仪器对零件表面的光洁度、平整度、粗糙度等指标进行测量，以得到数值化的表面质量数据。
测量检查主要适用于对表面质量有精确要求的零件。
三、控制措施为了保证机械加工零件表面质量的控制，可以采取以下措施。
1. 加工前准备措施：在进行加工前，要对机床、刀具等进行检查和维护，保证加工设备的正常运行。
机械加工表面质量
2．表面层物理 力学、化学性能
(1)表面粗糙度 (2)表面波度 (3)纹理方向 (4)伤痕——表面上一些个别位置 上出现的缺陷
(1)表面层加工硬化(冷作硬化)。 (2)表面层金相组织变化。
(3)表面层产生残余应力。
第一节 加工表面质量及其对使用性能的影响
第一节 加工表面质量及其对使用性能的影响
影响表层残余应力的因素
三、表层金属的残余应力——拉应力或者压应力
（一）残余应力产生的原因 1）冷塑性变形——使表层产生压缩残余应力，里层产生拉伸 残余应力。
原因：加工表面受刀具或砂轮磨粒的挤压和摩擦，产生拉伸塑性变形 ，此 时里层金属处于弹性变形状态，切削后里层金属趋于弹性恢复，但受 到已产生塑性变形的表层金属牵制
第三章 机械加工表面质量
本章学习主要要解决的问题 1. 机械加工表面质量的含义 2. 为什么要控制机械加工表面质量? 3. 哪些因素会影响表面质量? 4. 怎样提高表面质量?
第三章 机械加工表面质量
第一节 加工表面质量及其对使用性能的影响
一、机械加工表面质量的含义
1．表面的几何特征
2）热塑性变形——表层产生拉伸残余应力，里层产生压缩残 余应力。
原因：切削和磨削过程中，表层的温度比里层高，表层的热膨胀较大；加 工后零件冷却至室温时，表层金属体积的收缩受到里层的牵制。
影响表层残余应力的因素
3）相变引起的体积变化 金相组织的变化引起表层金属的比容增大，则表层金属将产生 压缩残余应力，而里层金属产生拉伸残余应力； 金相组织的变化引起表层金属的比容减小，则表层金属产生拉 伸残余应力，而里层金属产生压缩残余应力 。
• 提高砂轮速度，降低工件转速，减小纵向进给速度——增大单位面 积的磨粒数
表面质量概念机械加工表面质量是指零件在机械加工后表面层
２．加工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 （２）表面质量对零件疲劳强度的影响 （３）表面质量对零件耐腐蚀性的影响 （４）表面质量对配合性质的影响 （５）表面质量对零件的使用性能其他
方面的影响
（１）表面质量对零件耐磨性的影响
磨损过程的基本规律： 零件的磨损可分为三个阶段，如图1-17所示。 第Ⅰ阶段：（初期磨损阶段）由于摩擦副开始工作时，两个零件
④伤痕 在加工表面的一些个别位置上 出现的缺陷。
在加工表面的一些个别位置上出现的缺 陷。它们大多是随机分布的，例如砂眼、 气孔、裂痕和划痕等。
（２）表面层物理、化学和力学性能
●表面层加工硬化（冷作硬化）。 ●表面层金相组织变化及由此引起的表层金
属强度、硬度、塑性及耐腐蚀性的变化。 ●表面层产生残余应力或造成原有残余应力
表面层的加工硬化对耐磨性的影响
表面层的加工硬化，一般能提高耐磨性0.5～l 倍。这是因为加工硬化提高了表面层的强度， 减少了表面进一步塑性变形和咬焊的可能。但 过度的加工硬化会使金属组织疏松，甚至出现 疲劳裂纹和产生剥落现象，从而使耐磨性下降。 所以零件的表面硬化层必须控制在一定的范围 之内。
表面互相接触，一开始只是在两表面波峰接触，当零件受力时， 波峰接触部分将产生很大的压强，因此磨损非常显著。 第Ⅱ阶段：经过初期磨损后，实际接触面积增大，磨损变缓，进 入磨损的第Ⅱ阶段，即正常磨损阶段。这一阶段零件的耐磨性最 好，持续的时间也较长。 第Ⅲ阶段：由于波峰被磨平，表面粗糙度参数值变得非常小，不 利于润滑油的储存，且使接触表面之间的分子亲和力增大，甚至 发生分子粘合，使摩擦阻力增大，从而进入磨损的第Ⅲ阶段，即 急剧磨损阶段。
机械加工表面质量
机械加工表面质量1. 简介机械加工表面质量是机械制造过程中一个重要的质量指标，其直接影响着制品的外观和性能，特别是在涉及到接触表面的机械零件中。
机械加工表面质量的好坏会直接影响到摩擦、磨损、润滑和密封等方面的性能。
因此，对于机械加工表面质量的控制和评估非常重要。
2. 常见的机械加工表面缺陷机械加工表面质量的主要缺陷包括以下几种：2.1 粗糙度粗糙度是表面峰谷的高低起伏程度的度量，它直接影响到接触面的摩擦性能和润滑性能。
通常，粗糙度越小，表面质量越好。
2.2 铁锈机械加工过程中，如果没有采取适当的防护措施，金属表面容易受到空气中的氧气和水蒸气的腐蚀而产生铁锈。
铁锈不仅会损坏表面的光洁度，还会降低金属的强度和耐腐蚀性能。
2.3 划痕和切削工艺痕迹在机械加工过程中，操作不当或切削刀具磨损会导致表面出现划痕和切削工艺痕迹。
这些痕迹会影响零件的密封性能和外观质量。
2.4 焊接瑕疵在焊接过程中，不完全熔化、气孔、裂纹等问题容易导致焊接瑕疵。
焊接瑕疵不仅会降低表面质量，还会影响焊接接头的强度和密封性能。
2.5 水渍机械加工过程中，如果不对工件进行适当的清洗，可能会在表面留下水渍。
水渍不仅会降低表面的光洁度，还会影响涂层的附着力和防腐性能。
3. 表面质量评估为了评估机械加工表面质量，常见的方法包括目测评估和仪器测量两种。
3.1 目测评估目测评估是通过肉眼观察和触摸来对表面质量进行评估。
一般来说，表面光洁度、缺陷的数量和大小以及表面的平整程度可以通过目测进行初步评估，但是目测评估存在主观性较强，缺乏量化数据的问题。
3.2 仪器测量仪器测量可以通过使用专业的测量仪器来获取表面质量的精确数据。
常用的仪器包括三坐标测量仪、表面粗糙度测量仪等。
这些仪器可以对表面的粗糙度、平整度、峰谷高度等参数进行测量，并生成相应的数据报告。
4. 改善机械加工表面质量的方法为了改善机械加工表面质量，可以采取以下几种方法：4.1 选择合适的切削刀具和工艺参数在机械加工中，选择合适的切削刀具和工艺参数是提高表面质量的关键。
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➢ 零件的的加工精度包括：尺寸精度、形状精度和相互位置精 度，三者之间是既有区别又有联系的。
➢ 形状公差应限制在位置公差之内，而位置误差又要限制在尺 寸公差之内。
➢ 例如：为保证轴颈的直径尺寸精度，则轴颈的圆度误差不应 超出直径的尺寸公差。当尺寸精度要求高时，相应的位置、 形状精度也要求高。
➢统计分析法：对工件的几何参数进行测量，用数理统计方 法对测试数据进行分析处理，找出加工误差的规律和性质， 进而控制加工质量。
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三 获得机械加工精度的方法
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1.获得尺寸精度的方法
（1）试切法：试切-测量-调整-再试切-……
（2）调整法：预先调整好刀具和工件在机床上的相对位置，并 在一批零件的加工过程中保持此位置不变，以保持被加工零件尺 寸的加工方法。
要求尺寸精度的一种加工方法。
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调整法 ➢ 定义：先调整好刀具和工件在机床上的相对位置，并在一
批零件的加工过程中保持这个位置不变，以保证被加工尺 寸的方法。 ➢ 应用：广泛用于各类半自动、自动机床和自动线上，适用 于成批、大量的生产。
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程的自动循环，即自动完成加工中的切削、度量、补偿调整等 一系列的工作，当工件达到要求的尺寸时，机床自动退刀，停 止加工。
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2.获得形状精度的方法
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➢成形刀具法: 加工精度主要取决于刀 刃的形状精度。 ➢轨迹法: 加工精度则与机床的精度关系密切。例如，车
削圆柱类零件时，其圆度、圆柱度等形状精度，主要决 定于主轴的回转精度、导轨的导向精度以及主轴回转轴 心线与导轨之间的相互位置精度。 ➢展成法: 常用于各种齿轮加工，其形状精度与刀具精度 以及机床传动精度有关。
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二 研究机械加工精度的目的和方法
目的：了解机械加工工艺的基本理论，分析各种工艺因素对 加工精度的影响及其规律，从而找出减小加工误差、提高加 工精度和效率的工艺途径。
方法：
➢分析计算法：分析加工误差可能是哪一个或哪几个主要原 始误差所引起的，找出原始误差与加工误差之间的关系， 估算加工误差的大小，再通过试验测试来加以验证。
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第一节 机械加工精度概述
一 机械加工精度的基本概念
加工精度：指零件经机械加工后，其几何参数（尺寸、 形状和表面间的相互位置）的实际值与理论值的符合程 度。
加工误差：指零件经机械加工后，其几何参数（尺寸、 形状、表面间的相互位置）的实际值与理论值之差。
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尺寸、形状和相互位置精度的关系
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3.获得位置精度的方法
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零件的相互位置精度，主要由机床精度、夹具精度和工件的 装夹精度来保证。
1)一次装夹获得法：一次 直接装夹法：车床上用三爪卡盘装夹外圆，加工与之同轴 的孔。
b) 找正装夹法：车床上用四爪卡盘通过找正装夹外圆，加工 与之同轴度要求很高的孔。
c) 夹具装夹法 ：通过夹具来确定和保证工件与刀具切削刃口 成形运动之间的准确位置，从而保证加工表面与定位基准 面之间位置精度的加工方法。
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（3）定尺寸刀具法：用刀具的相应尺寸来保证工件被加工部分 的尺寸的加工方法。
（4）自动控制法：在加工过程中，通过由尺寸测量装置、动力
进给装置和控制机构等组成的自动控制系统，自动完成工件尺寸
的测量、刀具的补偿调整和切削加工等一系列动作，当工件达到
要求的尺寸时，发出指令停止进给和此次加工，从而自动获得所
定尺寸刀具法 ➢ 定义：用刀具的相应尺寸来保证工件被加工部位尺寸的
方法，如铰孔、拉孔和攻螺纹等。 ➢ 特点：这种方法的加工精度，主要决定于刀具的制造、
刃磨质量和切削用量。其优点是生产率较高，但刀具制 造较复杂，常用于孔、螺纹和成形表面的加工。
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自动控制法 这种方法是用度量装置、进给机构和控制系统构成加工过