机械制造工艺学 第三章 机械加工表面质量及其控制

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1、123表面粗糙度波度纹理方向伤痕（划痕、裂纹、砂眼等）表面质量表面几何形状精度表面缺陷层表层加工硬化表层金相组织变化表层残余应力加工质量包含的内容 4划痕、划痕、 a）波度 b）表面粗糙度零件加工表面的粗糙度与波度RZHRZ5无氧铜镜面三维形貌及表面轮廓曲线6加工纹理方向及其符号标注7加工变质层模型 8l表面质量对零件耐磨性的影响表面质量对零件耐磨性的影响Ra（m）初始磨损量重载荷轻载荷表面粗糙度与初始磨损量关系p表面粗糙度对零件耐磨性的影响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。表面粗糙度太大和太小都不耐磨。表面粗糙度太大，接触表面的实际表面粗糙度太大，接触表面的实际压强增

2、大，粗糙不平的凸峰相互咬合、压强增大，粗糙不平的凸峰相互咬合、挤裂、切断，故磨损加剧；挤裂、切断，故磨损加剧；表面粗糙度太小，也会导致磨损加表面粗糙度太小，也会导致磨损加剧。因为表面太光滑，存不住润滑油，剧。因为表面太光滑，存不住润滑油，接触面间不易形成油膜，容易发生分接触面间不易形成油膜，容易发生分子粘结而加剧磨损。子粘结而加剧磨损。表面粗糙度的最佳值与机器零件的表面粗糙度的最佳值与机器零件的工作情况有关工作情况有关9表面层的冷作硬化对零件耐磨性的影响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加工表面的冷作硬化，一般能提高零件的耐磨性。性。因为它使磨擦副表面层

3、金属的显微硬度提高，塑性因为它使磨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。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。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，将这是因为过分的冷作硬化，将引起金属组织过分引起金属组织过分“疏松疏松”，在，在相对运动中可能会产生金属剥相对运动中可能会产生金属剥落，在接触面间形成小颗粒，落，在接触面间形成小颗粒，使零件加速磨损。使零件加速磨损。冷硬程度磨损量T7A钢冷硬程度与耐磨性关系10 表面纹理的形状和刀纹方向对耐磨性也有影响，原因是纹理形状和刀纹方向影响有效接

4、触面积和润滑液的存留，一般，圆弧状、凹坑状表面纹理的耐磨性好，尖峰状的耐磨性差。在运动副中，两相对运动零件的刀纹方向和运动方向相同时，耐磨性较好，两者的刀纹方向和运动方向垂直时，耐磨性最差。11q表面粗糙度对零件疲劳强度的影响表面粗糙度对零件疲劳强度的影响l表面质量对零件疲劳强度的影响表面质量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。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。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。容易引起应力集中，产生疲劳

5、裂纹。 表面粗糙度值越小，表面缺陷越少，工件表面粗糙度值越小，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，其抗疲劳破面的纹痕越深，纹底半径越小，其抗疲劳破坏的能力越差坏的能力越差。12q表面层冷作硬化与残余应力对零件疲劳强度的表面层冷作硬化与残余应力对零件疲劳强度的影响影响 适度的表面层冷作硬化能适度的表面层冷作硬化能提高零件的疲劳强度。提高零件的疲劳强度。残余应力有拉应力和压应力之分，残余应力有拉应力和压应力之分，残余拉应力残余拉应力容易使已容易使已加工表面产生裂纹并使其扩展而加工表面产生裂纹并使其扩展而降低疲劳强

6、度降低疲劳强度残余压应力残余压应力则能够部分地抵消工作载荷施加的拉应力，则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，从而延缓疲劳裂纹的扩展，从而提高零件的疲劳强度提高零件的疲劳强度。13l表面质量对零件配合质量的影响表面质量对零件配合质量的影响p表面粗糙度对表面粗糙度对配合质量的影响配合质量的影响表面粗糙度对零件配合精度的影响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。表面粗糙度较大，则降低了配合精度。表面残余应力对零件工作精度的影响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，就会影响零件精表面层有较大的残余应力，就会影响零件精度的稳定性。度的

7、稳定性。p表表面残余应力面残余应力对对配合质量配合质量的影响的影响14l表面质量对零件耐腐蚀性能的影响表面质量对零件耐腐蚀性能的影响p表面粗糙度对零件耐腐蚀性能的影响表面粗糙度对零件耐腐蚀性能的影响 减小零件表面粗糙度，可以提高零件的耐腐蚀性能。减小零件表面粗糙度，可以提高零件的耐腐蚀性能。因为因为零件表面越粗糙，越容易积聚腐蚀性物质，凹谷零件表面越粗糙，越容易积聚腐蚀性物质，凹谷越深，渗透与腐蚀作用越强烈。越深，渗透与腐蚀作用越强烈。 q表面残余应力对零件耐腐蚀性能的影响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零件表面残余压应力使零件表面紧密，腐蚀性物质不使零件表面紧密，腐蚀性

8、物质不易进入，易进入，可增强零件的耐腐蚀性可增强零件的耐腐蚀性；表面残余拉应力则降低零件耐腐蚀性。表面残余拉应力则降低零件耐腐蚀性。15如如减小表面粗糙度减小表面粗糙度可提高零件的接触刚度、密封性和测量精度；可提高零件的接触刚度、密封性和测量精度；对滑动零件，可降低其摩擦系数，从而减少发热和对滑动零件，可降低其摩擦系数，从而减少发热和功率损失。功率损失。l表面质量对零件使用性能还有其它方面的影响表面质量对零件使用性能还有其它方面的影响16表面残余应力表面残余应力精度的稳定性精度的稳定性1718rrfHctgctg28fHr车削时残留面积的高度frRmaxvfrb）Rmaxfa）vfrr 19q

9、工件材料的性质工件材料的性质韧性韧性 表面粗糙度表面粗糙度 工件材料韧性愈好，金属塑性变形愈大，加工表面愈粗糙。工件材料韧性愈好，金属塑性变形愈大，加工表面愈粗糙。脆性脆性表面粗糙度表面粗糙度 加工脆性材料时，其切削呈碎粒状，由于切屑的崩碎而在加工加工脆性材料时，其切削呈碎粒状，由于切屑的崩碎而在加工表面留下许多麻点，使表面粗糙。表面留下许多麻点，使表面粗糙。塑性塑性表面粗糙度表面粗糙度 工件材料塑性越好，塑性变形越大，易产生积屑瘤和鳞刺，加工件材料塑性越好，塑性变形越大，易产生积屑瘤和鳞刺，加工表面粗糙。工表面粗糙。l物理因素的影响物理因素的影响 同一材料金相组织越粗大同一材料金相组织越粗大

10、 表面粗糙度表面粗糙度 故对中碳钢和低碳钢材料的工件，为改善切削性能，常在粗加故对中碳钢和低碳钢材料的工件，为改善切削性能，常在粗加工或精加工前安排正火或调质处理。工或精加工前安排正火或调质处理。20q切削速度的影响 加工塑性材料加工塑性材料时，切削速度对时，切削速度对表面粗糙度表面粗糙度的影响随的影响随切切削速度的变化而变化削速度的变化而变化（对积屑瘤和鳞刺的影响）；（对积屑瘤和鳞刺的影响）；切削速度越高切削速度越高，塑性变形越不充分，塑性变形越不充分，表面粗糙度值越表面粗糙度值越小；小；选择选择低速宽刀精切和高速精切低速宽刀精切和高速精切，可以得到，可以得到较小的表面较小的表面粗糙度；粗糙

11、度；切削速度对脆性材料的影响不大。切削速度对脆性材料的影响不大。21切削表面塑性变形和积屑瘤 切削45钢时切削速度与粗糙度关系100120v（m/min）020406080140表面粗糙度Rz（m）481216202428收缩系数Ks1.52.02.53.0积屑瘤高度 h（m） 0200400600hKsRz22p积屑瘤的影响：积屑瘤的影响： 23p鳞刺的影响鳞刺的形成：抹试阶段、导裂阶段、层积阶段、刮成阶段鳞刺的形成：抹试阶段、导裂阶段、层积阶段、刮成阶段 24q进给量的影响进给量的影响 减小进给量减小进给量f f固然可以减小表面粗糙度值，但进给量过固然可以减小表面粗糙度值，但进给量过小，表