机械加工表面质量1

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1、第八章机械加工表面质量QualitiesofMachinedSurface本章提要机械加工表面质量决定了机器的使用性能和延长使用寿命。机械加工表面质量是以机械零件的加工表面和表面层作为分析和研究对象的。本章旨在研究零件表面层在加工中的变化和发生变化的机理，掌握机械加工中各种工艺因素对表面质量的影响规律，运用这些规律来控制加工中的各种影响因素，以满足表面质量的要求。8.1机械加工后的表面质量Influenceofthemachinedsurfacequalitiesonpartperformances8.2机械加工后的表面粗

2、糙度Surfaceroughnessofthemachinedsurfacelayer8.3机械加工后的表面层物理机械性能Physicalandmechanicalpropertiesofthemachinedsurfacelayer8.4控制加工表面质量的工艺途径Technicalapproachofcontrollingthemachinedsurfacequality8.5机械加工过程中的振动问题Vibrationandchatter（振颤）inmachiningoperations8.1机械加工后的表面质量8.1.

3、1表面质量的含义表面质量是指机器零件加工后表面层的状态。表面质量的主要内容面两部分：（1）表面层的几何形状表面粗糙度：是指表面微观几何形状误差，其波高与波长的比值在L1／H1＜40的范围内。表面波度：是介于加工精度（宏观几何形状误差L3/H3>1000）和表面粗糙度之间的一种带有周期性的几何形状误差，其波高与波长的比值在40＜L2／H2＜1000的范围。如图8．l所示。图8.1表面几何形状观看动画（2）表面层的物理机械性能表面层冷作硬化（简称冷硬）：零件在机械加工中表面层金属产生强烈的冷态塑性变形后，引起的强度和硬度都有所

4、提高的现象。表面层金相组织的变化：由于切削热引起工件表面温升过高，表面层金属发生金相组织变化的现象。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。8.1.2表面质量对零件使用性能的影响8.1.2.1对零件耐磨性的影响在摩擦副的材料、热处理情况和润滑条件已经确定的情况下，零件的表面质量对耐磨性能起决定性的作用，如图8-2所示。p217图8-2表面粗糙度与初期磨损的关系观看动画重载轻载相对粗糙度最佳点表面粗糙度初期磨损量相对粗糙度最佳点从润滑磨损分析表面粗糙度对零件表面磨损的影响很大。一般说表面

5、粗糙度值愈小，其耐磨性愈好。接触面的表面粗糙度有最佳值。表面粗糙度的最佳值与零件工作情况有关，工作载荷加大时，初期磨损量增大，表面粗糙度最佳值也加大。表面粗糙度太大和太小都不耐磨！表面粗糙度对耐磨性能的影响，还与粗糙度的轮廓形状及纹路方向有关。表面层的冷硬可显著地减少零件的磨损。但如果表面硬化过度，零件心部和表面层硬度差过大，会发生表面层剥落现象，使磨损加剧。表面层产生金相组织变化时，由于改变了基体材料原来的硬度，因而也直接影响其耐磨性。8.1.2.2对零件疲劳强度的影响在周期性的交变载荷作用下，零件表面微观不平与表面的缺

6、陷一样都会产生应力集中现象，而且表面粗糙度值越大，即凹陷越深和越尖，应力集中越严重，越容易形成和扩展疲劳裂纹而造成零件的疲劳损坏。零件表面的冷硬层能够阻碍裂纹的扩大和新裂纹的出现，冷硬可以提高零件的疲劳强度。但冷硬层过深或过硬则容易产生裂纹，反而会降低疲劳强度。所以冷硬要适当。表面层的内应力对疲劳强度的影响很大。表面层残余的压应力能够部分地抵消工作载荷施加的拉应力，延缓疲劳裂纹扩展，而残余拉应力容易使已加工表面产生裂纹而降低疲劳强度。8.1.2.3对零件抗腐蚀性能的影响零件表面粗糙度值越大，潮湿空气和腐蚀介质越容易堆积在零

7、件表面四处而发生化学腐蚀，或在凸峰间产生电化学作用而引起电化学腐蚀，故抗腐蚀性能越差。表面冷硬和金相组织变化都会产生内应力。零件在应力状态下工作时，会产生应力腐蚀，若有裂纹，则更增加了应力腐蚀的敏感性。因此表面内应力会降低零件的抗腐蚀性能。8.1.2.4对零件的其它影响表面质量对零件的配合质量、密封性能及摩擦系数都有很大的影响。零件表面层状态对其使用性能也有如此大的影响。机械制造技术基础机械加工质量分析与控制AnalysisandControlofMachiningQuality影响加工表面粗糙度的工艺因素Technolo

8、gicalFactorsInfluencingRoughness切削加工表面粗糙度影响因素图4-60车削时残留面积的高度直线刃车刀（图4-60a）（4-31）圆弧刃车刀（图4-60b）（4-32）影响因素：fκrRmaxvfⅠⅡrεb）RmaxⅠⅡfa）vf切削残留面积切削速度影响最大：v=10～50m