机械制造技术基础质量控制

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1、1第4章机械加工表面质量及其控制本章要点表面质量及对使用性能影响影响表面粗糙度工艺因素机械加工中的振动影响表层物理性能工艺因素2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物理力学表层加工硬化表层金相组织变化表层残余应力加工表面质量加工质量包含的内容4.1.1加工表面质量概念34.1.1加工表面质量概念加工表面的几何形貌表面粗糙度—波长/波高＜50波度—波长/波高=50～1000；且具有周期特性宏观几何形状误差（平面度、圆度等）—波长/波高＞1000纹理方向－表面刀纹形式表面缺陷－如划痕、砂眼、气

2、孔、裂纹等是加工表面个别位置出现的缺陷a）波度b）表面粗糙度零件加工表面的粗糙度与波度RZλHλRZ44.1.1加工表面质量概念无氧铜镜面三维形貌及表面轮廓曲线54.1.1加工表面质量概念加工纹理方向及其符号标注84.1.2表面质量对零件使用性能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。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，将引起金属组织过分“疏松”，在相对运动中可能会产

3、生金属剥落，在接触面间形成小颗粒，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94.1.2表面质量对零件使用性能的影响表面纹理零件耐磨性的影响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。104.1.2表面质量对零件使用性能的影响表面粗糙度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

4、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。114.1.2表面质量对零件使用性能的影响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阻止疲劳裂纹生长并产生表面压应力，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

5、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。124.1.2表面质量对零件使用性能的影响表面质量对零件配合质量的影响表面粗糙度对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层有较大的残余应力，就会影响零件精度的稳定性。表面残余应力对配合质量的影响134.1.2表面质量对零件使用性能的影响表面质量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。因为零件表面越粗糙，越容易积聚腐蚀

6、性物质，凹谷越深，渗透与腐蚀作用越强烈。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；表面残余拉应力则降低零件耐腐蚀性。144.1.2表面质量对零件使用性能的影响如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；对滑动零件，可降低其摩擦系数，从而减少发热和功率损失。表面质量对零件使用性能还有其它方面的影响154.1.2表面质量对零件使用性能的影响对耐磨性影响表面粗糙度值↓→耐疲劳性↑适当硬化（阻止疲劳裂纹生长并产生表面压应力）可提高耐疲劳性表面粗糙度值↓→

7、耐蚀性↑表面压应力：有利于提高耐蚀性表面粗糙度值↑→配合质量↓表面残余应力↑→精度的稳定性↓→配合质量↓表面粗糙度值↓→耐磨性↑，但有限度对耐疲劳性影响对耐蚀性影响对配合质量影响纹理形式与方向：圆弧状、凹坑状较好；纹理方向相同较好适当硬化可提高耐磨性164.2.1切削加工表面粗糙度几何因素的影响直线刃车刀：圆弧刃车刀：影响因素：刀尖圆弧半径rε、主偏角κr、副偏角κ’r、进给量f车削时残留面积的高度fκrRmaxvfⅠⅡrεb）RmaxⅠⅡfa）vf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174.2.1切削加工表

8、面粗糙度工件材料的性质韧性↓→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。脆性↑→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表面留下许多麻点，使表面粗糙。塑性↓→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，加工表面粗糙。物理因